12 de set de 2012

Expansão de I/O - 74HC164

 

Dando prosseguimento ao último post, venho apresentar um componente bem conhecido dos entusiastas da eletrônica digital, trata-se do circuito integrado SN74HC164, um conversor de dados serial para paralelo de 8 bits também conhecido por registrador de deslocamento ou apenas shift register, sendo este componente facilmente encontrado no mercado brasileiro.

ic164(1)

SN74HC164

Este Ci possui um pino para entrada de dados, sendo esta entrada disponibilizada por meio de uma porta AND (entradas A e B), o que facilita o controle de entrada dos dados.

Lógica

Além dos pinos de entrada de dados, A e B, podemos encontrar um pino para entrada do sinal de clock, podendo operar até 25MHz com a alimentação de 5V, um pino de /CLR que recebe a função de limpar todas as saídas do shift register além dos 8 pinos de saída, pinos estes que podem fornecer uma corrente máxima de 25mA o que já é suficiente para acender de forma eficiente um LED, porém devemos atentar para o fato da corrente máxima admissível entre VDD e VSS que é de 50mA não seja ultrapassada.

Lógica de operação:

TimeChart

Como podemos observar, este CI não possui um pino para controle de ativação das saídas, ou seja, assim que enviarmos o conteúdo dos bits serialmente, estas informações aparecerão nos pinos de saída de forma indesejável, podendo causar danos ao hardware ou mão funcionamento do mesmo. Uma alternativa ao SN74HC164 é o circuito integrado CD4094 que abordaremos em um próximo post.


Exemplo de Uso

Neste exemplo vamos utilizar o SN74HC164 para adicionar 8 LEDs à placa PK2Lab utilizando apenas 2 pinos do microcontrolador, neste caso não será utilizado o pino de reset e o mesmo deverá ser conectado ao VCC, este recurso seria interessante no caso de controlarmos displays de 7 segmentos onde teríamos a possibilidade de efetuar o apagamento de todos os dígitos simultaneamente ao aplicarmos um nível lógico baixo no pino 9.

Esquema

Caso seja necessário aumentar a quantidade de saídas podemos interligar mais de um shift register em cascata, basta interligarmos o pino 13 (MSB) ao pino de entrada de dados do próximo SN74HC164, assim sucessivamente.

Esquema 2

Um exemplo de utilização em cascata deste componente pode ser visto na placa DE-DP011, comercializada pela Sure Electronics, que consiste de um conjunto de cinco shift registers serializados para a apresentação de 40 Leds.

Sure Foto

Abaixo podemos observar o funcionamento desta placa em uma IHM, fornecendo indicação visual sobre distância e tensão de bateria.

Esquema DE-DP011

Para nosso exemplo utilizaremos apenas um CI e 8 Leds para simular um PORT auxiliar, para isto vamos usar o primeiro esquema apresentado neste post.

Foto_1


Software

O Software desenvolvido para este exemplo consiste basicamente de uma função que irá transmitir os dados a serem exibidos no “PORTAux” e uma rotina principal que incrementa uma variável contador a cada 100ms, mostrando o valor de forma binária nos Leds conectados ao SN74HC164.

Para a utilização de mais de um CI cascateado, basta efetuar a chamada da função na mesma proporção de CIs utilizados.

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                      JL Audio Manutenção Eletrônica

Data: 09/2012
Autor: Jean Carlos
Projeto: Registrador de deslocamento SN74HC164
Microprocessador: PIC18F4520
Clock do processador: 8MHz
Estação de desenvolvimento: PK2Lab V 1.1
Compilador: MikroC PRO V 4.60.0.0
Versão atual: 1.0
Descrição:

          Demonstração do uso de shift register para expansão de saídas


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// Inicializações do programa

// Configuração do LCD da placa PK2Lab V.1.1

sbit LCD_RS at RB2_bit;
sbit LCD_EN at RB3_bit;
sbit LCD_D4 at RB4_bit;
sbit LCD_D5 at RB5_bit;
sbit LCD_D6 at RB6_bit;
sbit LCD_D7 at RB7_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISB2_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB3_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_D5_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D6_Direction at TRISB6_bit;
sbit LCD_D7_Direction at TRISB7_bit;

//******************************************************************************
// Variáveis Globais

unsigned short contador = 0; // Variavel para contagem de 0 a 255.
char txt[4];                 // Variavel para conversão de dados.

//******************************************************************************
// Rotinas Auxiliares

#define Clear    PORTC.B0
#define Clock    PORTC.B1
#define Ser_Out  PORTC.B2

void SN74HC164(char SN74HC164_Value)
{
short SN74HC164_Aux;                 // Variável local de controle do laço for
for(SN74HC164_Aux = 0; SN74HC164_Aux < 8; SN74HC164_Aux ++)
    {
     if( SN74HC164_Value & 0b10000000)  Ser_Out = 1;  // Máscara o sétimo bit…
     else Ser_Out = 0;                      // e verifica se é zero ou um.
     SN74HC164_Value = SN74HC164_Value << 1;        // Rotaciona o próximo bit
     Clock = 1;                                 // Pulsa o clock para envio do bit
     Delay_us(1);
     Clock = 0;
    }
Ser_Out = 0;                                 // Mantém a linha de dados em nível baixo
}

//******************************************************************************
//Rotina Principal

void main()
{
TRISA = 0b00000000;
PORTA = 0b00000000;
TRISB = 0b00000000;
PORTB = 0b00000000;
TRISC = 0b00000000;
PORTC = 0b00000000;
TRISD = 0b00000000;
PORTD = 0b00000000;
TRISE = 0b00000000;
PORTE = 0b00000000;
ADCON1 = 0X0F;            // Entradas digitais.
OSCCON.B5 = 1;            // Ajusta oscilador interno para 8MHz
OSCCON.B4 = 1;            // Ajusta oscilador interno para 8MHz

Lcd_Init();
Lcd_Cmd(_Lcd_Cursor_Off);
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
Lcd_Out(1,1,"***  PK2Lab  ***");
Lcd_Out(2,1,"Shift  SN74HC164");
Delay_ms(1000);
Lcd_Out(2,1,"Contador:       ");


while(1)
{
ByteToStr(Contador, txt);   // Converte o byte numa string para impressão no LCD
Lcd_Out(2, 11, txt);
SN74HC164(Contador);      // Envia os dados para o SN74HC164
Delay_ms(100);                 // Delay entre incrementos
Contador ++;                     // Incremento da variável em uma unidade
}//while(1)
}//main

//**********************************************************************************************

Abaixo podemos observar os níveis lógicos capturados através do analisador lógico da própria PK2Lab. O pino de dados está conectado ao CH1 e o pino de clock está conectado ao CH2. Nesta captura podemos observar o valor do contador igual a 1.

Logic Analiser

Na tela abaixo podemos verificar a captura do contador igual a 128, podemos notar que o formato de envio dos dados é enviando primeiro o bit menos significativo (LSB).

Logic Analiser_128

Bom pessoal, segue o vídeo do projeto em funcionamento, qualquer dúvida ou sugestão deixem um comentário pois será muito bem vindo!

Código do projeto