本文將展示單個(gè)微控制器端口如何通過移位寄存器控制多個(gè)輸出線路。在本實(shí)例中，我們使用的是帶選通脈沖控制的移位寄存器，以期達(dá)到完美控制輸出線路的效果。
移位寄存器輸出可驅(qū)動(dòng)LED和繼電器等器件。換言之，它們可用作(附加的)通用輸出。
如今，移位寄存器可分為僅有數(shù)據(jù)(DATA)和時(shí)鐘(CLOCK)輸入的移位寄存器(如74HC164)以及帶數(shù)據(jù)、時(shí)鐘以及選通脈沖(STROBE)控制輸入的移位寄存器(如74HC4094或74HC595)。由于不帶選通脈沖控制的移位寄存器直連輸出線路，因此在移位時(shí)，輸出線路上會(huì)出現(xiàn)短期瞬變。為此，此類移位寄存器可用作驅(qū)動(dòng)不受短期瞬變影響的LED及類似器件——人眼是察覺不到短于10毫秒的LED閃爍的。帶有選通脈沖控制的移位寄存器包括兩個(gè)寄存器。
圖1：帶選通脈沖輸入的移位寄存器邏輯圖(74HC4094)。
8-stage shift register：8級(jí)移位寄存器
8-bit storage register：8位存儲(chǔ)寄存器
3-stage outputs：3級(jí)輸出
一個(gè)是移位寄存器，另一個(gè)是存儲(chǔ)寄存器。當(dāng)有新數(shù)據(jù)加載至移位寄存器時(shí)，存儲(chǔ)寄存器會(huì)將其中保存的數(shù)據(jù)凍結(jié)。當(dāng)所有新數(shù)據(jù)移入后，選通脈沖會(huì)立即將所有數(shù)據(jù)位移至存儲(chǔ)寄存器。這樣，輸出線路就不會(huì)發(fā)生瞬變。這一新特性使該類移位寄存器可以用于驅(qū)動(dòng)瞬變敏感器件，如雙向晶閘管(TRIAC)和高亮LED等。
目前有多個(gè)僅用少量I/O線路即可驅(qū)動(dòng)移位寄存器的解決方案。本設(shè)計(jì)實(shí)例中引用的一些方案描述的是不帶選通脈沖控制的移位寄存器的驅(qū)動(dòng)方法。1, 2
圖2至圖4展示了如何通過單條I/O線路驅(qū)動(dòng)帶選通脈沖控制的移位寄存器。圖2展示了通過數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和選通脈沖三條線路控制的移位寄存器。3
圖2：通過數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和選通脈沖三條線路控制的移位寄存器。
DATA：數(shù)據(jù)
CLOCK：時(shí)鐘
STROBE：選通脈沖
如果將選通脈沖控制輸入連接至5V電壓(邏輯1)，就可以得到實(shí)際意義上的不帶選通脈沖控制的移位寄存器。這種情況下，我們可采用參考文獻(xiàn)1中的解決方案，使用單條I/O線路驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸入(見圖3)。
圖3：一個(gè)微控制器端口控制移位寄存器的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘輸入。處于未激活狀態(tài)的選通脈沖輸入連接至5V電壓(邏輯1)。
但是，當(dāng)想要使用選通脈沖信號(hào)獲得無瞬變輸出信號(hào)時(shí)，我們需要使用到CLOCK和STROBE端口。此外，我們也可以如參考文獻(xiàn)4所示，增加一個(gè)單穩(wěn)多諧振蕩器電路來進(jìn)一步改善輸出效果。
最后，我們提出的是一種最簡(jiǎn)單的方案：通過RCD網(wǎng)絡(luò)控制選通脈沖輸入(見圖4)。
圖4：使用RCD網(wǎng)絡(luò)，通過一條I/O線路控制移位寄存器(帶選通脈沖輸入)。
RCD網(wǎng)絡(luò)由分立電阻器Rn(220KΩ)、電容器Cn(47p)和二極管Dn組成。該網(wǎng)絡(luò)能夠使選通脈沖信號(hào)迅速降為0，但在10.34微秒內(nèi)(時(shí)間常量Rn×Cn之積)緩慢升至1。
