Mixly开源项目设计28：秒懂74HC595移位寄存器（三）

隋杰峰

在秒懂74HC595移位寄存器（一）的最后，我们提到，我们输入的数值尽量不要超过255，0到255这总共256个数值就已经能全部体现出8个LED灯亮灭的所有情形。

如果我们一定要输入一个大于255的数值可不可以呢？接下来，我们就实验一下。

需要的元件（如下表）

输入一个大于255的数值会发生什么

电路连接（沿用上两期的电路图）如图1所示。

检查电路连接没有错误后，我们开始编写程序，回到上面的问题——我们输入一个大于255的数值会发生什么，如我们输入259，程序如图2所示。上传程序后，结果如图3所示。

从运行结果可以看出，输入数值259，程序的运行结果和输入数值3是一样的，我们将259转换为二进制数为100000011，这是个9位的二进制数，已经超出了8位，实际上，这时候只有右面的8位，即00000011，能进入移位寄存器，所以Q6和Q7两个脚连的LED是亮的。

同样，程序改为高位先入，也是右面的8位（00000011），能进入移位寄存器，这时是左边高位的0开始进入，所以最终Q0和Q1连的LED（左边的2个LED）是亮的，也就是说，最高位的1始终进不了移位寄存器，所以无论我们输入的数值有多大（也不要无限大），将它转换为二进制，进入移位寄存器的始终是从最低位开始的8位（最右边的8位）。为什么会这样呢？这是因为shiftOut（）函数（在Mixly就是我们用的这个shiftOut模块）一次只能送一个位元组（概念请参考下面的注释），所以程序4，我们只用了一个shiftOut模塊，因此也只能向移位寄存器里送一个位元组，从结果来看，送往移位寄存器的位元组只能是从二进制最低位开始的8位。

注：位元组一般指字节，字节（Byte）是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，通常情况下一字节等于有8位。（这是来自百度百科的解释）

位元组是计算机的一个记忆单元。位元是电脑最小的记忆单元，一个位元只能储存0或1的资料，将8个位元组合起来称为位元组。（这是来自互动百科的解释）

如果我们一定要让二进制100000011最高位的这个1进入移位寄存器，需要怎么办呢？

这就需要将它加0补足16位，即0000000100000011，然后，把它拆分成2个位元组即00000001（高位元组）和00000011（低位元组），第一次shiftOut，让00000011进入移位寄存器，然后再一次shiftOut，让00000001进入移位寄存器，之前进入移位寄存器的数据00000011，就会丢失（不是一个一个丢失，是整个8位一起丢失，这很关键），这样我们就会发现，只有一个LED亮了（如果是低位先入，Q7连的LED会亮，如图4所示）。当然，如果再级联一片74HC595，之前的数据会通过Q7S进入级联的这片74HC595，这就是74HC595串行输出的功能。

两片74HC595级联

通过上面的案例，我们知道74HC595有串行输出的功能，也就是串行输出引脚Q7S接下一片74HC595的DS，将两片74HC595的SH和ST连在一起，即两者共用一个串行时钟输入和锁存，这就是74HC595的级联，通过两片74HC595的级联，我们可以只用UNO的3个管脚即可控制16个LED的亮灭，下面我们就通过一个实验来了解一下两片74HC595级联。电路连接如图5所示。

电路连接没有问题，我们就来设计一下输入259的程序，在上面的分析中，我们知道259转换为二进制100000011，这是个9位的二进制数，而每次shiftOut只能将低位的8位二进制送入移位寄存器（这里是00000011），所以，需要将它补足16位，即0000000100000011，然后，把它拆分成2个位元组即00000001（高位元组）和00000011（低位元组），分两次shiftOut，将它们送入移位寄存器，第一次shiftOut送入的是00000011（低位元组），由于我们采用了级联，第二次shiftOut后，00000011（低位元组）会从第一片74HC595的Q7S串行输出后进入第二片74HC595，00000001（高位元组）则被送入第一片74HC595。

但我们在Mixly中没有找到把一个数字拆分成2个位元组的模块，在这里，我们采用了移位的办法（上期最后一个流水灯程序采用的就是移位）。由于shiftOut只能将低位的8位二进制送入移位寄存器，所以低位元组可以直接进入移位寄存器，不存在问题。关键在于高位元组，我们可以让输入的数值向右移（低位方向，符号>>）8位，低位元组的数据将会移出而永远丢失，高位元组右移后将成为新的低位元组，新的高位元组将补0。我们还是以259为例，0000000100000011右移8位后，00000011直接丢失，00000001成为低位元组，左边缺少的高位元组通过0补充，即右移的结果为0000000000000001。由此，我们可以设计如图6所示的程序。上传程序后，结果如图7所示，与理论上的结果一致。

设计16位二进制计数器

电路连接与上面相同，程序设计如图8所示。这个程序需要注意的是，16位二进制最大的数位1111111111111111，即十进制的65535，因此，变量i的取值范围为0-65535。

设计16位流水灯

如同上期的8位流水灯程序，用数组的16位流水灯程序比较容易设计，这里就不再提供，感兴趣的小伙伴可以自行设计。下面，我们依然采用移位的方式设计程序，如图9所示。同样，通过改变需要移位的数值（上面移位的是1），也可以设计出更多的流水灯效果。

在本期的内容中，我们仅用了UNO的3个管脚就控制了16个LED，通过74HC595或者多片74HC595级联，仅需要少量管脚就可控制更多输出，可以大大节省UNO的管脚使用数量，这对于设计更多功能的作品，非常有利。

实际上，74HC595的用途非常广泛，如通过它驱动7段数码管、4位数码管、8×8点阵LED灯，也可以通过它控制更多的LED，制作出效果更炫的流水灯，也可以制作光立方等，至于它的更多的用途，还需要感兴趣的小伙伴们自己去开发。