利用芯片74hc165为单片机增加输入扩展端口proteus仿真arduino

news2024/9/23 5:19:19

我们前面的博文《输入端口少如何扩展？74hc148或74ls148级联在arduino中实现16转4的应用》介绍了148,148输入后可以立即输出到数码管，可以说它是自带编BCD编码器的。而今天这里我们主要介绍的74hc165是没有编码器，这里我们以proteus为仿真环境，arduino作为编译代码环境。
文章原出处：https://blog.csdn.net/haigear/article/details/132911752

一、芯片介绍

1、图片介绍

常规我们拿到的165的芯片是这样的，芯片手册中的管脚顺序及命名方式和proteus中的有所差别（左边的图为芯片手册中的图，右边的为proteus中的图）
在这里插入图片描述
很明显，我们看到proteus中9号管脚为SO，而芯片手册中的9号管脚为Qh，名称不但作用都是输出脚。

2、管脚功能描述

由于我们重点在proteus中仿真，所以我们这里只对proteus中的管脚进行功能的介绍：

管脚名:	功能描述:
D0…D7	并行输入脚
INH	并联负载（低电平有效）
SH/LD	即我们说的CP串行时钟
CLK	时钟使能（低电平有效）
SO	串行输出,即我们常说的DS
QH	反相串行输出（通常不使用）
SI	串行输入*

二、原理图

这里我们只是为了测试其功能，简单的使用了一个排阻和8个按钮接在了并行输入端口D0~D7上。
在这里插入图片描述
二、测试代码
几个管脚的定义这里我们说明一下，好让大家能够与上表列出的管脚对应，这里的datapin就是so管脚，clockpin就是CLK管脚，latchPin就是SH/LD管脚。
下面的代码只是一个简单的演示代码，所以就不过多的做解释了。

/* Main.ino file generated by New Project wizard
 *
 * Created:   周四 9月 14 2023
 * Processor: ATmega328P
 * Compiler:  Arduino AVR (Proteus)
 */

const int dataPin = 2; // 数据引脚
const int clockPin = 3; // 时钟引脚
const int latchPin = 4; // 锁存引脚
const int numRegisters = 1; // 74HC165芯片个数

byte registerData[numRegisters]; // 存储74HC165芯片数据的数组

void setup() {
  pinMode(dataPin, INPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  
  // 初始化串行通信
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 读取74HC165芯片数据
  readData();
  
  // 打印每个输入引脚状态
  for (int i = 0; i < numRegisters * 8; i++) {
    Serial.print("Input ");
    Serial.print(i);
    Serial.print(": ");
    Serial.println(bitRead(registerData[i / 8], i % 8));
  }
  
  delay(1000);
}

void readData() {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
  
  for (int i = numRegisters - 1; i >= 0; i--) {
    registerData[i] = shiftIn(dataPin, clockPin, MSBFIRST);
  }
}

对于初学者，我们看到shiftIn或者shiftOut这样的函数，都是arduino自带的为移位操作特别定制的函数，可以在arduino的IDE中reference里面查找。

三、测试效果
在这里插入图片描述
有了上面的基本电路后，我们就可以实现对arduino或者其他的stm32或者8051单片机的输入端口的扩展，比如我们加一个键盘矩阵或者多个按钮，那就再也不用担心输入端口不够啦。如果键盘数量大于8个，那我们可以通过SO和下一个165芯片的SI进行级联实现8xn的端口扩展，比如做一个电子琴，那就要多级联几个才足够我们实现多个音阶。