CN105425687A - 一种利用74hc595芯片扩展多个io端口的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，包括：信号控制芯片、74HC595芯片、多个限流电阻、光电耦合器和驱动芯片，信号控制芯片将运算处理过的电信号输出送入到74HC595芯片，74HC595芯片把数据存储并通过8位数据输出端并行输出，经限流电阻把信号传递输入光电耦合器转换成光信号，光电耦合器内部再通过光信号转换为电信号输出给驱动芯片，驱动芯片把电信号输出给外部生产设备。本发明在移位的过程中，寄存器输出端的数据可以保持不变，传输信号稳定，受外界环境因素影响不大，电路结构简单，控制原理简单，能够进行数据存储，使用方便，成本低，可以广泛地应用在工业控制电路中。

Description

一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路
技术领域：
本发明属于控制电路技术领域，具体是涉及一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路。
背景技术：
目前，工业生产控制中大部分采用微控制器作为核心控制，微控制器可以采用例如单片机或者ARM处理器等，但是现有的单片机系统的IO端口是有限的，不能满足扩展成多个信号接口的应用，对于大型的工业控制，如果采用单个单片机系统，其有限的IO端口很难满足大型的工业控制，如果采用多个单片机系统进行控制，容易出现通信问题且成本较高。
而74HC595芯片是一款漏极开路输出的CMOS移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，作为串入并出的芯片，在移位的过程中，从8为输出口并行输出，输出端的数据可以保持不变，传输信号稳定，受外界环境因素影响不大，且该芯片具有电路结构简单，使用方便，成本低等优点。
发明内容：
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于工业生产控制的控制电路中单片机系统的IO端口有限，不能满足扩展成多个信号接口的应用，从而提出一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，包括：信号控制芯片U1、74HC595芯片U2、多个限流电阻R、光电耦合器U3和驱动芯片U4。
所述信号控制芯片U1的输出端与所述74HC95的输入端连接。
所述74HC595芯片U2内设置有Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为所述74HC595芯片U2的8位数据输出端，所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚分别通过一个所述限流电阻R与所述光电耦合器U3的输入端连接。
所述光电耦合器U3的输出端与所述驱动芯片U4的输入端连接；
所述驱动芯片U4的输出端与外部生产设备连接。
作为上述技术方案的优选，所述信号控制芯片U1采用型号为AT89S51单片机，所述信号控制芯片U1的21脚连接所述74HC595芯片U2的11脚，所述信号控制芯片U1的22脚连接所述74HC595芯片U2的14脚。
作为上述技术方案的优选，所述限流电阻R的电阻值为1kΩ，所述限流电阻R为8个，分别为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8。
作为上述技术方案的优选，所述光电耦合器U3为单向光电耦合器，所述光电耦合器U3采用型号为TLP521_4的光电耦合器。
作为上述技术方案的优选，所述光电耦合器U3为两个，分别为第一光电耦合器U31和第二光电耦合器U32；所述第一光电耦合器U31的1脚连接第一限流电阻R1，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q0引脚，3脚连接第二限流电阻R2，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q1引脚，5脚连接第三限流电阻R3，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q2引脚，7脚连接第四限流电阻R4，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q3引脚；所述第二光电耦合器U32的1脚连接第五限流电阻R5，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q4引脚，3脚连接第六限流电阻R6，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q5引脚，5脚连接第七限流电阻R7，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q6引脚，7脚连接第八限流电阻R8，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q7引脚。
作为上述技术方案的优选，所述驱动芯片U4采用型号为ULN2803的驱动芯片，所述驱动芯片U4的1脚连接所述第一光电耦合器U31的15脚，2脚连接所述第一光电耦合器U31的13脚，3脚连接所述第一光电耦合器U31的11脚，4脚连接所述第一光电耦合器U31的9脚，5脚连接所述第二光电耦合器U32的15脚，6脚连接所述第二光电耦合器U32的13脚，7脚连接所述第二光电耦合器U32的11脚，8脚连接所述第二光电耦合器U32的9脚。
本发明的有益效果在于：信号控制芯片将运算处理过的电信号输出送入到74HC595芯片，74HC595芯片把数据存储并通过8位数据输出端并行输出，经限流电阻把信号传递输入光电耦合器转换成光信号，光电耦合器内部再通过光信号转换为电信号输出给驱动芯片，驱动芯片把电信号输出给外部生产设备。本发明在移位的过程中，寄存器输出端的数据可以保持不变，传输信号稳定，受外界环境因素影响不大，电路结构简单，控制原理简单，能够进行数据存储，使用方便，成本低，可以广泛地应用在工业控制电路中。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明一个实施例的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路原理框图；
图2为本发明一个实施例的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路图。
具体实施方式：
如图1、图2所示，本发明的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，包括：信号控制芯片U1、74HC595芯片U2、多个限流电阻R、光电耦合器U3和驱动芯片U4。
所述信号控制芯片U1的输出端与所述74HC95的输入端连接。所述信号控制芯片U1采用型号为AT89S51单片机，所述信号控制芯片U1的21脚连接所述74HC595芯片U2的11脚，所述信号控制芯片U1的22脚连接所述74HC595芯片U2的14脚。
所述74HC595芯片U2内设置有Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为所述74HC595芯片U2的8位数据输出端，所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚分别通过一个所述限流电阻R与所述光电耦合器U3的输入端连接。所述限流电阻R的电阻值为1kΩ，所述限流电阻R为8个，分别为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8。
所述光电耦合器U3的输出端与所述驱动芯片U4的输入端连接。所述光电耦合器U3为单向光电耦合器，所述光电耦合器U3采用型号为TLP521_4的光电耦合器。所述光电耦合器U3为两个，分别为第一光电耦合器U31和第二光电耦合器U32；所述第一光电耦合器U31的1脚连接第一限流电阻R1，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q0引脚，3脚连接第二限流电阻R2，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q1引脚，5脚连接第三限流电阻R3，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q2引脚，7脚连接第四限流电阻R4，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q3引脚；所述第二光电耦合器U32的1脚连接第五限流电阻R5，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q4引脚，3脚连接第六限流电阻R6，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q5引脚，5脚连接第七限流电阻R7，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q6引脚，7脚连接第八限流电阻R8，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q7引脚。
所述驱动芯片U4的输出端与外部生产设备连接。所述驱动芯片U4采用型号为ULN2803的驱动芯片，所述驱动芯片U4的1脚连接所述第一光电耦合器U31的15脚，2脚连接所述第一光电耦合器U31的13脚，3脚连接所述第一光电耦合器U31的11脚，4脚连接所述第一光电耦合器U31的9脚，5脚连接所述第二光电耦合器U32的15脚，6脚连接所述第二光电耦合器U32的13脚，7脚连接所述第二光电耦合器U32的11脚，8脚连接所述第二光电耦合器U32的9脚。
工作原理：
信号控制芯片U1把运算处理过的电信号输出送入到74HC595芯片U2中，74HC595芯片U2把数据存储并通过8位数据输出端并行输出，经限流电阻R把信号传递输入光电耦合器U3转换成光信号，光电耦合器U3内部再通过光信号转换为电信号输出给驱动芯片U4，驱动芯片U4把电信号输出给外部生产设备，从而达到控制工业生产设备等。
本实施例所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，根据74HC595芯片可以作为8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、关、断三态特性，把串行输入进来的信号传输到寄存器中存储并在移位的过程中，从8位输出口并行输出，且输出端的数据可以保持不变，传输信号稳定，受外界环境因素影响不大，电路结构简单。这在串行速度慢的场合很有用处，信号输出比较稳定，再把输出的电信号通过光电耦合处理，及把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，再经过驱动芯片驱动从而到达控制工业生产设备，因具有数据存储，控制简单，成本低等有点深受人们的喜爱。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于，包括：信号控制芯片U1、74HC595芯片U2、多个限流电阻R、光电耦合器U3和驱动芯片U4；
所述信号控制芯片U1的输出端与所述74HC95的输入端连接；
所述74HC595芯片U2内设置有Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚，Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚为所述74HC595芯片U2的8位数据输出端，所述Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7引脚分别通过一个所述限流电阻R与所述光电耦合器U3的输入端连接；
所述光电耦合器U3的输出端与所述驱动芯片U4的输入端连接；
所述驱动芯片U4的输出端与外部生产设备连接。
2.根据权利要求1所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于：
所述信号控制芯片U1采用型号为AT89S51单片机，所述信号控制芯片U1的21脚连接所述74HC595芯片U2的11脚，所述信号控制芯片U1的22脚连接所述74HC595芯片U2的14脚。
3.根据权利要求1所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于：
所述限流电阻R的电阻值为1kΩ，所述限流电阻R为8个，分别为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8。
4.根据权利要求3所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于：
所述光电耦合器U3为单向光电耦合器，所述光电耦合器U3采用型号为TLP521_4的光电耦合器。
5.根据权利要求3所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于：
所述光电耦合器U3为两个，分别为第一光电耦合器U31和第二光电耦合器U32；所述第一光电耦合器U31的1脚连接第一限流电阻R1，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q0引脚，3脚连接第二限流电阻R2，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q1引脚，5脚连接第三限流电阻R3，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q2引脚，7脚连接第四限流电阻R4，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q3引脚；所述第二光电耦合器U32的1脚连接第五限流电阻R5，2脚连接所述74HC595芯片U2的Q4引脚，3脚连接第六限流电阻R6，4脚连接所述74HC595芯片U2的Q5引脚，5脚连接第七限流电阻R7，6脚连接所述74HC595芯片U2的Q6引脚，7脚连接第八限流电阻R8，8脚连接所述74HC595芯片U2的Q7引脚。
6.根据权利要求3所述的利用74HC595芯片扩展多个IO端口的控制电路，其特征在于：
所述驱动芯片U4采用型号为ULN2803的驱动芯片，所述驱动芯片U4的1脚连接所述第一光电耦合器U31的15脚，2脚连接所述第一光电耦合器U31的13脚，3脚连接所述第一光电耦合器U31的11脚，4脚连接所述第一光电耦合器U31的9脚，5脚连接所述第二光电耦合器U32的15脚，6脚连接所述第二光电耦合器U32的13脚，7脚连接所述第二光电耦合器U32的11脚，8脚连接所述第二光电耦合器U32的9脚。
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