【2026年版】74HC595のArduinoでの使い方！シフトレジスタでGPIOを無限拡張する方法・LED制御実装完全ガイド

なぜ74HC595が今も「最強のGPIO拡張」なのか

Arduino開発者が必ず直面する「ピン不足問題」

Arduinoで複雑なプロジェクトを作っていると、誰もが一度は経験する悩み――それが 「GPIOピンが足りない！」 という壁です。

• LCD（4〜8ピン）を接続したい
• 複数のLEDインジケータが必要
• モーター制御とセンサー読み取りを同時に
• さらにシリアル通信も使いたい…

Arduino UNO R4は処理能力が飛躍的に向上しましたが、物理的なピン数は変わっていません。そこで登場するのが 「74HC595シフトレジスタ」 です。

74HC595の圧倒的な優位性

2026年の今でも74HC595が圧倒的に支持される理由は明確です：

🚀 たった3本の信号線で無限拡張

• データ線（SER）：シリアルデータ入力
• クロック線（SRCLK）：シフトタイミング制御
• ラッチ線（RCLK）：出力更新制御

この3本だけで8ビット（8個の出力）を制御でき、さらに カスケード接続により無制限に拡張可能 です。

💰 コストパフォーマンスの王者

• 1個あたり 約30〜50円（2026年2月現在）
• 大量生産時のアセンブリコストも最小
• 代替品が豊富で供給安定

⚡ 高速SPI通信対応

Arduino標準の shiftOut() 関数はもちろん、ハードウェアSPIを使えば MHz単位の高速通信 が可能。リアルタイム性が求められるLEDマトリクスやマルチプレクサ制御にも対応できます。

🔌 5V完全対応

最近のI2Cデバイスは3.3V専用が増えていますが、74HC595は 2V〜6V の広い動作電圧範囲。Arduino UNO R4と レベル変換なしで直結可能 です。

このプロジェクトで学べること

本記事では、74HC595を使った実践的なGPIO拡張技術を以下の流れで解説します：

1. 74HC595シフトレジスタの使い方＆SPI通信の動作原理（初心者でも理解できる図解付き）
2. KiCadを使った回路設計＆基板レイアウト（設計ファイル公開）
3. JLCPCBでのアセンブリ発注テクニック（費用対効果の最適化）
4. カスケード接続による多段拡張（理論上無限に拡張可能）
5. Arduinoサンプルコード（GitHub公開）

ℹ️ 関連記事
I2C方式でGPIOを拡張したい方は、以下の記事も参照してください：
👉 【Arduino】MCP23017で16本のピン追加＆自己診断テスト
👉 【ESP32 I/O拡張】MCP23017で16ピン追加！完全ガイド

74HC595の使い方：最短クイックスタート

「まず動かしたい」という方向けに、3ステップでのセットアップをまとめます。

ステップ1：ピン配線

ステップ2：サンプルコード（shiftOut）

const int SER  = 11;  // データ
const int SRCLK = 13; // クロック
const int RCLK = 10;  // ラッチ

void setup() {
  pinMode(SER, OUTPUT);
  pinMode(SRCLK, OUTPUT);
  pinMode(RCLK, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    digitalWrite(RCLK, LOW);
    shiftOut(SER, SRCLK, MSBFIRST, 1 << i); // 1ビットずつ点灯
    digitalWrite(RCLK, HIGH);
    delay(200);
  }
}

ステップ3：動作確認

QA〜QHピンそれぞれに抵抗（220Ω）を介してLEDを接続します。上記コードを書き込むと、LEDが1個ずつ順番に点灯するシフト動作を確認できます。

74HC595シフトレジスタ：動作原理を完全理解

74HC595とは何か？

74HC595は、SIPO（Serial In Parallel Out）型の8ビットシフトレジスタ です。

「シリアル入力」とは、データを1ビットずつ順番に送る方式。「パラレル出力」とは、8ビット分のデータを同時に8本のピンから出力する方式です。

つまり、74HC595は 「1本の線から送られてきたデータを、8本の線に分配する変換器」 と考えるとわかりやすいでしょう。 Arduinoでシフトレジスタ74HC595を使う際の使い方はシンプルです。特別なライブラリは不要で、Arduino標準の shiftOut() 関数またはSPIライブラリだけで展開でき、初心者でも山の使い方を数分で习得できます。

なぜ「シフトレジスタ」と呼ばれるのか？

内部には8個の記憶素子（フリップフロップ）が直列に並んでおり、クロック信号が入るたびにデータが1ビットずつ「シフト（移動）」します。

クロック1回目: [1][0][0][0][0][0][0][0]
クロック2回目: [0][1][0][0][0][0][0][0]  ← データが右に移動
クロック3回目: [1][0][1][0][0][0][0][0]
...

この「シフト動作」によって、1本の線から8ビット分のデータを順次格納できるのです。

主要ピン配置と機能

74HC595（DIPパッケージ）の重要なピンは以下の通りです：

【重要】2段階の出力更新プロセス

74HC595が他のシフトレジスタより優れている点は、「シフトレジスタ」と「ストレージレジスタ」の2段構成 になっていることです。

① シフトレジスタ（内部バッファ）

SERピンから入力されたデータが、SRCLKのクロックに同期して8ビット分格納される領域。この段階では まだ出力ピンには反映されません。

② ストレージレジスタ（出力バッファ）

シフトレジスタに8ビット分のデータが揃った後、RCLK（ラッチ）をHigh→Lowにすることで、一気に出力ピン（QA〜QH）に反映されます。

なぜこの2段構成が重要なのか？

もし1段だけだと、データをシフト中に出力が変化し続けるため、LEDがチラつく、モーターが誤作動する、といった問題が発生します。

2段構成により、「データ準備」と「出力更新」を分離 できるため、グリッチ（瞬間的な誤出力）が発生しない安定した制御 が可能になります。これがプロの基板設計で74HC595が選ばれる理由です。

タイミングチャート（動作シーケンス）

実際の信号のやり取りは以下のように進行します：

時刻  SER  SRCLK  RCLK  → 出力(QA-QH)
T0    1     ↑     L     → 変化なし（準備中）
T1    0     ↑     L     → 変化なし
...
T7    1     ↑     L     → 変化なし（8ビット揃った）
T8    -     -     ↑     → 一斉に更新！

RCLKが立ち上がる瞬間に、QA〜QHの全出力が一斉に変化します。この「同時更新」が74HC595の真骨頂です。

Arduino UNO R4での制御方法（shiftOut・シフトレジスタの使い方）

Arduinoでシフトレジスタ74HC595を使う基本的な使い方は shiftOut() 関数です：

// データ0b10101010を送信
digitalWrite(latchPin, LOW);           // ラッチを開く
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b10101010);
digitalWrite(latchPin, HIGH);          // ラッチを閉じて出力更新

より高速な制御が必要な場合はハードウェアSPIを使用します：

#include <SPI.h>

void setup() {
  SPI.begin();
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV2);  // 高速化
}

void loop() {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  SPI.transfer(0b10101010);  // shiftOut()の約10倍高速
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

Arduino UNO R4完全対応

R4の強化ポイントが74HC595制御で活きる

Arduino UNO R4は従来のR3から大幅に進化しています：

重要： R4はCPU性能が向上していますが、ピン配置は完全にR3互換。したがって、本記事の回路図とコードはR4/R3の両方で動作します。

R4特有の注意点

USB書き込みエラーの対処法

R4 Minimaで初回書き込み時に「DFUモードエラー」が出る場合：

1. RSTボタンを 2回連続で素早く押す
2. オンボードLEDがオレンジ色に点滅したら書き込み開始
3. Arduino IDE 2.x系を使用（1.8系では不安定）

回路設計：理論と実装の架け橋

設計コンセプト

今回の基板設計では、以下の3つの要件を満たすことを目指しました：

1. カスケード接続対応：複数枚を連結して無限拡張可能
2. 視覚的デバッグ機能：各ビットの状態をLEDで即座に確認
3. コスト最適化：JLCPCBアセンブリとの相性を考慮した部品選定

回路図の詳細解説

電源部

• VCC（5V） と GND をArduinoから供給
• バイパスコンデンサ（0.1µF） を74HC595のVCCピン直近に配置
  • 高速スイッチング時のノイズ除去
  • 電源の瞬間的な電圧降下を補償

74HC595接続部

Arduino           74HC595
D11 (MOSI)  →  SER  (Pin 14)   データ入力
D13 (SCK)   →  SRCLK (Pin 11)  シフトクロック
D10 (SS)    →  RCLK (Pin 12)   ラッチ

• OE (Pin 13) → GND：出力常時有効
• SRCLR (Pin 10) → VCC：リセット無効化（プルアップ）
• QH’ (Pin 9) → 次段のSER：カスケード接続用

LED駆動部の設計

各出力ピン（QA〜QH）に以下を接続：

QA (Pin 15) ─┬─ 抵抗(330Ω) ─ LED(緑) ─ GND
             └─ ジャンパ（オプション無効化用）

抵抗値の計算根拠：

• 74HC595の出力電圧：5V
• 緑色LED順方向電圧：Vf = 2.0V
• 目標LED電流：10mA（視認性と消費電力のバランス）

R = (5V - 2.0V) / 10mA = 300Ω  
→ E24系列で最も近い 330Ω を選定

実際の電流：(5V - 2.0V) / 330Ω ≒ 9.1mA

8個同時点灯時の総電流： 約73mA（74HC595の最大出力電流150mA以内）

カスケード接続の仕組み

複数の基板を連結する場合、1段目の QH’ を2段目の SER に接続します。

Arduino → [基板1] QH' → SER [基板2] QH' → SER [基板3] ...

Arduinoから送られた最初の8ビットは基板3へ、次の8ビットは基板2へ、最後の8ビットは基板1へと順次格納されます。

制御コード例（3枚カスケード接続時）：

digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b10101010);  // 基板3
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b11001100);  // 基板2
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b11110000);  // 基板1
digitalWrite(latchPin, HIGH);  // 3枚同時に出力更新

PCB基板レイアウト（KiCad設計）

レイアウトの工夫

• 信号線の引き回し：SPIラインは最短距離で配線してノイズ低減
• GNDプレーン：裏面全体をベタグラウンドにして電源安定化
• コネクタ配置：基板の上下にピンヘッダ/ソケットを配置して積層可能に
• シルク印刷：ピン番号とQA〜QHの出力を明記

基板仕様

• サイズ：50mm × 50mm（JLCPCBの安価な範囲）
• 層数：2層（表面＋裏面）
• 基板厚：1.6mm（標準）
• 表面処理：HASL（鉛フリー）

JLCPCBでのアセンブリ発注：コストと時間の最適化

なぜJLCPCBアセンブリを選ぶのか

自分で抵抗とLEDを30枚分（240個）ハンダ付けする労力を考えると、JLCPCBのアセンブリサービスは 時間・品質・コストの全てで優位 です。

発注データの準備

① Gerberファイル生成（KiCad）

Plot → Gerber Format で以下のレイヤーを出力：

• F.Cu, B.Cu（表裏の銅箔）
• F.SilkS, B.SilkS（シルク印刷）
• F.Mask, B.Mask（ソルダーマスク）
• Edge.Cuts（基板外形）
• ドリルファイル

→ これらを ZIPファイルにまとめて JLCPCBにアップロード

② BOMファイル（部品表）

以下のフォーマットでCSVを作成：

Comment,Designator,Footprint,LCSC Part #
74HC595D,U1,SOIC-16,C5947
330Ω,R1-R8,0805,C17630
LED Green,D1-D8,0805,C2297
0.1µF,C1,0805,C49678

LCSC Part # はJLCPCBの在庫番号。LCSC.com で部品を検索して番号を確認します。

③ CPLファイル（部品配置座標）

KiCadの Place → Footprint Position File で生成。X/Y座標と回転角度がリストされたCSVファイルです。

実際の発注内容と費用

今回の発注実績（2026年2月）：

• 基板枚数：30枚
• 基板サイズ：50mm × 50mm
• アセンブリ面：片面のみ
• 部品点数：18点/枚（IC 1個、抵抗 8個、LED 8個、コンデンサ 1個）

費用内訳：

基板製造費：   $8.50
アセンブリ費： $18.00（セットアップ費）
部品費：       $15.20（30枚分）
送料：         $12.00（DHL Express）
──────────────────
合計：         $53.70（約 6,800円）
1枚あたり：    約 227円

手作業との比較：

• 部品調達：秋月で同じ部品を買うと約5,000円
• 作業時間：手ハンダで約6時間（時給1,000円換算で6,000円）
• 合計11,000円 → アセンブリで6,800円

届いた基板の品質

• 抵抗・LED・ICが全て正確に実装済み
• ハンダの盛り具合も均一（リフロー炉の威力）
• 発注から到着まで 約7日間（DHL Express使用）

自分で行う作業：

• ピンヘッダ/ソケットのスルーホール部品のみハンダ付け
• 動作確認

これだけで完成するのが、アセンブリサービスの最大の魅力です。

実装とカスケード接続：無限拡張の実現

スルーホール部品の実装

届いた基板に、ピンヘッダとピンソケットをハンダ付けします。

推奨する部品：

• ピンヘッダ（オス）：2.54mmピッチ、ストレート型
• ピンソケット（メス）：2.54mmピッチ、スタッキング対応

ハンダ付けのコツ：

1. 基板を固定治具（または第三の手）でしっかり固定
2. 最初に対角の2本だけ仮止めして、垂直になっているか確認
3. 問題なければ全ピンをハンダ付け
4. フラックスを使うとハンダの流れが良くなる

5枚連結時の圧巻の光景

5枚連結すると 40個のLED を、Arduino側の3本のピンだけで制御できます。

制御コード（5枚 = 40LED）：

const int latchPin = 10;  // RCLK
const int clockPin = 13;  // SRCLK
const int dataPin = 11;   // SER

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

void loop() {
  // 5枚分（5バイト）のデータを送信
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b10101010); // 基板5
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b01010101); // 基板4
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b11110000); // 基板3
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b00001111); // 基板2
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 0b11001100); // 基板1
  
  digitalWrite(latchPin, HIGH);  // 40個のLEDが一斉に更新
  delay(500);
}

動作デモ動画

実際の動作を動画でご覧ください：

複数枚の基板が見事に同期して点灯・消灯を繰り返しています。カスケード接続でも遅延はほぼ感じられず、SPI通信の高速性が証明されています。

カスケード接続の理論上の限界

Q: 何枚まで連結できるのか？

理論上は 制限なし です。ただし、実際には以下の制約があります：

① 信号の劣化

74HC595のデジタル出力は頑健ですが、10枚、20枚と増やすと信号の立ち上がり/立ち下がりが鈍くなります。

対策：

• 5〜10枚ごとに バッファIC（74HC244など） を挿入
• 信号線のインピーダンス整合を取る（100Ω抵抗を直列挿入）

② 電源供給能力

LED 8個 × 30枚 = 240個を全点灯させると：

消費電流 = 9.1mA × 240 = 2.18A

Arduinoの5Vピンからは最大 500mA 程度しか供給できないため、外部電源が必須です。

推奨構成：

• Arduino： 制御信号のみ
• 外部5V電源（3A以上）： LED電源として供給
• GNDは共通 にすること（基準電位を揃える）

③ データ転送速度

100枚カスケード接続した場合、全データを送るのに必要な時間：

shiftOut(): 8bit × 100枚 = 800bit
転送速度: 約 250kbps (shiftOut()関数の場合)
時間: 800bit / 250kbps ≒ 3.2ms

60fpsで更新したい場合、1フレーム = 16.7msなので、余裕で間に合います。ただし、1000枚レベルになるとボトルネックになります。

実践的な応用例

① LED マトリックス制御

8×8 LEDマトリックスも、74HC595 2個で制御可能：

• 1個目：行選択（8本）
• 2個目：列データ（8本）

ダイナミック点灯（スキャン方式）と組み合わせれば、64個のLEDを2個のICで制御できます。

② 7セグメントLED 複数桁表示

時計やカウンタ表示に最適。74HC595 1個で1桁（8セグメント）を制御し、カスケードで桁数を増やします。

[Arduino] → [74HC595] → 7seg(1桁目)
              ↓ QH'
           [74HC595] → 7seg(2桁目)
              ↓ QH'
           [74HC595] → 7seg(3桁目)

③ リレー制御（スマートホーム自動化）

家電製品を複数制御する際、74HC595の出力でトランジスタ/MOSFETを駆動し、リレーをON/OFFできます。

注意事項：

• リレーはコイルに逆起電力が発生するため、フライホイールダイオード（1N4007など） を並列接続すること
• 74HC595の出力は25mAまでなので、リレー駆動には 2SC1815などのトランジスタ を介すのが安全

④ I2C ←→ 74HC595 ブリッジ回路

「I2CならMCP23017を使えばいいのでは？」と思うかもしれませんが、74HC595はMCP23017より安価で入手性も高いため、74HC595をI2C経由で制御するアダプタ基板 を作る人もいます。

サンプルコードとGitHub公開リソース

基本的なLチカコード

// 74HC595 基本制御コード（Arduino UNO R4対応）
const int latchPin = 10;  // RCLK (SS)
const int clockPin = 13;  // SRCLK (SCK)
const int dataPin = 11;   // SER (MOSI)

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

void loop() {
  // 順次点灯パターン
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, 1 << i);  // ビットシフト
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(100);
  }
}

ハードウェアSPI版（高速化）

#include <SPI.h>

const int latchPin = 10;

void setup() {
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  SPI.begin();
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV2);  // 最高速（24MHz / 2 = 12MHz）
  SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
  SPI.setDataMode(SPI_MODE0);
}

void loop() {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  SPI.transfer(0b10101010);  // shiftOut()の約10倍速
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
  delay(100);
}

GitHub公開中のリソース

以下のリンクから全てのデータをダウンロードできます：

• LED点灯サンプルプログラム（Arduino Sketch形式）
  https://github.com/ramtuc/ram_prog/tree/main/74HC595_testboard/Arduino_Schetch

• KiCad回路図＆基板データ（.kicad_pro, .kicad_sch, .kicad_pcb）
  https://github.com/ramtuc/ram_prog/tree/main/74HC595_testboard/schematic

JLCPCB発注用データ（そのまま使える）

74HC595_testboard.zip をダウンロードすれば、以下が含まれています：

• Gerberファイル（基板製造用）
• BOMファイル（部品表、LCSC部品番号付き）
• CPLファイル（部品配置座標）

発注手順：

1. JLCPCB公式サイト にアクセス
2. 74HC595_testboard.zip をアップロード
3. 「PCB Assembly」を有効化
4. BOM/CPLファイルをアップロード
5. 部品配置を確認して発注

これで、LED・抵抗実装済みの基板 が自宅に届きます。

トラブルシューティング：よくある問題と解決策

Q1: LEDが全く点灯しない

チェックポイント：

1. 電源供給の確認

   • 74HC595のVCCピンに5Vが来ているか？
   • GNDがArduinoと共通になっているか？

2. 配線ミス

   • SER, SRCLK, RCLKが正しいピンに接続されているか？
   • 配線図と実際の配線を再確認

3. OEピン（出力イネーブル）

   • OEピンがGNDに落ちているか確認（Highだと出力が無効化される）

4. SRCLRピン（リセット）

   • SRCLRピンが5Vに接続されているか確認（Lowだとリセット状態）

Q2: カスケード接続で2段目以降が動かない

原因： QH’ピンの接続忘れが最多

• 1段目の QH’ (Pin 9) → 2段目の SER (Pin 14) を確実に接続
• ブレッドボードの場合、接触不良も疑う（ジャンパ線を交換してみる）

Q3: ちょうど動くが、LEDがちらつく

原因： ノイズ、または電源電圧の不安定

対策：

• バイパスコンデンサ（0.1µF）が実装されているか確認
• さらに 電解コンデンサ（100µF） をArduinoの5V-GND間に追加
• ジャンパ線を短くする（特にクロック線）

Q4: Arduino UNO R4で書き込みエラー

エラーメッセージ： "Failed entering bootloader mode"

解決策：

1. RSTボタンを 2回連続で素早く押す（ダブルクリックの要領）
2. オンボードLEDがオレンジ色に点滅したら書き込み開始
3. それでも失敗する場合、Arduino IDE 2.3以降にアップデート

Q5: 高速動作時にデータが化ける

原因： 配線のインピーダンス不整合、または配線長過多

対策：

• ジャンパ線を 10cm以下 に抑える
• SERピンの直前に 100Ω直列抵抗 を挿入（信号整形）
• SPI.setClockDivider() で速度を落とす（DIV4, DIV8など）

74HC595 vs 他のGPIO拡張方法：徹底比較ガイド

主要GPIO拡張ICの性能比較表

詳細な使い分けガイド

74HC595を選ぶべき場合

✅ 最適な用途：

• LED制御（マトリックス、7セグメント、インジケータ）
• リレー駆動（複数チャンネル）
• デジタル出力のみで十分なプロジェクト
• 最もコストを抑えたい場合
• 高速更新が必要（LEDアニメーション等）

⚠️ 注意点：

• 入力には使えない（ボタンの状態は読めない）
• ビン単位でのプルアップ/プルダウンが必要
• 割り込み機能なし（ポーリングのみ）

実装の難易度： ⭐⭐☆☆☆（初心者向け、shiftOut()関数で簡単）

MCP23017を選ぶべき場合

✅ 最適な用途：

• 入出力が混在するプロジェクト
• スイッチ入力とLED出力を同時制御
• I2Cバスを他のセンサーと共有したい
• 割り込み機能が必要（スイッチ検知等）
• 内部プルアップで配線を簡素化したい

⚠️ 注意点：

• I2Cアドレス競合に注意（最大8個まで）
• 74HC595より若干高価
• I2Cバスの負荷が増える（多数デバイス時）

実装の難易度： ⭐⭐⭐☆☆（中級者向け、Adafruitライブラリで簡単化）

📖 詳細はこちら：

• Arduino版：MCP23017で16本のピン追加＆自己診断テスト
• ESP32版：MCP23017で16ピン追加！完全ガイド

PCF8574を選ぶべき場合

✅ 最適な用途：

• I2C LCD（1602/2004）のバックパック制御
• 8ピン以下の簡単な入出力
• 既存I2Cプロジェクトへの小規模追加

⚠️ 注意点：

• MCP23017より低速
• ピン数が8本のみ（大規模には不向き）

74HC165を選ぶべき場合

✅ 最適な用途：

• 多数のボタン/スイッチ入力
• キーボードマトリックス
• センサーのデジタル読み取り

⚠️ 注意点：

• 出力には使えない
• 74HC595とペアで使うケースが多い

プロジェクト別推奨IC

速度比較：実測データ

以下は、Arduino UNO R4で100回データ送信した場合の実測値です：

74HC595（shiftOut）:      約 2.5ms
74HC595（SPI.transfer）:  約 0.25ms （10倍高速）
MCP23017（I2C 100kHz）:   約 8.0ms
MCP23017（I2C 400kHz）:   約 2.5ms
PCF8574（I2C 100kHz）:    約 10.0ms

結論： リアルタイム性が必要なら74HC595のハードウェアSPI、汎用性重視ならMCP23017

74HC595とMCP23017の併用パターン

実は、この2つは 競合ではなく補完関係 にあります。以下のように使い分けるのがプロの手法：

[Arduino] ─┬─ I2C → [MCP23017] → スイッチ16個入力
           └─ SPI → [74HC595] → LED 40個出力

メリット：

• I2CとSPIを同時使用（バス分離）
• 入力と出力を別ICで処理（設計がシンプル）
• それぞれの強みを活かせる

選定フローチャート

出力専用でOK？
├─ YES → 高速更新が必要？
│         ├─ YES → 74HC595（SPI使用）
│         └─ NO  → 74HC595 or MCP23017
└─ NO  → 入力専用？
          ├─ YES → 74HC165
          └─ NO  → 入出力混在
                   ├─ I2C統一したい → MCP23017
                   └─ 最安値優先    → 74HC595 + 74HC165

Boothショップでの購入

「自分で基板発注は敷居が高い」「少量だけ欲しい」という方向けに、ElectroRam Studio で完成品を販売しています。

まとめ：74HC595は「今も現役」の最強GPIO拡張

今回のプロジェクトを通じて、74HC595シフトレジスタの以下の特性を実証しました：

✅ 技術的な利点

• たった3本の信号線で無限拡張が可能
• SPI通信による高速・安定した制御
• 5V完全対応でArduino UNO R4と直結可能
• カスケード接続による柔軟なシステム設計
• 2段階の出力更新でグリッチフリー

✅ 実践的な利点

• 1個30〜50円の圧倒的低コスト
• JLCPCBアセンブリとの相性抜群
• 豊富なライブラリとサンプルコード
• トラブルシューティング情報が豊富

🚀 次のステップ

本記事で基礎を理解した後は、以下に挑戦してみてください：

1. 7セグメントLEDで時計を作る
2. 8×8 LEDマトリックスでアニメーション表示
3. リレー制御で家電を自動化
4. 74HC165と組み合わせて入出力拡張

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I2C方式のGPIO拡張（MCP23017）

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  ESP32での実装例とAdafruit_MCP23X17ライブラリの使い方

その他のArduino拡張ツール

• 【Arduino開発を加速】全ピンLED搭載デバッグシールドの設計と実装
  全ピンの状態を視覚的に確認できるデバッグツール

オープンソース・リソース一覧

本プロジェクトで使用した全データは、GitHubで公開しています：

📁 GitHub Repository

• サンプルコード（Arduino Sketch）
  https://github.com/ramtuc/ram_prog/tree/main/74HC595_testboard/Arduino_Schetch

• KiCad設計データ（回路図・基板レイアウト）
  https://github.com/ramtuc/ram_prog/tree/main/74HC595_testboard/schematic

• JLCPCB発注用ファイル（Gerber, BOM, CPL）
  同梱の 74HC595_testboard.zip をそのままアップロードして発注可能

📝 ライセンス

本プロジェクトのハードウェア・ソフトウェアは MIT License で公開しています。
商用・非商用を問わず、自由に改変・再配布が可能です。

電子工作の醍醐味は、「自分で作った回路が動く瞬間の感動」です。
74HC595は古典的なICですが、その汎用性と信頼性は2026年の今でも色褪せません。

ぜひ、あなたのプロジェクトでも74HC595を活用して、「足りないピンを無限に増やす」魔法を体験してください。

それでは、良き電子工作ライフを！！

See You …