ماژول رابط I2C و افزاینده پایه های دیجیتال با چیپ PCF8574

ماژول رابط I2C و افزاینده پایه‌های دیجیتال با چیپ PCF8574

ماژول PCF8574 یکی از پرکاربردترین افزاینده‌های پورت ورودی/خروجی دیجیتال (I/O Expander) در سیستم‌های میکروکنترلری است که از طریق رابط I2C دو سیمه با میکروکنترلرها ارتباط برقرار می‌کند. این تراشه ساخت شرکت NXP (Philips) بوده و عملکرد آن به گونه‌ای است که تنها با دو پایه ارتباطی، می‌توان ۸ پایه ورودی/خروجی جدید را به هر میکروکنترلر مانند Arduino، STM32، ESP8266 یا ESP32 اضافه کرد.

ماژول حاضر دارای چیپ اصلی PCF8574 است و با طراحی برد آماده، اتصال به‌صورت مستقیم و بدون نیاز به لحیم‌کاری پیچیده ممکن می‌کند. این افزاینده دیجیتال به‌ویژه در کاربردهایی که تعداد پایه‌های مورد نیاز از ظرفیت میکرو بیشتر است (مثل کنترل کلید، نمایشگر LCD یا ماتریس LED)، نقشی کلیدی دارد.

 ویژگی‌های کلیدی

• استفاده از چیپ اصلی PCF8574 ساخت NXP
• افزایش تعداد پورت‌های دیجیتال تا ۸ عدد برای هر ماژول
• پشتیبانی از رابط ارتباطی I2C دو سیمه (SDA و SCL)
• قابلیت تنظیم آدرس از طریق جامپر یا لحیم پایه‌های A0, A1, A2
• طراحی ماژول به‌صورت Plug‑and‑Play برای نصب روی بردبورد یا پروژه
• سازگار با ولتاژهای کاری 3.3V و 5V — مناسب برای میکرو کنترلرهای مختلف
• خروجی‌های دیجیتال قابل تنظیم به ورودی یا خروجی, با قابلیت خواندن و نوشتن وضعیت منطق
• ابعاد کوچک و امکان سری کردن چند ماژول با آدرس‌های متفاوت
• مناسب برای کنترل LCDهای کاراکتری (مانند 16×2 و 20×4) از طریق I2C
• دارای LED وضعیت تغذیه و هدر پین‌های استاندارد ۲.۵۴ میلی‌متر

مشخصات فنی

نحوه عملکرد و استفاده

ماژول PCF8574 از طریق پروتکل I2C با میکروکنترلر ارتباط برقرار می‌کند؛ تنها دو پین SDA و SCL به همراه تغذیه و زمین نیاز دارد. هر پین خروجی ماژول می‌تواند نقش ورودی دیجیتال را نیز ایفا کند — یعنی علاوه بر ارسال منطق 0 یا 1، امکان خواندن وضعیت سنسور یا کلید هم وجود دارد.

در هنگام استفاده:

• آدرس I2C هر ماژول را با تغییر وضعیت پین‌های A0 تا A2 تنظیم کنید تا چند ماژول را هم‌زمان متصل نمایید.
• در صورت اتصال به LCD کاراکتری، تنها چهار سیم لازم است (VCC, GND, SDA, SCL).
• کتابخانه‌های رسمی مانند Wire.h یا PCF8574.h در Arduino و HAL_I2C در STM32 برای دسترسی پشتیبانی می‌شوند.
• پایه‌های خروجی حداکثر جریان 25mA را تحمل می‌کنند، لذا برای بارهای بزرگ‌تر باید از ترانزیستور یا رله استفاده نمایید.

 کاربردها

• افزایش تعداد پین‌های ورودی/خروجی در میکروکنترلرهای کوچک
• کنترل LCDهای کاراکتری با رابط I2C
• مدیریت چندین کلید، LED، یا سنسور دیجیتال با تنها دو پین میکرو
• کنترل ماتریس‌های LED یا رله‌ها در پروژه‌های صنعتی
• کاربردهای آموزشی برای یادگیری پروتکل I2C و توسعه سخت‌افزارهای ماژولار
• اتصال چند برد PCF8574 به صورت زنجیروار برای پروژه‌های گسترده با تعداد زیاد I/O