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title: IO扩展
updated: 2022-05-24 00:51:35Z
created: 2022-01-08 13:17:45Z
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> 原文链接：https://mbb.eet-china.com/forum/topic/79968_1_1.html
# 输入/输出扩展3-逻辑芯片实现
74系列逻辑芯片非常经典，而且功能强大，也可以实现对单片机IO口的扩展。常用的扩展芯片有74HC138、74HC165、74HC595、74HC164、74HC148等。这类数字芯片可以使用较少的单片机IO，即可实现多路输入或者多路输出，但是需要根据芯片的时序图或者真值表进行编程。

## 逻辑芯片实现扩展输出
以74HC164为例，介绍如何通过逻辑芯片实现单片机IO口的扩展输出，74HC164是串入并出的移位寄存器，占用单片机3个IO口就可以实现8个IO口的输出。==与该芯片类似的芯片是74HC595，该芯片是带锁存的移位寄存器，并且可以级联扩展==，即通过3个IO口就能实现多个八路输出的扩展。典型电路原理图 如6所示。
![5e6df28a5df3b42db9c2a4890ccb559c.png](../../../_resources/5e6df28a5df3b42db9c2a4890ccb559c.png)
6-数字芯片实现输出扩展


## 逻辑芯片实现扩展输入
以74HC165为例，介绍如何通过逻辑芯片实现输入扩展，74HC165是并入串出的移位寄存器，单片74HC165可以扩展8路输入，只需要占用单片机3个IO口。并且可以级联，实现多个8路输入的扩展。典型的74HC165的扩展电路图如下图所示。
![217b0528b5143bc2dc854a3f53796003.png](../../../_resources/217b0528b5143bc2dc854a3f53796003.png)
7-数字芯片实现输入扩展


## 逻辑芯片实现扩展的优缺点分析
逻辑芯片实现输入输出IO口的扩展时，其硬件电路非常简单，电路原理非常清晰，关键是价格非常便宜，国产逻辑芯片价格只有几毛钱。其稍微复杂的地方是真值表和时序图。以上介绍的逻辑芯片都是需要通过编程来实现扩展的，程序虽然不复杂，但如果是第一次使用，可能需要费一番功夫的。

# 模拟口的扩展-多路选择开关实现
在设计产品的时候，可能要用到多路AD采样端口，如实现多路PT100温度采样。单片机虽然有多路AD采样通道，但是多通道的AD采样在程序的时序上稍微复杂，或者所剩与AD口不足，这时候就要扩展，对于采样类扩展选用多路选择开关是一个不错的选择。
## HCF4051
单片机使用三个IO口作为HCF4051的通道选择控制端，一个AD采样口接第3引脚，可以实现8路模拟量的采集。其实现电路原理图如图8所示。
![1573bbfdd42b78419b29b3212937bed2.png](../../../_resources/1573bbfdd42b78419b29b3212937bed2.png)
8-模拟口的扩展
## ADS1015
除了用这种多路选择开关实现外，还可以使用专用的模拟量扩展芯片，如ADS1015，这类芯片即可以作为四通道的单端采样使用，又可以当作两通道的差分采样使用，其与单片机的接口为IIC接口。

## 模拟口扩展的优缺点分析
使用4051之类的多路选择开关，虽然只占用一个AD采样口，但是只能使用多路轮询的方式采集每一个通道，导致采样周期过长，而且采样的时序不好控制；采用ADS1015类的采样芯片，由于是通过IIC与单片机通讯的，所以采样时许容易控制，但是价格比较贵。


# 显示驱动及键盘扫描芯片
**CH423S**，为IIC接口扩展芯片，提供8个双向输入输出引脚和16个通用输出引脚，
**CH455G**，便宜
## CH423
官方定义：“两线远程IO扩展芯片”，提供8个双向输入输出引脚和16个通用引脚，支持输入电平中断，可静态驱动24只LED或动态驱动128只LED。
常见用于1602屏中IIC到SPI转换以减少驱动IO
**可优先使用**

## CH455G
本是为扩展IO驱动数码管而设计，支持键盘扫描，故分“位”和“段”两种驱动，共4位8段。
但变通后可用于通用IO扩展，可直接扩展4+8路带锁存IO，只是比74HC595略微复杂。

##IO扩展