74HC165移位寄存器的作用

        74HC165 是一种8位串行输入并行输出移位寄存器，常用于扩展微控制器的输入引脚数量。它能够将多个输入信号通过少数几个控制引脚读取，从而节省微控制器的输入引脚资源。以下是其主要功能和应用：

主要功能 

1. 输入扩展：可以读取多个数字输入信号。
2. 串行数据传输：将多个并行输入转换为串行数据，便于微控制器读取。
3. 级联使用：多个74HC165可以级联，进一步扩展输入数量。

引脚说明

74HC165的主要引脚及其功能如下：

• Q7 (Pin 9)：串行数据输出，用于将读取到的数据传输给微控制器。
• CLK (Pin 2)：时钟输入，用于同步数据传输。
• SH/LD (Pin 1)：移位/加载控制引脚，当为低电平时，将并行数据加载到寄存器，当为高电平时，允许数据移位。
• Q7' (Pin 7)：串行输出，用于级联多个74HC165。
• D0 - D7 (Pins 11-18)：并行数据输入引脚，用于接收外部数字信号。
• CE (Pin 15)：使能输入，当为低电平时，允许数据移位。
• GND (Pin 8)：接地。
• VCC (Pin 16)：电源。

工作原理

1. 加载并行数据：当 SH/LD 为低电平时，外部并行输入信号通过 D0-D7 输入到寄存器。
2. 移位操作：当 SH/LD 为高电平时，时钟信号的每一次上升沿都会使寄存器内的数据右移一位，并通过 Q7 引脚输出。

应用场景

• 键盘扫描：读取多按键状态，只需少量控制引脚。
• 传感器读取：多个传感器输入信号集中读取。
• 状态监控：扩展微控制器输入，用于监控多个开关或状态信号。

示例

假设我们要将74HC165与Arduino Mega 2560连接，读取8个开关状态：

// 引脚定义
const int latchPin = 35; // SH/LD
const int clockPin = 34; // CLK
const int dataPin = 43;  // Q7

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

void loop() {
  // 将SH/LD置低以加载并行数据
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(latchPin, HIGH);

  // 读取串行数据
  byte data = shiftIn(dataPin, clockPin, MSBFIRST);

  // 输出读取到的数据
  Serial.println(data, BIN);

  delay(1000);
}

// shiftIn函数，用于读取串行数据
byte shiftIn(int myDataPin, int myClockPin, int myBitOrder) {
  byte value = 0;
  int i;

  for (i = 0; i < 8; ++i) {
    digitalWrite(myClockPin, HIGH);
    if (myBitOrder == LSBFIRST)
      value |= digitalRead(myDataPin) << i;
    else
      value |= digitalRead(myDataPin) << (7 - i);
    digitalWrite(myClockPin, LOW);
  }
  return value;
}

• latchPin 控制加载并行数据。
• clockPin 当引脚置高时，通过上升沿控制数据移位。
• dataPin 读取串行数据。

• LSBFIRST：最低有效位优先

  • 对于每个时钟周期，从数据引脚读取的每一位数据按顺序放入字节的低位开始位置。
  • 比如，第一个读取的位放在 value 的第0位，第二个读取的位放在 value 的第1位，以此类推。

• MSBFIRST：最高有效位优先

  • 对于每个时钟周期，从数据引脚读取的每一位数据按顺序放入字节的高位开始位置。
  • 比如，第一个读取的位放在 value 的第7位，第二个读取的位放在 value 的第6位，以此类推。

通过这种方式，Arduino可以使用少量引脚读取多个开关的状态，充分利用了74HC165的输入扩展能力。