一種基于iic總線實現(xiàn)數(shù)字i/o輸出擴展的電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，包括：數(shù)字I/O擴展芯片U1、VCC恒壓源、達林頓功率管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第一濾波電容C1。本發(fā)明利用數(shù)字I/O擴展芯片，利用IIC總線控制，達林頓功率管驅(qū)動不同電壓負載，來實現(xiàn)MCU中數(shù)字I/O不夠用的情況，進而實現(xiàn)I/O的擴展，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。本發(fā)明設(shè)計方便，運用靈活，性能穩(wěn)定，設(shè)計簡單，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。
【專利說明】
一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明屬于控制電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于lie總線實現(xiàn)數(shù)字i/o輸出擴展的電路。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，工業(yè)生產(chǎn)控制中大部分采用微控制器作為核心控制，微控制器可以采用例如單片機或者ARM處理器等，但是現(xiàn)有的微控制器系統(tǒng)的I/O端口是有限的，不能滿足擴展成多個信號接口的應(yīng)用，對于大型的工業(yè)控制，如果采用單個微控制器系統(tǒng)，其有限的I/O端口很難滿足大型的工業(yè)控制，如果采用多個微控制器系統(tǒng)進行控制，容易出現(xiàn)通信問題且成本較高。
[0003]現(xiàn)有的用于實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)中I/O輸出擴展的電路一般都設(shè)計復(fù)雜、性能不穩(wěn)定、成本高，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中用于實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)中I/O輸出擴展的電路一般都設(shè)計復(fù)雜、性能不穩(wěn)定、成本高，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)，從而提出一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，包括:
[0007]數(shù)字I/O擴展芯片UUVCC恒壓源、達林頓功率管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻Rl O。
[0008]所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的AO端連接VCC恒壓源，Al端接地，A2端接地，1/00端連接所述第一電阻Rl的第一端，1/01端連接所述第二電阻R2的第一端，1/02端連接所述第三電阻R3的第一端，1/03端連接所述第四電阻R4的第一端，1/04端連接所述第五電阻R5的第一端，1/05端連接所述第六電阻R6的第一端，1/06端連接第七電阻R7的第一端，1/07端連接所述第八電阻R8的第一端，SDA端連接所述第九電阻R9的第一端，SCL端連接所述第十電阻RlO的第一端，VSS端接地，VDD端連接VCC恒壓源。
[0009]所述第一電阻Rl的第二端、所述第二電阻R2的第二端、所述第三電阻R3的第二端、所述第四電阻R4的第二端、所述第五電阻R5的第二端、所述第六電阻R6的第二端、所述第七電阻R7的第二端、所述第八電阻R8的第二端分別接地。
[0010]所述第九電阻R9的第二端和所述第十電阻RlO的第二端連接VCC恒壓源。
[0011]所述達林頓功率管U2的IB端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/00端，2B端連接所述數(shù)字I/o擴展芯片Ul的1/01端，3B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/02端，4B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/03端，5B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/04端，6B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/05端，7B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/06端，8B端連接所述數(shù)字I /0擴展芯片Ul的I /07端，GND端接地，COM端連接負載電壓。
[0012]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，還包括第一濾波電容Cl，所述第一濾波電容Cl的第一端連接所述VCC恒壓源，所述第一濾波電容Cl的第二端接地。
[0013]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一濾波電容Cl選取型號為104/0805/50V的電容。
[0014]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul選取型號為PCA9554A的芯片。
[0015]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述達林頓功率管U2選取型號為ULN2803的達林頓管。
[0016]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一電阻R1、所述第二電阻R2、所述第三電阻R3、所述第四電阻R4、所述第五電阻R5、所述第六電阻R6、所述第七電阻R7、所述第八電阻R8均選取型號為5.1K/4R03的電阻。
[0017]作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第九電阻R9選取型號為1Κ/0805/1%的電阻，所述第十電阻RlO選取型號為1Κ/0805/1%的電阻。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明利用數(shù)字I/O擴展芯片，利用IIC總線控制，達林頓功率管驅(qū)動不同電壓負載，來實現(xiàn)MCU中數(shù)字I/O不夠用的情況，進而實現(xiàn)I/O的擴展，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。本發(fā)明設(shè)計方便，運用靈活，性能穩(wěn)定，設(shè)計簡單，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。
【附圖說明】
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[0019]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0020]圖1為本發(fā)明一個實施例的一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路；
[0021]圖2為本發(fā)明一個實施例的數(shù)字I/O擴展芯片的第一地址選擇圖；
[0022]圖3為本發(fā)明一個實施例的數(shù)字I/O擴展芯片的第二地址選擇圖；
[0023]圖4為本發(fā)明一個實施例的數(shù)字I/O擴展芯片的第一時序圖；
[0024]圖5為本發(fā)明一個實施例的數(shù)字I/O擴展芯片的第二時序圖。
【具體實施方式】
:
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，包括:數(shù)字I/O擴展芯片U1、VCC恒壓源、達林頓功率管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10。本實施例中，所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul選取型號為PCA9554A的芯片。所述達林頓功率管U2選取型號為ULN2803的達林頓管。所述第一電阻Rl、所述第二電阻R2、所述第三電阻R3、所述第四電阻R4、所述第五電阻R5、所述第六電阻R6、所述第七電阻R7、所述第八電阻R8均選取型號為
5.1K/4R03的電阻。所述第九電阻R9選取型號為1K/0805/1 %的電阻，所述第十電阻RlO選取型號為1Κ/0805/1%的電阻。
[0026]所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的AO端連接VCC恒壓源，Al端接地，A2端接地，1/00端連接所述第一電阻Rl的第一端，1/01端連接所述第二電阻R2的第一端，1/02端連接所述第三電阻R3的第一端，1/03端連接所述第四電阻R4的第一端，1/04端連接所述第五電阻R5的第一端，1/05端連接所述第六電阻R6的第一端，1/06端連接第七電阻R7的第一端，1/07端連接所述第八電阻R8的第一端，SDA端連接所述第九電阻R9的第一端，SCL端連接所述第十電阻RlO的第一端，VSS端接地，VDD端連接VCC恒壓源。
[0027]所述第一電阻Rl的第二端、所述第二電阻R2的第二端、所述第三電阻R3的第二端、所述第四電阻R4的第二端、所述第五電阻R5的第二端、所述第六電阻R6的第二端、所述第七電阻R7的第二端、所述第八電阻R8的第二端分別接地。
[0028]所述第九電阻R9的第二端和所述第十電阻RlO的第二端連接VCC恒壓源。
[0029]所述達林頓功率管U2的IB端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/00端，2B端連接所述數(shù)字I/o擴展芯片Ul的1/01端，3B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/02端，4B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/03端，5B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/04端，6B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/05端，7B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/06端，8B端連接所述數(shù)字I /0擴展芯片Ul的I /07端，GND端接地，COM端連接負載電壓。
[0030]還包括第一濾波電容Cl，所述第一濾波電容Cl的第一端連接所述VCC恒壓源，所述第一濾波電容Cl的第二端接地。本實施例中，所述第一濾波電容Cl選取型號為104/0805/50V的電容。
[0031]工作原理:
[0032 ] 圖1中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識SDA和SCL接到M⑶的數(shù)字I /0，并按照圖4和圖5的IIC寫入時序，在MCU中寫好控制程序，來初始化PCA9554A。
[0033]圖1中的第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8通過GND下拉，在PCA9554A沒有輸出的情況下，保持初始低電平狀態(tài)，通過ULN2803的反轉(zhuǎn)驅(qū)動，使輸出端01-08為高電平COM。
[0034]圖1中當(dāng)I/00-1/07輸出高電平時，通過ULN2803的反轉(zhuǎn)驅(qū)動，使輸出端01-08為低電平0V，通過COM端接上合適的負載電壓，進而可以驅(qū)動相應(yīng)的負載。
[0035]圖1中PCA9554A中pinl-pin3位IIC地址選擇端，通過A2、A1、A0接上不同的電平狀態(tài)，通過IIC總線可以選擇不同的工作IC PCA9554A，進而通過M⑶中2個SDA、SCL數(shù)字1/0，可以通過搭配三個地址選擇短A2、Al、AO，如圖2和圖3所示，選擇8個擴展IC PCA9554A，進而達至IJI/0擴展的目的，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。
[0036]本實施例所述的一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，包括:數(shù)字I/O擴展芯片U1、VCC恒壓源、達林頓功率管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第一濾波電容Cl。本發(fā)明利用數(shù)字I/O擴展芯片，利用IIC總線控制，達林頓功率管驅(qū)動不同電壓負載，來實現(xiàn)MCU中數(shù)字I/O不夠用的情況，進而實現(xiàn)I/O的擴展，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。本發(fā)明設(shè)計方便，運用靈活，性能穩(wěn)定，設(shè)計簡單，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。
[0037]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于，包括: 數(shù)字I/o擴展芯片UUVCC恒壓源、達林頓功率管U2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10; 所述數(shù)字I/o擴展芯片Ul的AO端連接VCC恒壓源，Al端接地，A2端接地，1/00端連接所述第一電阻Rl的第一端，1/01端連接所述第二電阻R2的第一端，1/02端連接所述第三電阻R3的第一端，1/03端連接所述第四電阻R4的第一端，1/04端連接所述第五電阻R5的第一端，I/05端連接所述第六電阻R6的第一端，I/06端連接第七電阻R7的第一端，I/07端連接所述第八電阻R8的第一端，SDA端連接所述第九電阻R9的第一端，SCL端連接所述第十電阻RlO的第一端，VSS端接地，VDD端連接VCC恒壓源； 所述第一電阻Rl的第二端、所述第二電阻R2的第二端、所述第三電阻R3的第二端、所述第四電阻R4的第二端、所述第五電阻R5的第二端、所述第六電阻R6的第二端、所述第七電阻R7的第二端、所述第八電阻R8的第二端分別接地； 所述第九電阻R9的第二端和所述第十電阻RlO的第二端連接VCC恒壓源； 所述達林頓功率管U2的IB端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/00端，2B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/01端，3B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/02端，4B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/03端，5B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/04端，6B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/05端，7B端連接所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul的1/06端，8B端連接所述數(shù)字I /0擴展芯片Ul的I /07端，GND端接地，COM端連接負載電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:還包括第一濾波電容Cl，所述第一濾波電容Cl的第一端連接所述VCC恒壓源，所述第一濾波電容Cl的第二端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:所述第一濾波電容Cl選取型號為104/0805/50V的電容。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:所述數(shù)字I/O擴展芯片Ul選取型號為PCA9554A的芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:所述達林頓功率管U2選取型號為ULN2803的達林頓管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:所述第一電阻R1、所述第二電阻R2、所述第三電阻R3、所述第四電阻R4、所述第五電阻R5、所述第六電阻R6、所述第七電阻R7、所述第八電阻R8均選取型號為5.1K/4R03的電阻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IIC總線實現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴展的電路，其特征在于:所述第九電阻R9選取型號為1Κ/0805/1%的電阻，所述第十電阻RlO選取型號為1Κ/0805/1%的電阻。
【文檔編號】G05B19/042GK106054745SQ201610594213
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610594213.0, CN 106054745 A, CN 106054745A, CN 201610594213, CN-A-106054745, CN106054745 A, CN106054745A, CN201610594213, CN201610594213.0
【發(fā)明人】呂紹林, 楊愉強, 王建福, 談賢紅
【申請人】蘇州博眾精工科技有限公司