Arduino で シフトレジスタ 74HC595 を制御する

シフトレジスタ 74HC595 を Arduino NANO Every から制御し、8組の LED を点滅させる回路とスケッチを作ります。特に、74HC595 の制御入力 /OE、/SRCLR の使い方に着目しました。

この記事は「meyon's STUDY」に投稿した記事の抜粋です。

74HC595 の /OE と /SRCLR の動作

/OE　(Output Enable)

LOW のとき、出力が有効になる。HIGH のときはハイインピーダンスになる。

/SRCLR (Shift Register Clear)

LOW のとき、シフトレジスタがクリアされる。ストレージレジスタには影響しない。

ストレージレジスタをクリアする方法

ストレージレジスタをクリアするには、/OE を LOW、/SRCLR を LOW にし、RCLK を立ち上げる。

74HC595 を使って LED を点滅させる回路

LED はトランジスタ 2SC1815 を使って駆動します。
ボリューム VR1 は点滅スピードの調整、VR2 は輝度調整用です。
Q10 MOSFET 2SJ681 は、電源投入時の不要な点灯を抑止するための回路です。

Arduino NANO Every スケッチ

LED の点滅は、scanPatterns[] で指定します。下のスケッチでは、Larson スキャナ風の左右にバウンスする点滅パターンになっています。
シフトレジスタは、/OE、/SRCLR を LOW にした後、RCLK を HIGH にして初期化します。その後 /SRCLR を HIGH にすると、LED 駆動回路へ電源が供給されます。

ledScanner_v.1.ino
// LED Scanner v.1 2022.07.22 meyon

const byte scanPatterns[] = {
  // Pattrens - Larson Scanner
  0x00, 0x01, 0x03, 0x07, 0x0f, 0x1e,
  0x3c, 0x78, 0xf0, 0xe0, 0xc0, 0x80,
  0x00, 0x80, 0xc0, 0xe0, 0xf0, 0x78,
  0x3c, 0x1e, 0x0f, 0x07, 0x03, 0x01
};

class LedScanner {
  private:
    const byte SER_Pin = 7;
    const byte SRCLK_Pin = 8;
    const byte RCLK_Pin = 9;
    const byte OE_Pin = 10;
    const byte SRCLR_Pin = 11;
    const byte setSpeed_Pin = A0;
    const byte setBrightness_Pin = A1;

  public:
    LedScanner() {
      pinMode(SRCLR_Pin, OUTPUT);
      pinMode(OE_Pin, OUTPUT);
      pinMode(SER_Pin, OUTPUT);
      pinMode(SRCLK_Pin, OUTPUT);
      pinMode(RCLK_Pin, OUTPUT);

      // Initialze the shift registert
      digitalWrite(RCLK_Pin, HIGH);
      delayMicroseconds(5);
      digitalWrite(RCLK_Pin, LOW);
      digitalWrite(SRCLR_Pin, HIGH);
    }

    void setLedBrightness() {
      int brightnessInput = analogRead(setBrightness_Pin);
      int brightness = map(brightnessInput, 0, 1023, 255, 0);
      analogWrite(OE_Pin, brightness);
    }

    int setScanSpeed() {
      int speedInput = analogRead(setSpeed_Pin);
      int scanSpeed = map(speedInput, 0, 1023, 500, 10);
      return scanSpeed;
    }

    void updateScan(int scanSpeed) {
      static int numberOfScanPatterns = sizeof(scanPatterns) / sizeof(byte);
      static unsigned long previousMillis = 0;
      static int counterOfScanPattern = 0;

      if(scanSpeed < millis() - previousMillis) {
        digitalWrite(RCLK_Pin, LOW);
        shiftOut(SER_Pin, SRCLK_Pin, MSBFIRST, scanPatterns[counterOfScanPattern]);
        digitalWrite(RCLK_Pin, HIGH);

        counterOfScanPattern++;
        if(numberOfScanPatterns <= counterOfScanPattern) counterOfScanPattern = 0;
        previousMillis = millis();
      }
    }
};

void setup() {
}

void loop() {
  static LedScanner scanner;

  scanner.setLedBrightness();
  int scanSpeed = scanner.setScanSpeed();
  scanner.updateScan(scanSpeed);
}