Иногда возникают ситуации, когда требуется много управляющих выводов. Примером могут служить проекты разных светодиодных табло. Покупать микроконтроллер с тучей выводов для такой задачи – неоправданно дорого. Но из этой ситуации если выход – использовать сдвиговые регистры, например HC595, взглянем на ее внутреннюю структуру:

Видно, что он состоит из 8 триггеров, которые передают данные вперед друг другу с помощью импульса на SHIFT CLOCK. Импульс на выводе LATCH CLOCK выводит записанные данные на выхода, вывод RESET – сбрасывает выхода в нулевое состояние, а вывод OE разрешает вывод данных, если на нем высокий уровень, то на выходах будет Hi-Z состояние, если низкий – то что записано в регистр.
Посмотрим внимательно на HC595:

Выводы VCC и GND – питание, Qa-Qh – выхода (SQh применяется для каскадирования), A – вход данных, SHIFT CLOCK – запись бита на входе, LATCH CLOCK – запись в регистр введенной информации, OUTPUT ENABLE – вывод для разрешения выхода, (если на нем логическая единица, то на выходе будет Hi-Z состояние, если 0 – то то, что записалось), RESET – обнуляет регистр. Теперь словесно опишу работу с данной микросхемой. Выставляем данные на вывод A, далее фронтом импульса на SHIFT CLOCK записываем все 8 бит. Далее даем импульс на вывод LATCH CLOCK чтобы записать введенную информацию. Если вывод OUTPUT ENABLE сидит на земле, то на выходах Qa-Qh можно наблюдать введенные данные. Если вам мало 8 выводов, то сдвиговые регистры можно каскадировать с помощью вывода SQh и получить практически любое конечное количество портов:

Правда с увеличением количества сдвиговых регистров увеличиться время, необходимое, чтобы загнать в них цепочку данных. Итак, с помощью HC595 и 4-х выводов микроконтроллера можно управлять конечным количеством светодиодов. На схеме: резистор R1 – 10кОм, конденсатор С7 – 0,1мкФ. Конденсаторы С3,С5 электролитические, по 200 и 100мкФ, С4,С6 – керамические по 0,1мкФ соответственно. Светодиод D1 сигнализирует подачу питания, резистор R2 на 1кОм. Светодиоды D2-D17 – слаботочные на 20мА, резисторы R3-R18 ограничительные, на 1кОм каждый. Источник тактирования микроконтроллера – внутренний RC генератор на 1 МГц.
Продемонстрируем на сказанное не примере: подключим к ATmega8 2 штуки HC595, а к ним в свою очередь 16 светодиодов. Запрограммируем микроконтроллер, чтобы он что-то выводил на это 16 светодиодов. Пускай это будет переменная типа int, которую будем разлагать на биты и выводить с помощью светодиодов. Чтобы не было скучно, будем ее инкрементировать и наблюдать за происходящей картиной. Вот сам код программы:

#include <avr/io.h>
 
#define DATA 0
#define SCL  1 
#define REC  2
 
void pause (unsigned int a)				
{ unsigned int i;
 
  for (i=a;i>0;i--)
   ;
}
 
void send_data (unsigned int data)
{ unsigned char i;
 
  for (i=0;i<16;i++)
   {
    if ((data&0x8000)==0x00) PORTD&=~_BV(DATA);	//Выставляем данные на PD0
	                    else PORTD|=_BV(DATA);
    asm("nop");
    PORTD|=_BV(SCL);	//Импульс на SCL
	asm("nop");
	PORTD&=~_BV(SCL);
    asm("nop");
	data=(data<<1);                         
   }
  PORTD|=_BV(REC);	//Импульс на Latch clock
  asm("nop");
  PORTD&=~_BV(REC);
}
 
int main(void)
{ unsigned int data=0;
 PORTD=0x00;		//Первоначально выключаем выхода
 DDRD=0x07;		//PD0-PD2 как выхода
 
 while (1) 
  {
    send_data(data);	//Отправить данные
    data=data+1;	
	pause(500);
  }
return 1;
}

Скачать исходники и бинарники в виде проекта под AVR Studio 4.

void send_data (long int data)
{ unsigned char i;
 
  for (i=0;i<32;i++)
   {
    if ((data&0x80000000)==0x00) PORTD&=~_BV(DATA);	//Выставляем данные на PD0
	                    else PORTD|=_BV(DATA);
    asm("nop");
    PORTD|=_BV(SCL);	//Импульс на SCL
	asm("nop");
	PORTD&=~_BV(SCL);
    asm("nop");
	data=(data<<1);                         
   }
  PORTD|=_BV(REC);	//Импульс на Latch clock
  asm("nop");
  PORTD&=~_BV(REC);
}
 
Использовать вот так: send_data (0x12345678);