本實(shí)用新型屬于控制電路技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于IIC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路。

背景技術(shù)：
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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(jī)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(kuò)展成多個(gè)信號(hào)接口的應(yīng)用，對(duì)于大型的工業(yè)控制，如果采用單個(gè)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(gè)微控制器系統(tǒng)進(jìn)行控制，容易出現(xiàn)通信問題且成本較高。

現(xiàn)有的用于實(shí)現(xiàn)微控制器系統(tǒng)中I/O輸出擴(kuò)展的電路一般都設(shè)計(jì)復(fù)雜、性能不穩(wěn)定、成本高，不適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中用于實(shí)現(xiàn)微控制器系統(tǒng)中I/O輸出擴(kuò)展的電路一般都設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于IIC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路，包括：

數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1、VCC恒壓源、達(dá)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(kuò)展芯片U1的A0端連接VCC恒壓源，A1端接地，A2端接地，I/O0端連接所述第一電阻R1的第一端，I/O1端連接所述第二電阻R2的第一端，I/O2端連接所述第三電阻R3的第一端，I/O3端連接所述第四電阻R4的第一端，I/O4端連接所述第五電阻R5的第一端，I/O5端連接所述第六電阻R6的第一端，I/O6端連接第七電阻R7的第一端，I/O7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R10的第一端，VSS端接地，VDD端連接VCC恒壓源。

所述第一電阻R1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R10的第二端連接VCC恒壓源。

所述達(dá)林頓功率管U2的1B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O0端，2B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O1端，3B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O2端，4B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O3端，5B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O4端，6B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O5端，7B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O6端，8B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O7端，GND端接地，COM端連接負(fù)載電壓。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，還包括第一濾波電容C1，所述第一濾波電容C1的第一端連接所述VCC恒壓源，所述第一濾波電容C1的第二端接地。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一濾波電容C1選取型號(hào)為104/0805/50V的電容。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1選取型號(hào)為PCA9554A的芯片。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述達(dá)林頓功率管U2選取型號(hào)為ULN2803的達(dá)林頓管。

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(hào)為5.1K/4R03的電阻。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第九電阻R9選取型號(hào)為1K/0805/1％的電阻，所述第十電阻R10選取型號(hào)為1K/0805/1％的電阻。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型利用數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片，利用IIC總線控制，達(dá)林頓功率管驅(qū)動(dòng)不同電壓負(fù)載，來(lái)實(shí)現(xiàn)MCU中數(shù)字I/O不夠用的情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)I/O的擴(kuò)展，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方便，運(yùn)用靈活，性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。

附圖說(shuō)明：

以下附圖僅旨在于對(duì)本實(shí)用新型做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中：

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的一種基于IIC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片的第一地址選擇圖；

圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片的第二地址選擇圖；

圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片的第一時(shí)序圖；

圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片的第二時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，本實(shí)用新型的基于IIC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路，包括：數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1、VCC恒壓源、達(dá)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(shí)施例中，所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1選取型號(hào)為PCA9554A的芯片。所述達(dá)林頓功率管U2選取型號(hào)為ULN2803的達(dá)林頓管。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(hào)為5.1K/4R03的電阻。所述第九電阻R9選取型號(hào)為1K/0805/1％的電阻，所述第十電阻R10選取型號(hào)為1K/0805/1％的電阻。

所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的A0端連接VCC恒壓源，A1端接地，A2端接地，I/O0端連接所述第一電阻R1的第一端，I/O1端連接所述第二電阻R2的第一端，I/O2端連接所述第三電阻R3的第一端，I/O3端連接所述第四電阻R4的第一端，I/O4端連接所述第五電阻R5的第一端，I/O5端連接所述第六電阻R6的第一端，I/O6端連接第七電阻R7的第一端，I/O7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R10的第一端，VSS端接地，VDD端連接VCC恒壓源。

所述第一電阻R1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R10的第二端連接VCC恒壓源。

所述達(dá)林頓功率管U2的1B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O0端，2B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O1端，3B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O2端，4B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O3端，5B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O4端，6B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O5端，7B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O6端，8B端連接所述數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1的I/O7端，GND端接地，COM端連接負(fù)載電壓。

還包括第一濾波電容C1，所述第一濾波電容C1的第一端連接所述VCC恒壓源，所述第一濾波電容C1的第二端接地。本實(shí)施例中，所述第一濾波電容C1選取型號(hào)為104/0805/50V的電容。

工作原理：

圖1中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)SDA和SCL接到MCU的數(shù)字I/O，并按照?qǐng)D4和圖5的IIC寫入時(shí)序，在MCU中寫好控制程序，來(lái)初始化PCA9554A。

圖1中的第一電阻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(dòng)，使輸出端01-08為高電平COM。

圖1中當(dāng)I/O0-I/O7輸出高電平時(shí)，通過ULN2803的反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，使輸出端01-08為低電平0V，通過COM端接上合適的負(fù)載電壓，進(jìn)而可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的負(fù)載。

圖1中PCA9554A中pin1-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(jìn)而通過MCU中2個(gè)SDA、SCL數(shù)字I/O，可以通過搭配三個(gè)地址選擇短A2、A1、A0，如圖2和圖3所示，選擇8個(gè)擴(kuò)展IC PCA9554A，進(jìn)而達(dá)到I/O擴(kuò)展的目的，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。

本實(shí)施例所述的一種基于IIC總線實(shí)現(xiàn)數(shù)字I/O輸出擴(kuò)展的電路，包括：數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片U1、VCC恒壓源、達(dá)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。本實(shí)用新型利用數(shù)字I/O擴(kuò)展芯片，利用IIC總線控制，達(dá)林頓功率管驅(qū)動(dòng)不同電壓負(fù)載，來(lái)實(shí)現(xiàn)MCU中數(shù)字I/O不夠用的情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)I/O的擴(kuò)展，節(jié)約MCU數(shù)字I/O資源。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)方便，運(yùn)用靈活，性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)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(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。