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PCF8574AT3 发布时间 时间:2025/12/27 21:57:39 查看 阅读:10

PCF8574AT是一个8位远程I/O扩展器,适用于I2C总线应用。该器件由8位准双向并行端口、I2C总线接口和一个低电平有效的中断输出组成。每个端口都可以被配置为输入或输出,且具有内部上拉电阻,当用作输入时可以提供高电平状态。它支持开漏中断输出,允许与多个设备共享中断线。PCF8574AT在工业控制、家用电器、消费电子等领域广泛应用,用于扩展微控制器的I/O资源。该器件采用SO-16封装,工作温度范围为-40°C至+85°C,适合在较宽的环境条件下稳定运行。其低功耗特性使其非常适合电池供电的应用场景。
  PCF8574AT通过I2C协议进行通信,具有三个硬件地址引脚(A0、A1、A2),允许在同一总线上连接最多8个设备,避免地址冲突。器件的工作电压范围为2.5V至6V,兼容多种电源系统,包括3.3V和5V逻辑系统。在待机模式下电流消耗极低,通常小于10μA,有助于延长便携式设备的电池寿命。此外,该芯片具备较强的抗噪声能力,在电磁干扰较强的环境中仍能保持可靠通信。
  该芯片的输出驱动能力较强,每个端口可提供高达25mA的灌电流,但源电流能力较弱,因此在设计输出电路时应优先考虑使用低电平有效的方式驱动负载。由于其准双向端口结构,当端口被写入高电平时,内部上拉电阻会将其拉高;而写入低电平时则直接接地。这种结构简化了外围电路设计,减少了对外部上拉电阻的需求。

参数

型号:PCF8574AT
  封装:SO-16
  通道数:8
  工作电压:2.5V ~ 6V
  通信接口:I2C
  工作温度:-40°C ~ +85°C
  输出类型:准双向
  最大输出电流:25mA/位
  中断输出:开漏
  地址引脚数:3(A0, A1, A2)
  总线保持电路:有
  ESD保护:高于2000V HBM
  待机电流:<10μA

特性

PCF8574AT的核心特性之一是其基于I2C总线的远程I/O扩展功能。该芯片能够通过仅使用两条信号线(SCL和SDA)实现对8个数字I/O端口的控制和读取,极大减少了主控MCU与外设之间的连线复杂度。其I2C通信速率支持标准模式(100kHz)和快速模式(400kHz),满足大多数中低速外设控制需求。每个I/O端口都具备准双向结构,无需外部上拉电阻即可实现稳定的高电平输出,但在驱动大电流负载时建议增加限流电阻以防止过热损坏芯片。这种准双向设计的工作原理是:当端口输出低电平时,内部NMOS晶体管导通,将端口拉至地;当输出高电平时,内部弱上拉电阻将其拉高,若外部有更强的下拉,则端口可被拉低作为输入使用。
  另一个关键特性是其可编程的硬件地址设置功能。通过三个地址引脚A0、A1和A2的不同组合,用户可以在同一I2C总线上挂载多达8个PCF8574AT设备,从而实现多点I/O扩展而不会发生地址冲突。这使得系统在需要大量GPIO时仍能保持简洁的布线结构。所有地址引脚内部均有默认下拉电阻,确保未连接引脚时自动识别为低电平,提高了系统的可靠性。
  该器件还集成了一个低电平有效的开漏中断输出(INT),当任意输入端口状态发生变化时,INT引脚会被拉低,向主控制器发出中断请求。这一机制避免了主程序频繁轮询端口状态,提升了系统响应速度并降低了CPU占用率。中断功能特别适用于按键检测、传感器状态监控等实时性要求较高的应用场景。此外,芯片内置总线保持电路,确保在总线空闲时维持稳定电平,增强了通信的稳定性。
  PCF8574AT采用SO-16小型封装,节省PCB空间,适合高密度布局设计。其宽工作电压范围(2.5V~6V)使其既能兼容传统的5V系统,也能无缝接入现代低功耗3.3V系统。同时,器件具备良好的抗静电能力(HBM模型下超过2000V),增强了在实际生产与使用中的鲁棒性。综合来看,PCF8574AT以其高集成度、低功耗、易用性和灵活性,成为嵌入式系统中理想的I/O扩展解决方案。

应用

PCF8574AT广泛应用于需要扩展微控制器GPIO数量的各种嵌入式系统中。在工业自动化领域,常用于PLC模块、远程I/O终端和人机界面(HMI)设备中,作为按钮、指示灯、继电器等数字信号的接口管理单元。例如,在一个小型控制面板中,可通过PCF8574AT读取多个操作按钮的状态,并控制多个LED指示灯的亮灭,所有通信仅通过主控MCU的I2C接口完成,大幅简化了布线复杂度。
  在家用电器中,该芯片可用于洗衣机、微波炉、空调等设备的控制面板,实现按键扫描和显示驱动功能。由于其低功耗特性,特别适合由电池供电的智能门锁或无线遥控器中,用于扩展主控芯片的I/O能力而不显著增加能耗。
  在消费类电子产品中,PCF8574AT常见于智能家居网关、物联网节点、温湿度监测仪等设备中,用于连接各种数字传感器或执行器。例如,在一个环境监测系统中,它可以用来读取多个干接点开关状态(如门窗磁传感器),并在检测到变化时通过中断通知主处理器,实现事件触发式数据采集。
  此外,该芯片也广泛用于教学实验平台和开发板中,作为学生学习I2C协议和GPIO扩展原理的典型器件。因其接口简单、资料丰富、价格低廉,成为电子爱好者和工程师进行原型设计时的首选I/O扩展方案之一。结合Arduino、Raspberry Pi等开源硬件平台,开发者可轻松实现多路数字输入输出的远程控制,加快产品开发周期。

替代型号

PCF8574AP, PCF8574T, PCA8574AT, MCP23008

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