Cascade of Shift Registers 74HC595 Controlled Via Arduino and Ethernet: 3 Steps

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σήμερα θα ήθελα να παρουσιάσω ένα έργο που έχω υλοποιήσει σε δύο εκδόσεις. Το έργο χρησιμοποιεί 12 καταχωρητές βάρδιας 74HC595 και 96 LED, πίνακα Arduino Uno με ασπίδα Ethernet Wiznet W5100. 8 LED είναι συνδεδεμένα σε κάθε καταχωρητή αλλαγής ταχυτήτων. Οι αριθμοί 0-9 αντιπροσωπεύονται από LED. Κάθε καταχωρητής βάρδιας είναι εξοπλισμένος με 8 ακροδέκτες εξόδου.

Κάθε ένας από τους 4 καταχωρητές βάρδιας 74HC595 σχηματίζει μια λογική μονάδα - μια οθόνη για την καταχώριση ενός τετραψήφιου αριθμού. Συνολικά, υπάρχουν 3 λογικές οθόνες στο έργο που αποτελούνται από 12 καταχωρητές βάρδιας.

Οι εφαρμογές είναι συμβατές για τους πίνακες Arduino Nano, Mega, Uno και για ασπίδες και μονάδες Ethernet από την οικογένεια Wiznet, συγκεκριμένα μοντέλα W5100 και W5500 (χρησιμοποιώντας τη βιβλιοθήκη Ethernet2).

Προμήθειες

• Arduino Uno / Nano
• Ethernet Wiznet W5100 / W5500
• 4 έως 12 καταχωρητές βάρδιας 74HC595
• 32 έως 96 δίοδοι LED

Βήμα 1: Υλοποιημένες εφαρμογές στο έργο με το Arduino:

• Διακομιστής ιστοσελίδων - διακομιστής HTTP που λειτουργεί απευθείας στο Arduino, επιτρέπει την ερμηνεία κώδικα HTML
• WebClient - Πελάτης με δυνατότητα υποβολής αιτήματος HTTP σε απομακρυσμένο διακομιστή, αποστολή / λήψη δεδομένων

Διακομιστής ιστοσελίδων:

• Παρέχει μια ιστοσελίδα HTML με μια φόρμα που σας επιτρέπει να εισαγάγετε 3 τετραψήφιους αριθμούς.
• Μετά την αποστολή της φόρμας, τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία και αποθηκεύονται στη μνήμη EEPROM, ο χρήστης ενημερώνεται για την επεξεργασία δεδομένων από ξεχωριστή υποσελίδα.
• Μετά την αποθήκευση των δεδομένων, ο χρήστης ανακατευθύνεται ξανά στη φόρμα.
• Η μνήμη EEPROM είναι ενεργειακά ανεξάρτητη, τα δεδομένα είναι προσβάσιμα ακόμη και μετά από ανάκτηση ενέργειας, αλλά και επανεκκίνηση της πλακέτας.
• Στη συνέχεια, όλοι οι αριθμοί αναπαρίστανται σε τρεις οθόνες που αποτελούνται από 12 καταχωρητές βάρδιας 74HC595.

WebClient:

• Η επικοινωνία με τον διακομιστή ιστού πραγματοποιείται κάθε 5 δευτερόλεπτα μετά το πρωτόκολλο
• Ο διακομιστής ιστού εκτελεί μια εφαρμογή web PHP που σας επιτρέπει να εισαγάγετε 3 τετραψήφιους αριθμούς μέσω της φόρμας HTML.
• Τα δεδομένα από τη φόρμα αποθηκεύονται σε μια βάση δεδομένων MySQL.
• Το Arduino ζητά να ανακτήσει δεδομένα από αυτήν τη βάση δεδομένων μέσω ενός ερωτήματος στον διακομιστή.
• Τα επεξεργασμένα δεδομένα αναλύονται από το Arduino και στη συνέχεια σχεδιάζονται με τη χρήση καταχωρητών βάρδιας 74HC595.
• Τα δεδομένα αποθηκεύονται επίσης στη μνήμη EEPROM του Arduino, χρησιμοποιούνται σε περίπτωση αποτυχίας της σύνδεσης με τον διακομιστή ιστού / όταν επανεκκινήσουν οι πίνακες Arduino, χρησιμοποιούνται για την αρχική απόδοση των δεδομένων στους καταχωρητές βάρδιας.
• Τα δεδομένα αντικαθίστανται στο EEPROM μόνο όταν αλλάζουν τα δεδομένα, τα κελιά EEPROM σώζονται από περιττή αντικατάσταση.

Βήμα 2: Καλωδίωση & Στιγμιότυπο οθόνης

Διαδοχική σύνδεση για καταχωρητές βάρδιας 74HC595 (μπορεί να επεκταθεί κατά x περισσότερο) - Εξαγωγή από το TinkerCAD. Το στιγμιότυπο οθόνης υπάρχει από τη διεπαφή διακομιστή ιστού, όταν λαμβάνει δεδομένα μέσω φόρμας HTML, τα επεξεργάζεται και τα αποθηκεύει στη μνήμη EEPROM.

Βήμα 3: 74HC595 + Κωδικοί πηγής

Είναι σαφές από το διάγραμμα ότι μόνο 3 καλώδια δεδομένων χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των καταχωρητών αλλαγής:

• Έξοδος δεδομένων - (SER έως 74HC595)
• Έξοδος ρολογιού - (SRCLK σε 74HC595)
• Latch Outlet - (RCLK έως 74HC595)

Οι καταχωρητές αλλαγής ταχυτήτων μπορούν να συνδυαστούν σε έναν καταρράκτη, ενώ άλλα περιφερειακά μπορούν επίσης να ελεγχθούν από καταχωρητές βάρδιας - για παράδειγμα, ρελέ για την εναλλαγή στοιχείων ισχύος. Είναι επίσης δυνατός ο έλεγχος 500 ξεχωριστών ρελέ (με επαρκή αριθμό καταχωρητών βάρδιας και τροφοδοσίας) με μία έξοδο δεδομένων.

Κατά τον έλεγχο των εξόδων των καταχωρητών, είναι επίσης δυνατό να τροποποιήσετε τη σειρά byte στο πιο σημαντικό bit - MSB FIRST, ή στο LSB - το λιγότερο σημαντικό bit. Ως αποτέλεσμα, αντιστρέφει τις εξόδους. Σε μια περίπτωση, για παράδειγμα, ανάβουν 7 δίοδοι, στην άλλη περίπτωση 1 δίοδος ανάλογα με τη σειρά εισόδου και byte.

Και οι δύο εφαρμογές χρησιμοποιούν μνήμη EEPROM, η οποία μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα ακόμη και μετά από διακοπή ρεύματος ή μετά από επανεκκίνηση της πλακέτας. Η δεύτερη χρήση αυτής της μνήμης είναι επίσης η δυνατότητα αναπαράστασης των τελευταίων γνωστών δεδομένων σε περίπτωση που δεν είναι δυνατή η επικοινωνία με τον διακομιστή ιστού (σφάλμα σύνδεσης, διακομιστής).

Η μνήμη περιορίζεται σε 10, 000 έως 100, 000 μεταγραφές. Οι εφαρμογές έχουν σχεδιαστεί για το μικρότερο δυνατό φορτίο μνήμης. Τα δεδομένα δεν θα αντικατασταθούν όταν αλλάξουν. Εάν τα ίδια δεδομένα διαβάζονται από τον διακομιστή / πελάτη ιστού, δεν αντικαθίστανται στη μνήμη EEPROM.

Η εφαρμογή λογισμικού (πλευρά Arduino) για WebClient μπορεί να δοκιμαστεί δωρεάν στη διεύθυνση:

Το Arduino επικοινωνεί με μια διεπαφή ιστού στην οποία είναι δυνατή η τροποποίηση 3 τετραψήφιων αριθμών:

Ζητήστε κωδικό για το Arduino ως διακομιστή ιστού στη διεύθυνση: [email protected] Δωρίστε για περισσότερες οδηγίες: