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PCF8574中文手册


广州周立功单片机发展有限公司

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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 这意味着 PCF8574 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。 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
型号 PCF8574T PCF8574AT 封装 名称 SO16 描述 塑料小型表面封装

4. 功能框图

INT A0 A1 A2 SCL SDA

13 1 2 3 14 15 INPUT FILTER

INTERRUPT LOGIC

LP FILTER

PCF8574
4 5 6 I 2 C BUS CONTROL 7 SHIFT REGISTER 8 BIT I/O PORT 9 10 11 12 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

WRITE pulse VDD V SS 16 8 POWER-ON RESET READ pulse

1

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5. 管脚描述
标号 A0 A1 A2 P0 P1 P2 P3 VSS P4 P5 P6 P7 INT SCL SDA VDD 管脚配置(SO16) 管脚 SO16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 描述 地址输入 0 地址输入 1 地址输入 2 准双向 I/O 口 0 准双向 I/O 口 1 准双向 I/O 口 2 准双向 I/O 口 3 地 准双向 I/O 口 4 准双向 I/O 口 5 准双向 I/O 口 6 准双向 I/O 口 7 中断输入(低电平有效) 串行时钟线 串行数据线 电源

A0 A1 A2 P0 P1 P2 P3 VSS

1 2 3 4 5 6 7 8 PCF8574 PCF8574A

16 VDD 15 14 13 12 SDA SCL INT P7

11 P6 10 9 P5 P4

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) 。

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) 。

SDA

SCL data line stable; data valid
2

change of data allowed

图 1 I C 总线上的位传送
SDA SDA

SCL S START condition P STOP condition

SCL

图 2 起始信号和停止信号定义
SDA SCL MASTER TRANSMITTER / RECEIVER SLAVE TRANSMITTER / RECEIVER MASTER TRANSMITTER / RECEIVER

SLAVE RECEIVER

MASTER TRANSMITTER

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。
DATA OUTPUT BY TRANSMITTER not acknowledge DATA OUTPUT BY RECEIVER acknowledge SCL FROM MASTER S START CONDITION clock pulse for acknowledgement 1 2 8 9

图 4 I C 总线上的应答

2

3

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7. 功能描述
write pulse 100 ?A data from shift register D Q P0 to P7 VDD

FF CI S power-on reset D FF read pulse data to shift register CI S Q

V SS

to interrupt logic

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) 。
slave address slave address

S

0

1

0

0

A2

A1

A0

0

A

S

0

1

1

1

A2

A1

A0

0

A

a.
(a) PCF8574. (b) PCF8574A.

b.

图 6 PCF8574 和 PCF8574A 的从地址
SCL 1 2 3 4 5 6 7 8 data to port data to port

slave address (PCF8574)

SDA

S

0

1

0

0

A2 A1

A0

0 R/W

A acknowledge from slave

DATA 1

A acknowledge from slave

DATA 2

A acknowledge from slave

start condition WRITE TO PORT

DATA OUT FROM PORT t pv

DATA 1 VALID t pv

DATA 2 VALID

图 7 写模式(输出)

4

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slave address (PCF8574)

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data from port

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data from port

SDA

S

0

1

0

0

A2

A1

A0

1

A

DATA 1

A

DATA 4

1

P

start condition READ FROM PORT

R/W

acknowledge from slave

acknowledge from slave

stop condition

DATA INTO PORT t ph INT t iv

DATA 2

DATA 3 t ps

DATA 4

t ir

t ir

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。
V DD PCF8574 (1) PCF8574 (2) PCF8574 (16)

MICROCOMPUTER INT

INT

INT

INT

图 9 多个 PCF8574 的中断应用
slave address (PCF8574) data from port

SDA

S

0

1

0

0

A2

A1

A0

1

A

1

1

P

start condition

R/W

acknowledge from slave

P5

stop condition

SCL

1

2

3

4

5

6

7

8

DATA INTO P5

INT t iv t ir

图 10 I/O 口 P5 的输入变化产生中断
5

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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。
slave address (PCF8574A) data to port data to port

SDA

S

0

1

1

1

A2

A1

A0

0

A

1

A

0

A

P

start condition

R/W

acknowledge from slave

P3

P3

SCL

1

2

3

4

5

6

7

8

P3 OUTPUT VOLTAGE P3 PULL-UP OUTPUT CURRENT

I OHt

I OH

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 VDD VI II IO IDD ISS Ptot PO Tstg Tamb 参数 电源电压 输入电压 DC 输入电流 DC 输出电流 电源电流 电源电流 总功率损耗 每个输出的功率损耗 储存温度 工作环境温度 最小值 -0.5 VSS-0.5 -60 -40 最大值 +7.0 VDD +0.5 ±20 ±25 ±100 ±100 400 100 150 +85 单位 V V mA mA mA mA mW mW ℃ ℃

DC 电气特性
VDD=2.5~6.0V; VSS=0V; Tamb= -40~85℃
标号 电源 VDD IDD 参数 电源电压 电源电流 条件 最小值 2.5 - 典型值 - 40 最大值 6.0 100 单位 V ∝A

Istb VPOR

备用电流 上电复位电压

工作模式; VDD=6V; 无负载; VI= VDD 或 VSS fSCL=100KHz 备用模式; VDD=6V; 无负载; VI= VDD 或 VSS VDD=6V;无负载; VI= VDD 或 VSS ; 注 1

- -

2.5 1.3

10 2.4

∝A V

输入 SCL;输入/输出 SDA VIL 低电平输入电压 VIH 高电平输入电压 IOL 低电平输出电流 IL 漏电流 Ci 输入电容 I/O 口 VIL 低电平输入电压 VIH 高电平输入电压 IIHL 通过保护二极管的最 大允许电流 IOL 低电平输出电流

VOL=0.4V VI=VDD 或 VSS VI=VSS

-0.5 0.7 VDD 3 -1 - -0.5 0.7 VDD - 10 6

- - - - - - - - 25

+0.3 VDD VDD+0.5 - +1 7 +0.3VDD VDD+0.5 ±400 -

V V mA ∝A pF V V ∝A mA

VI≥VDD 或 VI≤VSS VOL=1V; VDD=5V

广州周立功单片机发展有限公司 标号 IOH IOHt 参数 高电平输出电流 瞬时上拉电流

Tel: (020)38730916 38730917 38730976 38730977 典型值 - -1 - - - - - - - - - - - -

Fax:38730925 单位 ∝A mA pF pF ∝s ∝s ∝s mA ∝A ∝s ∝s V V nA

条件 最小值 VOH=VSS 30 应答时高电平(见图 13) - VOH=VSS ;VDD=2.5V Ci 输入电容 - Co 输出电容 - 端口时序;CL≤100pF(见图 9,10) tpv 输出数据有效时间 - tsu 0 输入数据建立时间 th 4 输入数据保持时间 中断 INT(见图 12) IOL VOL=0.4V 1.6 低电平输出电流 IL 漏电流 VI=VDD 或 VSS -1 时序; CL≤100pF tiv 输入数据有效时间 - tir 复位延迟时间 - 选择输入 A0~A2 VIL 低电平输入电压 -0.5 VIH 0.7 VDD 高电平输入电压 ILI 输入漏电流 VDD 或 VDD 脚 -250 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。

最大值 300 - 10 10 4 - - - +1 4 4 +0.3VDD VDD+0.5 +250

I2C 总线时序特性
标号 参数 I2C 总线时序(见图 12; ) fSCL SCL 时钟频率 tSW 总线容许的尖峰信号宽度 tBUF 总线空闲时间 tSU;STA 起始信号的建立时间 tHD;STA 起始信号的保持时间 tLOW SCL 低电平时间 tHIGH SCL 高电平时间 tr SCL 和 SDA 上升时间 tf SCL 和 SDA 下降时间 tSU;DAT 数据建立时间 tHD;DAT 数据保持时间 tVD;DAT SCL 低电平到数据输出有效 tSU;STO 停止信号建立时间
PROTOCOL START CONDITION (S) BIT 7 MSB (A7) BIT 6 (A6)

最小值 - - 4.7 4.7 4.0 4.7 4.0 - - 250 0 - 4.0

典型值 - - - - - - - - - - - - -
BIT 0 LSB (R/W)

最大值 100 100 - - - - - 1.0 0.3 - - 3.4 -

单位 kHz ns ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s ∝s
STOP CONDITION (P)

ACKNOWLEDGE (A)

t

SU;STA

t

LOW

t HIGH

1 / f SCL

SCL

t

BUF

tr

t

f

SDA

t HD;STA

t SU;DAT
2

t

HD;DAT

t VD;DAT

t SU;STO

图 12 I C 总线时序

7

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SO16:塑料小型表面封装;16 脚;本体宽 7.5mm
D E A X

c y HE v M A

Z 16 9

Q A2 pin 1 index Lp L 1 e bp 8 w M detail X A1 (A 3) θ A

0

5 scale

10 mm

DIMENSIONS (inch dimensions are derived from the original mm dimensions) UNIT mm inches Note 1. Plastic or metal protrusions of 0.15 mm maximum per side are not included. OUTLINE VERSION SOT162-1 REFERENCES IEC 075E03 JEDEC MS-013AA EIAJ EUROPEAN PROJECTION A max. 2.65 0.10 A1 0.30 0.10 0.012 0.004 A2 2.45 2.25 0.096 0.089 A3 0.25 0.01 bp 0.49 0.36 0.019 0.014 c 0.32 0.23 0.013 0.009 D (1) 10.5 10.1 0.41 0.40 E (1) 7.6 7.4 0.30 0.29 e 1.27 0.050 HE 10.65 10.00 0.419 0.394 L 1.4 0.055 Lp 1.1 0.4 0.043 0.016 Q 1.1 1.0 0.043 0.039 v 0.25 0.01 w 0.25 0.01 y 0.1 Z
(1)

θ
o

0.9 0.4

0.035 0.004 0.016

8 0o

ISSUE DATE 95-01-24 97-05-22

8


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