在Arduino項目中，當需要控制大量LED、繼電器或其他數字輸出設備時，有限的I/O引腳往往成為瓶頸。74HC595移位寄存器是一款低成本、易于使用的串行輸入、并行輸出芯片，能夠通過3個Arduino引腳控制8個輸出，并支持多片級聯，極大地擴展了輸出能力。本文將詳細介紹如何在Arduino中使用74HC595。

一、74HC595簡介

74HC595是一款8位串行輸入/并行輸出移位寄存器，帶有輸出鎖存器。其主要引腳功能如下：

• DS（14腳）：串行數據輸入
• SHCP（11腳）：移位寄存器時鐘輸入，上升沿將數據移入
• STCP（12腳）：存儲寄存器時鐘輸入，上升沿將移位寄存器數據鎖存到輸出寄存器
• OE（13腳）：輸出使能，低電平有效（通常接地）
• MR（10腳）：主復位，低電平有效（通常接高電平）
• Q0~Q7（15,1~7腳）：8位并行輸出
• Q7'（9腳）：串行數據輸出，用于級聯下一片595

二、硬件連接

以Arduino UNO為例，連接一片74HC595：

1. 將74HC595的VCC（16腳）接5V，GND（8腳）接GND。
2. OE（13腳）接GND，使輸出始終使能。
3. MR（10腳）接5V，不復位。
4. DS（14腳）接Arduino的D11（數據）。
5. SHCP（11腳）接Arduino的D12（移位時鐘）。
6. STCP（12腳）接Arduino的D13（鎖存時鐘）。
7. 輸出Q0~Q7可連接LED（需串聯限流電阻）或其他設備。

若需級聯多片，將第一片的Q7'（9腳）接第二片的DS（14腳），并共用SHCP和STCP信號。

三、Arduino編程

Arduino內置了shiftOut()函數，可輕松驅動74HC595。以下示例代碼演示了如何通過595控制8個LED依次點亮（流水燈效果）：

`cpp // 定義引腳 const int dataPin = 11; // DS const int latchPin = 12; // STCP const int clockPin = 13; // SHCP

void setup() {
pinMode(dataPin, OUTPUT);
pinMode(latchPin, OUTPUT);
pinMode(clockPin, OUTPUT);
}

void loop() {
for (int i = 0; i < 8; i++) {
// 將數據鎖存到輸出寄存器
digitalWrite(latchPin, LOW);
// 移位輸出：從最低位開始，每次一個1
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 1 << i);
digitalWrite(latchPin, HIGH);
delay(100);
}
}
`

代碼說明：

• shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value)：將value的8位數據按指定順序（MSBFIRST或LSBFIRST）移出。
• 每次循環先將latchPin拉低，以便在移位過程中輸出保持不變；移位完成后將latchPin拉高，數據鎖存到輸出引腳。
• 1 << i生成一個只有第i位為1的字節，實現依次點亮。

四、級聯多個595

級聯時，只需依次發送多個字節，先發送將到達最后一片595的數據。例如，控制16個LED，使用兩片595，代碼片段如下：

digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, highByte); // 第二片的數據
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, lowByte);  // 第一片的數據
digitalWrite(latchPin, HIGH);

此處highByte對應第二片595的輸出，lowByte對應第一片。多片級聯同理。

五、注意事項

1. 電流限制：74HC595每個輸出引腳最大灌電流約35mA，但芯片總電流有限制（通常70mA），不宜直接驅動大功率負載（如電機、高亮LED），建議配合晶體管或驅動芯片。
2. 電源去耦：在VCC和GND之間靠近芯片處加0.1μF電容，提高穩定性。
3. 電平匹配：74HC595工作電壓2~6V，可與3.3V或5V Arduino兼容。
4. 布線：時鐘線較長時可能引入干擾，盡量縮短連線。

六、

74HC595是Arduino擴展輸出引腳的理想選擇，僅需3個引腳即可控制8路輸出，且支持級聯。掌握其工作原理和shiftOut()函數的使用，能夠輕松應對LED矩陣、數碼管、繼電器組等需要多路輸出的項目，提升項目的可擴展性和性價比。