使用74hc595級聯控制多個LED燈 – 提高項目效率和功能性

一、介紹

在電子產品的開發中，LED燈的控制是一項必要的技能。當需要控制多個LED燈時，傳統的應用會使用很多個GPIO口，然而在一些跨平台的應用中，GPIO數量是有限的。這時可以使用74hc595芯片級聯的方式來控制多個LED燈，同時減少所需的GPIO。

二、74hc595芯片的介紹

74hc595是一款串行輸入、並行輸出的移位寄存器芯片，可以通過串行輸入控制並行輸出。通過級聯的方法可以擴展至更多的輸出線。下面是74hc595芯片的引腳圖和電氣特性：

其中，SRCLK和RCLK分別控制移位寄存器和輸出寄存器的鎖存，SER是串行輸入，Q0~Q7是並行輸出。同時注意到，在這個芯片中，Vcc最大工作電壓為6V。

三、使用74hc595級聯控制多個LED燈

下面演示了如何使用74hc595級聯控制兩個LED燈：

#include <Arduino.h>
#define SER_Pin 2
#define SRCLK_Pin 3
#define RCLK_Pin 4
void setup() {
  pinMode(SER_Pin, OUTPUT);
  pinMode(SRCLK_Pin, OUTPUT);
  pinMode(RCLK_Pin, OUTPUT);
}
void writeData(int data){
  digitalWrite(RCLK_Pin, LOW);
  for (int i = 7; i >= 0; i--) {
    digitalWrite(SRCLK_Pin, LOW);
    digitalWrite(SER_Pin, (data & (1 << i)) >> i);
    digitalWrite(SRCLK_Pin, HIGH);
  }
  digitalWrite(RCLK_Pin, HIGH);
}
void loop() {
  writeData(0x80); // 點亮第一個LED燈
  delay(500);
  writeData(0x40); // 點亮第二個LED燈
  delay(500);
}

在這段代碼中，我們需要自己實現writeData函數，通過74hc595芯片寫入數據。在loop函數中，我們調用了這個函數來點亮不同的LED燈。這個程序可以在網上查詢到，不過需要注意的是Arduino Nano的板子上不需要修改引腳，如果為了查閱方便在這裡修改了一下。

四、快速控制多個LED燈

在這段代碼中，如果想要控制多個LED燈，需要不斷調用writeData函數，並傳入不同的參數。這樣會增加代碼的複雜度和執行時間。下面演示使用數組來快速控制多個LED燈：

#include <Arduino.h>
#define SER_Pin 2
#define SRCLK_Pin 3
#define RCLK_Pin 4
byte LEDData[] = {0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01};
void setup() {
  pinMode(SER_Pin, OUTPUT);
  pinMode(SRCLK_Pin, OUTPUT);
  pinMode(RCLK_Pin, OUTPUT);
}
void writeData(int data){
  digitalWrite(RCLK_Pin, LOW);
  for (int i = 7; i >= 0; i--) {
    digitalWrite(SRCLK_Pin, LOW);
    digitalWrite(SER_Pin, (data & (1 << i)) >> i);
    digitalWrite(SRCLK_Pin, HIGH);
  }
  digitalWrite(RCLK_Pin, HIGH);
}
void loop() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    writeData(LEDData[i]);
    delay(500);
  }
}

在這段代碼中，使用一個byte類型的數組存儲LED燈的數據，然後在循環中依次點亮每個LED燈。通過數據的簡單修改，可以快速實現控制燈的狀態。

五、結論

通過74hc595芯片可以有效實現多個LED燈的控制，減少GPIO數量的佔用，進而提高項目的效率和功能性。同時，在實際應用中，可以根據需求快速控制多個LED燈的狀態。