SN74HC595: 8-Bit-Schieberegister erklärt

Das SN74HC595 ist ein 8-Bit-Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang mit einem Speicherregister und Tri-State-Ausgänge. Es ist weit verbreitet für Erweiterung der Anzahl digitaler Ausgänge pins auf einem Mikrocontroller (z. B. Arduino, Raspberry Pi, STM32), wenn die verfügbaren pins sind begrenzt.

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🔹 1. Was ist der SN74HC595?

• Es ist eine 8-Bit-Schieberegister zur Abwicklung, Integrierung, Speicherung und nimmt serielle Daten (ein Bit nach dem anderen) und gibt es parallel aus (bis 8 Ausgangs pins).
• Es enthält a Verriegelungsfunktion, das die Daten speichert, bis sie aktualisiert werden.
• Das Tri-State-Ausgang ermöglicht die Kaskadierung mehrerer Schieberegister.

📌 Warum es benutzen?

• Erweitert den Mikrocontroller-Ausgang pins (verwendet nur 3 Steuer pins zur Steuerung von 8 Ausgängen).
• Können Kaskadierung mehrerer SN74HC595 kontrollieren mehr Ausgänge.
• Häufig verwendet für LED-Anzeigen, 7-Segment-Anzeigen und Multiplexing-Anwendungen.

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🔹 2. SN74HC595 Pinout & Funktionen

Das SN74HC595 hat 16 pins.

Pin Nein.	Name	Funktion
1	Q1	Parallelausgang 1
2	Q2	Parallelausgang 2
3	Q3	Parallelausgang 3
4	Q4	Parallelausgang 4
5	Q5	Parallelausgang 5
6	Q6	Parallelausgang 6
7	Q7	Parallelausgang 7
8	GND	Boden
9	Q7′	Serieller Ausgang (für Kaskadierung)
10	MR	Master-Reset (Aktiv LOW)
11	SH_CP	Schieberegisteruhr
12	ST_CP	Speicherregister (Latch) Uhr
13	OE	Ausgang aktivieren (Aktiv LOW)
14	DS	Serielle Dateneingabe
15	Q0	Parallelausgang 0
16	VCC	Stromversorgung (2 V – 6 V)

📌 Schlüsselkontrolle Pins:

• SH_CP (Pin 11) → Schieberegisteruhr (lädt serielle Daten Bit für Bit).
• ST_CP (Pin 12) → Latch-Uhr (aktualisiert alle 8 Ausgänge).
• OE (Pin 13) → Ausgang aktivieren (LOW zum Aktivieren, HIGH zum Deaktivieren der Ausgänge).
• DS (Pin 14) → Serielle Dateneingabe (in das Schieberegister eingespeiste Daten).
• Q7′ (Pin 9) → Seriell aus (zum Kaskadieren mehrerer Schieberegister).

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🔹 3. Funktionsweise des SN74HC595

1. Die Daten werden seriell (Bit für Bit) in DS gesendet (Pin 14).
2. SH_CP (Shift Clock) verschiebt Daten durch das Schieberegister.
3. ST_CP (Latch Clock) überträgt die gespeicherten Bits zum Ausgang pins (Q0-Q7).
4. OE (Ausgabe aktivieren) steuert, ob die Ausgänge aktiv sind.

📌 Mehrere SN74HC595 können kaskadiert werden durch Verbinden Q7' (Pin 9) eines ICs zu DS (Pin 14) des nächsten.

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🔹 4. Verwendung von SN74HC595 mit Arduino

🛠 Erforderliche Komponenten

• 1x SN74HC595 Schieberegister
• 8x LEDs
• 8x 220Ω Widerstände
• 1x Arduino-Platine
• Prüfkabeln

🛠 Verkabelung

SN74HC595 Pin	Arduino Pin	Funktion
VCC (16)	5V	Tuning
GND (8)	GND	Boden
DS (14)	D2	Serielle Dateneingabe
SH_CP (11)	D3	Schichtuhr
ST_CP (12)	D4	Latch-Uhr
OE (13)	GND	Immer aktiviert (NIEDRIG)
HERR (10)	5V	Kein Zurücksetzen (HIGH)
Q0 - Q7	LEDs über 220Ω Widerstände	Parallele Ausgänge

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🔹 5. Arduino-Code zur Steuerung von LEDs

Dieser Arduino-Skizze Verschiebungen Binärdaten in SN74HC595 kontrollieren 8 LEDs.

#define DS 2     // Data pin
#define SH_CP 3  // Shift Clock pin
#define ST_CP 4  // Latch Clock pin

void setup() {
    pinMode(DS, OUTPUT);
    pinMode(SH_CP, OUTPUT);
    pinMode(ST_CP, OUTPUT);
}

void loop() {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        digitalWrite(ST_CP, LOW);  // Latch disabled
        shiftOut(DS, SH_CP, MSBFIRST, i);  // Send data
        digitalWrite(ST_CP, HIGH); // Latch enabled
        delay(500);
    }
}

📌 Erläuterung:

• shiftOut() sendet 8 Bit von Daten seriell an SN74HC595.
• ST_CP (Latch Clock)-Updates alle Ausgänge auf einmal.
• Die Schleife durchläuft 256 Muster (0b00000000 zu 0b11111111).

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🔹 6. Kaskadierung mehrerer SN74HC595-Schieberegister

Nutze einfach das mehrere SN74HC595 miteinander verbinden kontrollieren 16, 24 oder mehr Ausgänge.

🛠 Kaskadierende Verdrahtung

1. SN74HC595 Pin	2. SN74HC595 Pin
VCC	VCC
GND	GND
DS (Pin 14)	Arduino D2
SH_CP (Pin 11)	SH_CP (Pin 11)
ST_CP (Pin 12)	ST_CP (Pin 12)
Q7′ (Pin 9)	DS (Pin 14)

📌 Daten werden vom ersten SN74HC595 zum zweiten verschoben, wodurch mehr Ausgänge möglich werden.

✅ Arduino-Code für zwei SN74HC595-Schieberegister

#define DS 2  
#define SH_CP 3  
#define ST_CP 4  

void setup() {
    pinMode(DS, OUTPUT);
    pinMode(SH_CP, OUTPUT);
    pinMode(ST_CP, OUTPUT);
}

void loop() {
    digitalWrite(ST_CP, LOW);
    shiftOut(DS, SH_CP, MSBFIRST, 0b10101010); // First register
    shiftOut(DS, SH_CP, MSBFIRST, 0b11001100); // Second register
    digitalWrite(ST_CP, HIGH);
    delay(500);
}

📌 Was geschieht?

• Die ersten Schieberegister-Steuerungen die ersten 8 Ausgänge.
• Das zweite Schieberegister steuert die nächsten 8 Ausgänge.

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🔹 7. Anwendungen von SN74HC595

✅ LED-Anzeigen - Benutzt in Multiplex-LED-Matrix.
✅ 7-Segment-Anzeigen – Antriebe mehrere Ziffern mit minimal pins.
✅ Motorsteuerungen – Erweitert H-Brücken-Treiber.
✅ Relais und Aktoren – Kontrollen Hochleistungsgeräte mit niedrig pin Verwendung.
✅ Home Automation - Erweitert E/A in intelligenten Steuerungssystemen.

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🔹 8. SN74HC595 vs. andere Schieberegister

Funktion	SN74HC595	74HC164	TPIC6B595
Bits	8	8	8
Speicherriegel	Ja	Nein	Ja
Tri-State-Ausgänge	Ja	Nein	Ja
Max. Strom pro Pin	35 mA	25 mA	150 mA
Am besten geeignet,	LEDs, Anzeigen	Grundlegendes Schalten	Hochleistungslasten

📌 Fazit: SN74HC595 ist am besten für allgemeine Ausgabeerweiterung, aber für Hochstromanwendungen, benutzen Sie TPIC6B595.

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🎯 Schließung

• Das SN74HC595 erweitert digitale Ausgänge mit nur 3 Steuer pins.
• Es ist weit verbreitet in LED-Anzeigen, Multiplexing und Motorsteuerung.
• Mehrere SN74HC595 können kaskadiert kontrollieren Dutzende von Ausgängen.
• Arduino + SN74HC595 = Einfache und effektive E/A-Erweiterung.