Grundlegendes

   Funktionsweise

Der 74HC595 besteht zunächst aus acht hintereinandergeschalteten Flipflops. Eigentlich sogar neun, aber dazu später mehr. Ein Flipflop ist ein elektronischer Binärspeicher; er kann also den Wert "0" oder "1" haben, und das Ganze entspricht einem Bit. Der 74HC595 ist also in der Lage, acht Bits zu speichern. Dabei wird nacheinander Bit für Bit gesetzt und weitergeschoben, bis sich die gewünschte Bitreihenfolge eingestellt hat. Dann wird das eingestellte Bittmuster an die Ausgänge übergeben. Dies soll die hier gezeigte Animation verdeutlichen.

   Anschluss und Ansteuerung

Die in der Abbildung bzw. Animation gezeigten Anschlussbezeichnungen können von Hersteller zu Hersteller variieren, deren Funktion und Position sind jedoch immer gleich. Die untenstehende Abbildung zeigt einen einfachen Testaufbau zum Ausprobieren. 

Der Kondensator C1 ist der für ICs obligatorische Stützkondensator. An den Ausgängen befinden sich zur visuellen Darstellung LEDs und deren Vorwiderstände (z. B. 150 Ohm bei 4,5 V Versorgungsspannung). Die Taster S1 und S2 sind am Dateneingang, S3 dient zum Schalten der Ausgänge. Zu beachten ist, dass die Taster möglichst wenig zum Prellen neigen sollten. Die Widerstände R9–12 haben 10 kOhm.

Liegt eine Versorgungsspannung an der Schaltung an, kann nun mit dem Taster S1 bestimmt werden, welchen Wert das erste Bit bekommen soll. Nicht betätigt entspricht „0“ und betätigt „1“. Zum Übernehmen wird dann der Taster S2 angetippt. Jedes weitere Antippen von S2 setzt ein weiteres Bit. Dabei werden die Bits von links nach rechts verschoben, bis alle acht Bit gesetzt sind. Ein Tippen auf den Taster S3 aktiviert nun die Ausgänge entsprechend der gesetzten Bits – siehe auch die Animation weiter oben.
Wird temporär +5 V an Pin 10 weggenommen und gegen Masse (GND) gehalten, so werden alle Bits auf „0“ gesetzt. Durch Tippen von S3 wird dies dann auch an die Ausgänge übergeben, also erlöschen alle LEDs.

Hinweis:
Der 74HC595 eignet sich nicht zum Schalten von Lasten. Wird nur ein einzelner Ausgang geschaltet, so kann dieser je nach Hersteller zwar durchaus mit 50 mA belastet werden, aber alle geschalteten Ausgänge zusammen sollten insgesamt nicht mehr als 200 bis 250 mA liefern. Der Fingertest verrät schnell, ob man die Grenze überschritten hat: Wenn es weh tut, war es zu viel.
Im Zweifelsfall verwendet man besser einen Transistor oder einen Leistungstreiber wie den ULN2303.

   Kaskadieren

Nach acht Ausgängen ist dabei noch lange nicht Schluss, denn durch das Hinzuziehen weiterer Schieberegister lassen sich theoretisch beliebig viele Ausgänge realisieren. Dazu wird der Ausgang Q7S verwendet, welcher auch das eingangs erwähnte neunte Flipflop ist. Dieser übernimmt den vorherigen Wert des letzten (achten) Bits nach der neunten Eingabe durch den Taster S3 und kann dann an ein weiteres Register über den DS-Pin weitergegeben werden. Das Setzen der Bits am zweiten Register übernimmt dann ebenfalls der Taster S3, der in diesem Fall das Signal an beide Bausteine überträgt.

In der Animation sieht das ganze dann wie folgt aus:

   Schieberegister am COM-Port

Alte PCs arbeiteten üblicherweise mit einem Pegel von +/- 12 V, Notebooks oft mit weniger. Bei allen von mir bislang gemessenen USB-COM-Adaptern liegen etwas weniger als 5 V an. Da diese Adapter ihre Spannung vom USB-Port beziehen, ist das auch logisch. Daher verzichte ich vollständig auf eine Spannungsbegrenzung auf der Eingangsseite des 74HC595, der nur mit 5 V betrieben werden soll.

Wie man die drei Ausgänge des COM-Ports auf die drei benötigten Eingänge des 74HC595 aufteilt, ist im Grunde egal. Hält man sich jedoch an die in der Schaltung gezeigte Aufteilung, kann die unten stehende Demo-Software direkt zum Testen der Schaltung verwendet werden. Die Aufteilung hatte sich beim Aufbau auf einer Lochstreifenplatine so ergeben und seitdem ist sie bei mir eben so geblieben und...

   COMPort DEMO Software

Mit dieser kleinen Software können die Ausgänge eines an den COM-Port angeschlossenen Schieberegisters geschaltet werden.

  Download COMPort DEMO
 

Wie man den COM-Port und auch ein Schieberegister in eigenen Programmen ansteuert ist hier zu finden:

• Delphi