LEDs mit dem Schieberegister 74HC595 steuern – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Lesezeit: 6 Minuten

Das Schieberegister 74HC595 verfügt über acht Ausgänge, die mit nur drei Datenleitungen angesteuert werden.
Für jeden Ausgang wird ein Signal in Form einer „0“ = LOW, oder „1“ = HIGH gesendet.
Insgesamt sind acht Bits notwendig.

Eine Reihe von 8 LEDs sollen als Lauflicht funktionieren und abwechselnd blinken.

Beispiele Bits setzen

gesetzte Bits	geschaltete LEDs
11111111	alle LEDs einschalten
00000000	alle LEDs ausschalten
10101010	jede zweite LED einschalten
10000001	nur die beiden äußeren LEDs einschalten

Der erste Wert wird in den Speicher geschrieben. Sobald der nächste Wert geschrieben wird, werden alle vorherigen Werte eine Position weiter geschoben.

Das Schieberegister besteht aus zwei Teilen:

dem Schieberegister:
die einzelnen Bits werden durch den Seriellen Eingang Pin 14 zuerst hier hinein geschoben, es wird noch kein Signal an die Ausgangspins geschickt, mit MSBFIRST (links beginnen) LSBFIRST (rechts beginnen) kann der Start des „Schiebevorgangs“ bestimmt werden

dem Ausgangsregister:
erst wenn alle Bits an ihren Platz geschoben wurden, werden durch das Schreiben von HIGH auf den Pin 12 die Daten in das Ausgangsregister übernommen.

Die Pinbelegung:

Die Anordnung der LEDs:

Benötigte Bauteile:

8 LEDs
Schieberegister 74HC595
8 Widerstände 220 Ω
Leitungsdrähte

Beachte die ⇒Vorwiderstände verschiedener LEDs

Für die Programmierung brauchst du noch Informationen über verschiedene Manipulationen von Bits.

Verschieben von Bits nach rechts:

LED = LED » 1;

Alle Bits werden um eine Position nach rechts verschoben. Das letzte Bit auf der rechten Seite fällt heraus, auf der linken Seite wird jeweils eine 0 eingefügt.

Im Programm sieht das so aus:

  // LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben
  LED = B11111111;

  /*
    8-mal schieben
    bis alle Bits herausgeschoben sind
    und eine 0 vorne hinzufügt wurde
    Stand am Ende:
    B00000000
  */
  for (int i = 0; i <= 7; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits in das Schiebregister schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach rechts schieben
    LED = LED >> 1;
  }

// LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben

LED = B11111111;

8‑mal schieben

bis alle Bits herausgeschoben sind

und eine 0 vorne hinzufügt wurde

Stand am Ende:

B00000000

for (int i = 0; i <= 7; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits in das Schiebregister schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach rechts schieben

LED = LED » 1;

}

Verschieben von Bits nach links:

LED = LED « 1;

Alle Bits werden um eine Position nach links verschoben. Das letzte Bit auf der linken Seite fällt heraus, auf der rechten Seite wird jeweils eine 0 eingefügt.

Im Programm sieht das so aus:

  LED = B11111111;

  for (int i = 0; i <= 7; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits von rechts in das Register schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach links schieben
    LED = LED << 1;
  }

LED = B11111111;

for (int i = 0; i <= 7; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits von rechts in das Register schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach links schieben

LED = LED « 1;

}

Wert der Bits umkehren:

LED = B10101010;
LED = ~ LED;
aus 0 wird 1, aus 1 wird 0

Im Programm sieht das so aus:

  LED = B10101010;

  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);
    LED = ~ LED;
  }

LED = B10101010;

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

LED = ~ LED;

}

⇒ Bitmanipulation im Seriellen Monitor

Definiere die Variablen für das Schieberegister und das ⇒Array für das LED-Muster.

int BitsSchieben = 8;
int AusgabePin = 9;
int EingangPin = 10;

// Array LEDs leuchten von außen nach innen und zurück
byte AussenNachInnen[] =
{
  B10000001, B01000010, B00100100, B00011000,
  B00100100, B01000010, B10000001
};

int BitsSchieben = 8;

int AusgabePin = 9;

int EingangPin = 10;

// Array LEDs leuchten von außen nach innen und zurück

byte AussenNachInnen[] =

{

B10000001, B01000010, B00100100, B00011000,

B00100100, B01000010, B10000001

};

Im setup-Teil werden die Ausgänge definiert:

void setup()
{
  pinMode(BitsSchieben, OUTPUT);
  pinMode(AusgabePin, OUTPUT);
  pinMode(EingangPin, OUTPUT);
}

void setup()

{

pinMode(BitsSchieben, OUTPUT);

pinMode(AusgabePin, OUTPUT);

pinMode(EingangPin, OUTPUT);

}

Der loop-Teil. Beachte die Kommentare.

void loop()
{
  /*
    Lauflicht vorwärts
    LSBFIRST Bits von rechts ins Register schieben
    dann jeweils 1 Bit nach rechts schieben
    Startpunkt hängt davon ab, an welchen Pins die
    1. Led und die weiteren LEDs gesteckt sind
  */
  byte LED = B10000000;

  // die letzte LED bleibt an
  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits von rechts in das Register schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach rechts schieben
    LED = LED >> 1;
  }

  /*
    durch die Verschiebung ist der aktuelle Stand:
    LED = B00000001
    Lauflicht rückwärts -> 1 Bit nach links schieben
  */
  for (int i = 0; i <= 7; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits von rechts in das Register schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach links schieben
    LED = LED << 1;
  }

  // Lauflicht 2 LEDs vorwärts
  LED = B11000000;

  for (int i = 0; i <= 2; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 2 Bits nach rechts schieben
    LED = LED >> 2;
  }

  // Lauflicht 2 LEDs rückwärts
  for (int i = 0; i <= 3; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits von links in das Register schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 2 Bits nach links schieben
    LED = LED << 2;
  }

  // Lauflicht -> LEDs gehen nach und nach aus
  // LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben
  LED = B11111111;

  for (int i = 0; i <= 7; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits in das Schiebregister schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach rechts schieben
    LED = LED >> 1;
  }

  // LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben
  LED = B11111111;
  for (int i = 0; i <= 7; i++)
  {
    // Ausgaberegister ausschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 0);

    // Bits in das Schiebregister schieben
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

    // Ausgaberegister einschalten
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // 1 Bit nach links schieben
    LED = LED << 1;
  }

  // LEDS leuchten von außen nach innen und zurück
  // Array AussenNachInnen
  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, AussenNachInnen[i]);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);
  }

  // alle LEDs blinken
  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // alle Werte umkehren
    LED = ~ LED;
  }

  // MSBFIRST -> Bits von links in das Register schieben
  // jede zweite LED im Wechsel
  LED = B10101010;

  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // alle Werte umkehren
    LED = ~ LED;
  }

  // jeweils 2 LEDs im Wechsel
  LED = B11001100;

  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // alle Werte umkehren
    LED = ~ LED;
  }

  // äußere LEDs/innere LEDs im Wechsel
  LED = B11000011;

  for (int i = 0; i <= 6; i++)
  {
    digitalWrite(AusgabePin, 0);
    shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);
    digitalWrite(AusgabePin, 1);
    delay(200);

    // alle Werte umkehren
    LED = ~ LED;
  }
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

void loop()

{

Lauflicht vorwärts

LSBFIRST Bits von rechts ins Register schieben

dann jeweils 1 Bit nach rechts schieben

Startpunkt hängt davon ab, an welchen Pins die

1. Led und die weiteren LEDs gesteckt sind

byte LED = B10000000;

// die letzte LED bleibt an

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits von rechts in das Register schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach rechts schieben

LED = LED » 1;

}

durch die Verschiebung ist der aktuelle Stand:

LED = B00000001

Lauflicht rückwärts -> 1 Bit nach links schieben

for (int i = 0; i <= 7; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits von rechts in das Register schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach links schieben

LED = LED « 1;

}

// Lauflicht 2 LEDs vorwärts

LED = B11000000;

for (int i = 0; i <= 2; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 2 Bits nach rechts schieben

LED = LED » 2;

}

// Lauflicht 2 LEDs rückwärts

for (int i = 0; i <= 3; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits von links in das Register schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 2 Bits nach links schieben

LED = LED « 2;

}

// Lauflicht -> LEDs gehen nach und nach aus

// LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben

LED = B11111111;

for (int i = 0; i <= 7; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits in das Schiebregister schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach rechts schieben

LED = LED » 1;

}

// LSBFIRST -> Bits von rechts in das Register schieben

LED = B11111111;

for (int i = 0; i <= 7; i++)

{

// Ausgaberegister ausschalten

digitalWrite(AusgabePin, 0);

// Bits in das Schiebregister schieben

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, LSBFIRST, LED);

// Ausgaberegister einschalten

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// 1 Bit nach links schieben

LED = LED « 1;

}

// LEDS leuchten von außen nach innen und zurück

// Array AussenNachInnen

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, AussenNachInnen[i]);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

}

// alle LEDs blinken

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// alle Werte umkehren

LED = ~ LED;

}

// MSBFIRST -> Bits von links in das Register schieben

// jede zweite LED im Wechsel

LED = B10101010;

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// alle Werte umkehren

LED = ~ LED;

}

// jeweils 2 LEDs im Wechsel

LED = B11001100;

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// alle Werte umkehren

LED = ~ LED;

}

// äußere LEDs/innere LEDs im Wechsel

LED = B11000011;

for (int i = 0; i <= 6; i++)

{

digitalWrite(AusgabePin, 0);

shiftOut(EingangPin, BitsSchieben, MSBFIRST, LED);

digitalWrite(AusgabePin, 1);

delay(200);

// alle Werte umkehren

LED = ~ LED;

}

Ändere die Richtung der Lauflichter durch Setzen des Startbits.
Erstelle eigene Muster von blinkenden LEDs.

Für das Schieberegister ist auch eine ⇒Bibliothek verfügbar.

Beispiele Bits setzen

Verwandte Anleitungen: