CN106054745A - 一种基于iic总线实现数字i/o输出扩展的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，包括：数字I/O扩展芯片U1、VCC恒压源、达林顿功率管U2、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、第九电阻R9、第十电阻R10、第一滤波电容C1。本发明利用数字I/O扩展芯片，利用IIC总线控制，达林顿功率管驱动不同电压负载，来实现MCU中数字I/O不够用的情况，进而实现I/O的扩展，节约MCU数字I/O资源。本发明设计方便，运用灵活，性能稳定，设计简单，成本低廉，适合大规模生产使用。
Description
技术领域：
本发明属于控制电路技术领域，具体是涉及一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路。
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，但是现有的微控制器系统的I/O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，如果采用单个微控制器系统，其有限的I/O端口很难满足大型的工业控制，如果采用多个微控制器系统进行控制，容易出现通信问题且成本较高。
现有的用于实现微控制器系统中I/O输出扩展的电路一般都设计复杂、性能不稳定、成本高，不适合大规模的生产。
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实现微控制器系统中I/O输出扩展的电路一般都设计复杂、性能不稳定、成本高，不适合大规模的生产，从而提出一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，包括：
数字I/O扩展芯片U1、VCC恒压源、达林顿功率管U2、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、第九电阻R9、第十电阻R10。
所述数字I/O扩展芯片U1的A0端连接VCC恒压源，A1端接地，A2端接地，I/O0端连接所述第一电阻R1的第一端，I/O1端连接所述第二电阻R2的第一端，I/O2端连接所述第三电阻R3的第一端，I/O3端连接所述第四电阻R4的第一端，I/O4端连接所述第五电阻R5的第一端，I/O5端连接所述第六电阻R6的第一端，I/O6端连接第七电阻R7的第一端，I/O7端连接所述第八电阻R8的第一端，SDA端连接所述第九电阻R9的第一端，SCL端连接所述第十电阻R10的第一端，VSS端接地，VDD端连接VCC恒压源。
所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第二端、所述第三电阻R3的第二端、所述第四电阻R4的第二端、所述第五电阻R5的第二端、所述第六电阻R6的第二端、所述第七电阻R7的第二端、所述第八电阻R8的第二端分别接地。
所述第九电阻R9的第二端和所述第十电阻R10的第二端连接VCC恒压源。
所述达林顿功率管U2的1B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O0端，2B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O1端，3B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O2端，4B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O3端，5B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O4端，6B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O5端，7B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O6端，8B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O7端，GND端接地，COM端连接负载电压。
作为上述技术方案的优选，还包括第一滤波电容C1，所述第一滤波电容C1的第一端连接所述VCC恒压源，所述第一滤波电容C1的第二端接地。
作为上述技术方案的优选，所述第一滤波电容C1选取型号为104/0805/50V的电容。
作为上述技术方案的优选，所述数字I/O扩展芯片U1选取型号为PCA9554A的芯片。
作为上述技术方案的优选，所述达林顿功率管U2选取型号为ULN2803的达林顿管。
作为上述技术方案的优选，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7、所述第八电阻R8均选取型号为5.1K/4R03的电阻。
作为上述技术方案的优选，所述第九电阻R9选取型号为1K/0805/1％的电阻，所述第十电阻R10选取型号为1K/0805/1％的电阻。
本发明的有益效果在于：本发明利用数字I/O扩展芯片，利用IIC总线控制，达林顿功率管驱动不同电压负载，来实现MCU中数字I/O不够用的情况，进而实现I/O的扩展，节约MCU数字I/O资源。本发明设计方便，运用灵活，性能稳定，设计简单，成本低廉，适合大规模生产使用。
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一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路；
图2为本发明一个实施例的数字I/O扩展芯片的第一地址选择图；
图3为本发明一个实施例的数字I/O扩展芯片的第二地址选择图；
图4为本发明一个实施例的数字I/O扩展芯片的第一时序图；
图5为本发明一个实施例的数字I/O扩展芯片的第二时序图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，包括：数字I/O扩展芯片U1、VCC恒压源、达林顿功率管U2、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、第九电阻R9、第十电阻R10。本实施例中，所述数字I/O扩展芯片U1选取型号为PCA9554A的芯片。所述达林顿功率管U2选取型号为ULN2803的达林顿管。所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7、所述第八电阻R8均选取型号为5.1K/4R03的电阻。所述第九电阻R9选取型号为1K/0805/1％的电阻，所述第十电阻R10选取型号为1K/0805/1％的电阻。
所述数字I/O扩展芯片U1的A0端连接VCC恒压源，A1端接地，A2端接地，I/O0端连接所述第一电阻R1的第一端，I/O1端连接所述第二电阻R2的第一端，I/O2端连接所述第三电阻R3的第一端，I/O3端连接所述第四电阻R4的第一端，I/O4端连接所述第五电阻R5的第一端，I/O5端连接所述第六电阻R6的第一端，I/O6端连接第七电阻R7的第一端，I/O7端连接所述第八电阻R8的第一端，SDA端连接所述第九电阻R9的第一端，SCL端连接所述第十电阻R10的第一端，VSS端接地，VDD端连接VCC恒压源。
所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第二端、所述第三电阻R3的第二端、所述第四电阻R4的第二端、所述第五电阻R5的第二端、所述第六电阻R6的第二端、所述第七电阻R7的第二端、所述第八电阻R8的第二端分别接地。
所述第九电阻R9的第二端和所述第十电阻R10的第二端连接VCC恒压源。
所述达林顿功率管U2的1B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O0端，2B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O1端，3B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O2端，4B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O3端，5B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O4端，6B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O5端，7B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O6端，8B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O7端，GND端接地，COM端连接负载电压。
还包括第一滤波电容C1，所述第一滤波电容C1的第一端连接所述VCC恒压源，所述第一滤波电容C1的第二端接地。本实施例中，所述第一滤波电容C1选取型号为104/0805/50V的电容。
工作原理：
图1中网络标识SDA和SCL接到MCU的数字I/O，并按照图4和图5的IIC写入时序，在MCU中写好控制程序，来初始化PCA9554A。
图1中的第一电阻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通过GND下拉，在PCA9554A没有输出的情况下，保持初始低电平状态，通过ULN2803的反转驱动，使输出端01-08为高电平COM。
图1中当I/O0-I/O7输出高电平时，通过ULN2803的反转驱动，使输出端01-08为低电平0V，通过COM端接上合适的负载电压，进而可以驱动相应的负载。
图1中PCA9554A中pin1-pin3位IIC地址选择端，通过A2、A1、A0接上不同的电平状态，通过IIC总线可以选择不同的工作IC PCA9554A，进而通过MCU中2个SDA、SCL数字I/O，可以通过搭配三个地址选择短A2、A1、A0，如图2和图3所示，选择8个扩展IC PCA9554A，进而达到I/O扩展的目的，节约MCU数字I/O资源。
本实施例所述的一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，包括：数字I/O扩展芯片U1、VCC恒压源、达林顿功率管U2、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、第九电阻R9、第十电阻R10、第一滤波电容C1。本发明利用数字I/O扩展芯片，利用IIC总线控制，达林顿功率管驱动不同电压负载，来实现MCU中数字I/O不够用的情况，进而实现I/O的扩展，节约MCU数字I/O资源。本发明设计方便，运用灵活，性能稳定，设计简单，成本低廉，适合大规模生产使用。
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 (7)
1.一种基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于，包括：
数字I/O扩展芯片U1、VCC恒压源、达林顿功率管U2、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、第九电阻R9、第十电阻R10；
所述数字I/O扩展芯片U1的A0端连接VCC恒压源，A1端接地，A2端接地，I/O0端连接所述第一电阻R1的第一端，I/O1端连接所述第二电阻R2的第一端，I/O2端连接所述第三电阻R3的第一端，I/O3端连接所述第四电阻R4的第一端，I/O4端连接所述第五电阻R5的第一端，I/O5端连接所述第六电阻R6的第一端，I/O6端连接第七电阻R7的第一端，I/O7端连接所述第八电阻R8的第一端，SDA端连接所述第九电阻R9的第一端，SCL端连接所述第十电阻R10的第一端，VSS端接地，VDD端连接VCC恒压源；
所述第一电阻R1的第二端、所述第二电阻R2的第二端、所述第三电阻R3的第二端、所述第四电阻R4的第二端、所述第五电阻R5的第二端、所述第六电阻R6的第二端、所述第七电阻R7的第二端、所述第八电阻R8的第二端分别接地；
所述第九电阻R9的第二端和所述第十电阻R10的第二端连接VCC恒压源；
所述达林顿功率管U2的1B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O0端，2B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O1端，3B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O2端，4B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O3端，5B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O4端，6B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O5端，7B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O6端，8B端连接所述数字I/O扩展芯片U1的I/O7端，GND端接地，COM端连接负载电压。
2.根据权利要求1所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：还包括第一滤波电容C1，所述第一滤波电容C1的第一端连接所述VCC恒压源，所述第一滤波电容C1的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：所述第一滤波电容C1选取型号为104/0805/50V的电容。
4.根据权利要求1所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：所述数字I/O扩展芯片U1选取型号为PCA9554A的芯片。
5.根据权利要求1所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：所述达林顿功率管U2选取型号为ULN2803的达林顿管。
6.根据权利要求1所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7、所述第八电阻R8均选取型号为5.1K/4R03的电阻。
7.根据权利要求1所述的基于IIC总线实现数字I/O输出扩展的电路，其特征在于：所述第九电阻R9选取型号为1K/0805/1％的电阻，所述第十电阻R10选取型号为1K/0805/1％的电阻。
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