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74HC595
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ArduinoのピンやLEDをたくさんコントロールしたい時、またはボタン、センサー、サーボを同時にコントロールするためのI/Oピンが足りない時、どうしますか？Arduinoにはセンサーを数つ接続できますが、すぐにピンが不足することがあります。

その解決策は「シフトレジスタ」を使用することです。シフトレジスタを使用すると、Arduino（または任意のマイクロコントローラ）から使用できるI/Oピンの数を増やすことができます。74HC595シフトレジスタは、その中でも特に有名です。

74HC595は基本的に独立した8つの出力ピンをコントロールし、入力ピンは3つしか使用しません。8つ以上のI/Oラインが必要な場合、任意の数のシフトレジスタを簡単にカスケード接続して、多くのI/Oラインを作成できます。これは所謂のシフト動作によって行われます。

**特徴**

* 8ビット シリアルイン、パラレルアウト シフト
* 動作電圧範囲：2 V から 6 V
* 高電流3状態出力は、最大15LSTTL負荷まで駆動可能
* 低消費電力、最大ICC = 80-µA
* 典型的なtPD = 14 ns
* 5 Vでの出力駆動±6-mA
* 最大入力電流1 µA
* シフトレジスタは直接クリアが可能

**74HC595のピンとその機能:**

.. image:: img/74hc595_pin.png
    :width: 600

* **Q0-Q7**: 8ビットの並列データ出力ピン。8つのLEDや7セグメントディスプレイの8ピンを直接制御可能。
* **Q7'**: シリーズ出力ピン。複数の74HC595をシリーズ接続する際に、別の74HC595のDSに接続。
* **MR**: リセットピン。低レベルでアクティブ。
* **SHcp**: シフトレジスタの時系列入力。上昇エッジで、シフトレジスタ内のデータが1ビットずつ移動。例：Q1のデータがQ2に移動。下降エッジでは、シフトレジスタのデータは変更されません。
* **STcp**: ストレージレジスタの時系列入力。上昇エッジで、シフトレジスタのデータがメモリレジスタに移動。
* **CE**: 出力有効ピン。低レベルでアクティブ。
* **DS**: シリアルデータ入力ピン
* **VCC**: 正の供給電圧。
* **GND**: グラウンド。

**機能図**

.. image:: img/74hc595_functional_diagram.png

**動作原理**

MR（ピン10）が高レベルで、OE（ピン13）が低レベルのとき、
データはSHcpの上昇エッジで入力され、STcpの上昇エッジを通ってメモリレジスタに移動します。

* シフトレジスタ

    * 例として、74hc595のシフトレジスタにバイナリデータ1110 1110を入力する場合。
    * データはシフトレジスタのビット0から入力されます。
    * シフトレジスタクロックが上昇エッジの場合、シフトレジスタ内のビットが1ステップシフトされます。例：ビット7はビット6の前の値を受け入れ、ビット6はビット5の値を取得します。

.. image:: img/74hc595_shift.png

* ストレージレジスタ

    * ストレージレジスタが上昇エッジ状態にあるとき、シフトレジスタのデータがストレージレジスタに転送されます。
    * ストレージレジスタは8つの出力ピンに直接接続されているため、Q0〜Q7は1バイトのデータを受け取ることができます。
    * いわゆるストレージレジスタとは、このレジスタにデータが存在して、1回の出力で消失しないことを意味します。
    * 74HC595が連続して電源が入っている限り、データは有効で変更されずに残ります。
    * 新しいデータが入ると、ストレージレジスタ内のデータが上書きされて更新されます。

.. image:: img/74hc595_storage.png

**例**

* :ref:`ar_74hc595` (Arduinoプロジェクト)
* :ref:`ar_7_segment` (Arduinoプロジェクト)
* :ref:`ar_dice` (Arduinoプロジェクト)
* :ref:`py_74hc595` (MicroPythonプロジェクト)
* :ref:`py_7_segment` (MicroPythonプロジェクト)
* :ref:`py_dice` (MicroPythonプロジェクト)