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PCF8574T I2C 并行口扩展电路
1. 特性
操作电压 2.5~6.0V
低备用电流(≤10μA)
I2C 并行口扩展电路
开漏中断输出
I2C 总线 实现 8 位远程 I/O 口
与大多数 MCU 兼容
口输出锁存,具有大电流驱动能力,可直接驱动 LED
通过 3 个硬件地址引脚可寻址 8 个器件(PCF8574A 可多达 16 个)
DIP16,SO16 或 SSOP20 形式封装
2. 概述
PCF8574 是 CMOS 电路。它通过两条双向总线(I2C)可使大多数 MCU 实现远程 I/O 口扩展。该
器件包含一个 8 位准双向口和一个 I2C 总线接口。PCF8574 电流消耗很低,且口输出锁存具有大电流驱
动能力,可直接驱动 LED。它还带有一条中断接线(INT)可与 MCU 的中断逻辑相连。通过 INT 发送
中断信号,远端 I/O 口不必经过 I2C 总线通信就可通知 MCU 是否有数据从端口输入。这意味着 PCF8574
可以作为一个单被控器。
PCF8574 和 PCF8574A 的唯一区别仅在于器件地址不相同。
3. 订单信息
封装 型号 名称 描述
PCF8574T
PCF8574AT SO16 塑料小型
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
面封装
4. 功能框图
I C BUS
CONTROL
2INPUT
FILTER
1
2
3
14
15
13 INTERRUPT
LOGIC
12
P7
11
P6
10
P5
9
P4
7
P3
6
P2
5
P1
4
P0
8 BIT I/O
PORT
SHIFT
REGISTER
LP FILTER
WRITE pulse
READ pulse
POWER-ON
RESET
16
8
VDD
VSS
SDA
SCL
A2
A1
A0
INT
PCF8574
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5. 管脚描述
管脚 标号 SO16 描述
A0 1 地址输入 0
A1 2 地址输入 1
A2 3 地址输入 2
P0 4 准双向 I/O 口 0
P1 5 准双向 I/O 口 1
P2 6 准双向 I/O 口 2
P3 7 准双向 I/O 口 3
VSS 8 地
P4 9 准双向 I/O 口 4
P5 10 准双向 I/O 口 5
P6 11 准双向 I/O 口 6
P7 12 准双向 I/O 口 7
INT 13 中断输入(低电平有效)
SCL 14 串行时钟线
SDA 15 串行数据线
VDD 16 电源
管脚配置(SO16)
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
INT
A0
A1
A2
P0
P1
P2
P3
SDA
VSS
SCL
P7
P6
P5
P4
VDD
PCF8574
PCF8574A
6. I2C 总线特性
I2C 总线用于不同的 IC 或模块之间的双线通信。两条线其中之一为串行数据线(SDA),另一条为
串行时钟线(SCL)。当与器件的输出级相连时,这两条线都必须接上拉电阻。数据的传送只有在总线
空闲时才能进行。
位传送
在每个时钟脉冲出现时,总线传送一个数据位。在时钟信号高电平期间,SDA 线上的数据位应保持
稳定,如果此时改变 SDA 线数据则被认为是总线的控制信号(见图 1)。
起始和停止信号
当总线空闲时,数据和时钟线保持高电平。SCL 线为高电平时,SDA 线电平由高至低的变化定义
为总线的起始信号(S);SCL 线为高电平时,SDA 线电平由低至高的变化定义为总线的停止信号(S)
(见图 2)。
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系统配置
产生信息的器件称为‘发送器’,接收信息的器件称为‘接收器’。控制信息的器件称为‘主控器’,
而由主控器控制的器件称为‘被控器’(见图 3)。
data line
stable;
data valid
change
of data
allowed
SDA
SCL
图 1 I2C 总线上的位传送
SDA
SCL
P
STOP condition
SDA
SCL
S
START condition
图 2 起始信号和停止信号定义
MASTER
TRANSMITTER /
RECEIVER
SLAVE
RECEIVER
SLAVE
TRANSMITTER /
RECEIVER
MASTER
TRANSMITTER
MASTER
TRANSMITTER /
RECEIVER
SDA
SCL
图 3 系统配置
应答
在起动和停止信号之间所传送的数据数量不受限制。每个 8 位字节之后跟随一个应答位。应答位的
时钟脉冲由主控器产生。被控接收器在接收到每一个字节数据之后必须发送一个应答信号;而主控器在
接收到被控发送器发送的数据后,也必须发送一个应答信号。在出现与应答位对应的时钟脉冲时,产生
应答位的器件将拉低 SDA 线,这样在应答位对应的时钟脉冲高电平期间,SDA 保持低电平状态。建立
和保持时间必须纳入考虑。
当主控器作为接收器时,它必须在被控器发送完最后一个字节数据后产生非应答信号,此时发送器
必须将数据线释放为高电平,以使主控器能够产生一个停止信号。
S
START
CONDITION
9821
clock pulse for
acknowledgement
not acknowledge
acknowledge
DATA OUTPUT
BY TRANSMITTER
DATA OUTPUT
BY RECEIVER
SCL FROM
MASTER
图 4 I2C 总线上的应答
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7. 功能描述
D Q
CI
S
FF
D Q
CI
S
FF
100
µA
to interrupt
logic
VSS
P0 to P7
VDD
write pulse
data from
shift register
power-on
reset
read pulse
data to
shift register
图 5 I/O 口的简化结构图
寻址
PCF8574 的每个 I/O 口都可单独用作输入或输出。输入通过读模式将数据传送到 MCU(见图 8),
输出通过写模式将数据发送到端口(见图 7)。
S 0 1 0 0 A2 A1 A0 0 A 1 0
slave address slave address
AS 0 1 1 A2 A1 A0
a. b.
(a) PCF8574.
(b) PCF8574A.
图 6 PCF8574 和 PCF8574A 的从地址
S 0 1 0 0 A2 A1 A0 0 A
start condition
DATA 1
R/W acknowledge
from slave
A DATA 2 ASDA
SCL
WRITE TO
PORT
t pv
DATA OUT
FROM PORT
slave address (PCF8574) data to port data to port
1 2 3 4 5 6 7 8
acknowledge
from slave
acknowledge
from slave
t pv
DATA 2 VALIDDATA 1 VALID
图 7 写模式(输出)
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S 0 1 0 0 A2 A1 A0 1 A
start condition
DATA 1
R/W acknowledge
from slave
A DATA 4 1SDA
READ FROM
PORT
tph
DATA INTO
PORT
slave address (PCF8574) data from port data from port
acknowledge
from slave
stop
condition
t ps
DATA 4
P
DATA 2 DATA 3
t irt irt iv
INT
图 8 读模式(输入)
中断(见图 9,10)
PCF8574 提供一个可以连接到 MCU 对应输入端的开漏输出口(INT)。这样可使 PCF8574 能够启动
系统中另外一处的动作。在输入模式中,口输入信号的上升或下降沿产生中断。在时间 tiv 之后 INT 有
效。
当口数据变为初始值或产生中断端口的数据写入/读出时,中断电路复位并重新激活。在下列条件下
发生复位:
读模式中,SCL 信号上升沿之后的应答位
写模式中,SCL 信号从高到低的跳变之后的应答位
应答时钟脉冲期间的中断复位可能会导致中断的丢失
中断复位后 I/O 口的每个变化都会被检测,并在下一个时钟上升沿作为 INT 发送。对另一个器件的
读写不影响中断电路。
MICROCOMPUTER
INT
INT INT
PCF8574
(1)
PCF8574
(2)VDD
INT
PCF8574
(16)
图 9 多个 PCF8574 的中断应用
S 0 1 0 0 A2 A1 A0 1 A
start condition
1
P5R/W acknowledge
from slave
1SDA
SCL
DATA INTO
P5
t ir
INT
slave address (PCF8574) data from port
1 2 3 4 5 6 7 8
P
stop
condition
t iv
图 10 I/O 口 P5 的输入变化产生中断
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准双向 I/O 口(见图 11)
准双向I/O口可用作输入和输出而不需要通过控制寄存器定义数据的方向。上电时I/O口为高电平。
该模式中只有 VDD 提供的电流有效。在大负载输出时提供额外的强上拉以使电平迅速上升。当输出写为
高电平时打开强上拉,在 SCL 的下降沿关闭。I/O 口用作输入之前应当为高电平。
S 0 1 1 1 A2 A1 A0 0 A
start condition
1
P3R/W acknowledge
from slave
A 0
P3
A PSDA
SCL
P3
OUTPUT
VOLTAGE
I OHt I OH
P3
PULL-UP
OUTPUT
CURRENT
slave address (PCF8574A) data to port data to port
1 2 3 4 5 6 7 8
图 11 P3 从低变为高再变为低时的瞬时上拉电流
极限参数
标号 参数 最小值 最大值 单位
VDD 电源电压 -0.5 +7.0 V
VI 输入电压 VSS-0.5 VDD +0.5 V
II DC 输入电流 - ±20 mA
IO DC 输出电流 - ±25 mA
IDD 电源电流 - ±100 mA
ISS 电源电流 - ±100 mA
Ptot 总功率损耗 - 400 mW
PO 每个输出的功率损耗 - 100 mW
Tstg 储存温度 -60 150 ℃
Tamb 工作环境温度 -40 +85 ℃
DC 电气特性
VDD=2.5~6.0V; VSS=0V; Tamb= -40~85℃
标号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位
电源
VDD 电源电压 2.5 - 6.0 V
IDD 电源电流 工作模式; VDD=6V;
无负载; VI= VDD或 VSS
fSCL=100KHz
- 40 100 ∝A
Istb 备用电流 备用模式; VDD=6V;
无负载; VI= VDD或 VSS
- 2.5 10 ∝A
VPOR 上电复位电压 VDD=6V;无负载;
VI= VDD 或 VSS ; 注 1
- 1.3 2.4 V
输入 SCL;输入/输出 SDA
VIL 低电平输入电压 -0.5 - +0.3 VDD V
VIH 高电平输入电压 0.7 VDD - VDD+0.5 V
IOL 低电平输出电流 VOL=0.4V 3 - - mA
IL 漏电流 VI=VDD 或 VSS -1 - +1 ∝A
Ci 输入电容 VI=VSS - - 7 pF
I/O 口
VIL 低电平输入电压 -0.5 - +0.3VDD V
VIH 高电平输入电压 0.7 VDD - VDD+0.5 V
IIHL 通过保护二极管的最
大允许电流
VI≥VDD或 VI≤VSS - - ±400 ∝A
IOL 低电平输出电流 VOL=1V; VDD=5V 10 25 - mA
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标号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位
IOH 高电平输出电流 VOH=VSS 30 - 300 ∝A
IOHt 瞬时上拉电流 应答时高电平(见图 13)
VOH=VSS ;VDD=2.5V
- -1 - mA
Ci 输入电容 - - 10 pF
Co 输出电容 - - 10 pF
端口时序;CL≤100pF(见图 9,10)
tpv 输出数据有效时间 - - 4 ∝s
tsu 输入数据建立时间 0 - - ∝s
th 输入数据保持时间 4 - - ∝s
中断 INT(见图 12)
IOL 低电平输出电流 VOL=0.4V 1.6 - - mA
IL 漏电流 VI=VDD 或 VSS -1 - +1 ∝A
时序; CL≤100pF
tiv 输入数据有效时间 - - 4 ∝s
tir 复位延迟时间 - - 4 ∝s
选择输入 A0~A2
VIL 低电平输入电压 -0.5 - +0.3VDD V
VIH 高电平输入电压 0.7 VDD - VDD+0.5 V
ILI 输入漏电流 VDD 或 VDD 脚 -250 - +250 nA
注 1:上电复位电路复位 I2C 总线逻辑,并将所有 I/O 口都置位为 1。
I2C 总线时序特性
标号 参数 最小值 典型值 最大值 单位
I2C 总线时序(见图 12;)
fSCL SCL 时钟频率 - - 100 kHz
tSW 总线容许的尖峰信号宽度 - - 100 ns
tBUF 总线空闲时间 4.7 - - ∝s
tSU;STA 起始信号的建立时间 4.7 - - ∝s
tHD;STA 起始信号的保持时间 4.0 - - ∝s
tLOW SCL 低电平时间 4.7 - - ∝s
tHIGH SCL 高电平时间 4.0 - - ∝s
tr SCL 和 SDA 上升时间 - - 1.0 ∝s
tf SCL 和 SDA 下降时间 - - 0.3 ∝s
tSU;DAT 数据建立时间 250 - - ∝s
tHD;DAT 数据保持时间 0 - - ∝s
tVD;DAT SCL 低电平到数据输出有效 - - 3.4 ∝s
tSU;STO 停止信号建立时间 4.0 - - ∝s
PROTOCOL
SCL
SDA
BIT 0
LSB
(R/W)
t HD;STA t SU;DAT t HD;DAT t VD;DAT t SU;STO
t frtt BUF
t SU;STA t LOW t HIGH 1 / f SCL
START
CONDITION
(S)
BIT 7
MSB
(A7)
BIT 6
(A6)
ACKNOWLEDGE
(A)
STOP
CONDITION
(P)
图 12 I2C 总线时序
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8
SO16:塑料小型表面封装;16 脚;本体宽 7.5mm
UNIT
A
max. A1 A2 A3 bp c D
(1) E (1) (1)e H E L L p Q Zywv θ
REFERENCESOUTLINE
VERSION
EUROPEAN
PROJECTION ISSUE DATE IEC JEDEC EIAJ
mm
inches
2.65 0.30
0.10
2.45
2.25
0.49
0.36
0.32
0.23
10.5
10.1
7.6
7.4 1.27
10.65
10.00
1.1
1.0
0.9
0.4 8
0
o
o
0.25 0.1
DIMENSIONS (inch dimensions are derived from the original mm dimensions)
Note
1. Plastic or metal protrusions of 0.15 mm maximum per side are not included.
1.1
0.4
SOT162-1
8
16
w M
bp
D
detail X
Z
e
9
1
y
0.25
075E03 MS-013AA
pin 1 index
0.10 0.012
0.004
0.096
0.089
0.019
0.014
0.013
0.009
0.41
0.40
0.30
0.29 0.050
1.4
0.0550.4190.394
0.043
0.039
0.035
0.0160.01
0.25
0.01 0.0040.0430.0160.01
X
θ
A
A1
A2
HE
Lp
Q
E
c
L
v M A
(A )3
A
0 5 10 mm
scale
95-01-24
97-05-22