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国产I/O 扩展芯片沁恒CH423应用电路图

当MCU的IO口资源无法满足系统设计需要时，为了节省成本，通过外部IO扩展芯片来达到设计要求。今天就来讲述一款国产I/O 扩展芯片沁恒CH423,并了解一下它的应用电路图。

CH423是两线串行接口的通用远程I/O扩展芯片。CH423提供8个双向输入输出引脚和16个通用输出引脚，支持输入电平变化中断；CH423内置电流驱动电路，可以静态驱动24只LED发光管或者动态驱动128只LED（相当于16只数码管）；CH423通过2线串行接口与单片机等交换数据。

8.1. 远程I/O扩展（下图）

CH423通过2线串行接口SCL和SDA与外部的单片机相连接，电容C1用于电源退耦。

CH423的IO7～IO0引脚可以用于输入或者输出，图中将IO6和IO7引脚用于驱动两种极性的LED发光管。CH423的OC15～OC0引脚只能用于输出。为了获得较大的连续电流驱动能力，可以使能开漏输出，并参考图中将OC4、OC5、OC6、OC7引脚并联用于驱动继电器K1。

8.2. 动态显示驱动（下图）

CH423的动态显示驱动方式用于驱动128只LED或者16只共阴数码管，由IO7～IO0引脚分别驱动共阴数码管的各个段引脚（各数码管并联），由OC15～OC0引脚分别驱动各个共阴数码管的公共端。单片机在加载完所有字数据后，开启DEC_L和DEC_H控制位由CH423自动地进行分时动态显示扫描。

如果只需要驱动8只数码管，那么可以只开启DEC_L或者DEC_H其中的一个控制位，剩余的另外8个通用输出引脚仍然可以用于通用输出。

由于CH423内部可以对段驱动电流进行限制，所以段引脚所串联的限流电阻R1～R8可以省掉。

8.3. 数字电位器（下图）

CH423的OC引脚在开漏输出方式下是低阻开漏输出，导通电阻小于10欧姆，可以用作一端接地的模拟开关，多个OC引脚各自外接电阻并组合导通后，可以构成一端接地的数字可编程电阻。例如，通过外接9个电阻可以构成一个数字电位器，8个电阻任意并联组合后可以得到最多256个阻值，从中可以挑选出不少于32个有效阻值（满足阻值按某种方式递增的要求）。

下图是用18个外接电阻构成的双通道数字电位器，单片机通过CH423控制电阻R21～R28独立对地导通，得到256级阻值的可编程下拉电阻，该下拉电阻与R29分压后，产生可编程的分压输出提供给后级的运放U23，实现了数字电位器的功能。图中的R31～R39构成另一通道。图中的U22为4选1模拟开关，单片机通过CH423控制该模拟开关选择输入通道，再由9个电阻R21～R29进行可编程分压后输出。

图中的可选上拉电阻R6用于在上电复位时将模拟开关U22默认置为关闭状态，图中的可选电阻R20和R30用于在模拟开关U22和CH423都关闭时防止输出信号悬浮。图中各分压电阻的阻值应该根据实际需要确定，例如，R29（R39）选择4.7KΩ，R21～R28（R31～R38）分别选择220Ω、470Ω、1KΩ、2.2KΩ、4.7KΩ、10KΩ、22KΩ、47KΩ，那么最小分压输出为2.4%（OC引脚全部导通时），最大为100%（OC引脚全部关闭时），调节范围约为40倍。

8.4. 抗干扰（重要）

由于CH423的驱动电流较大，会在电源上产生较大的毛刺电压，所以如果电源线或者地线的PCB布线不合理，将有可能影响单片机或者CH423的稳定性，有关电源干扰的解决措施：

①、建议使用较短的和较粗的电源线和地线，尤其当CH423和单片机分属两块PCB时；

②、靠近CH423在正负电源之间并联电源退耦电容，至少一只0.1uF的电容和一只电解电容。对于信号线较长时的外来干扰，参考下图解决：

①、在信号线的靠近CH423引脚端，增加电容C3和C4，电容值可以是47pF到470pF，电容越大，与单片机通讯接口的传输速度越慢；

②、可选地增加电阻R8和R9，电阻值可以是100Ω到470Ω；

③、降低单片机与CH423之间的传输速度（因为增加了电阻电容）；

④、如果是由准双向I/O引脚驱动（例如标准MCS51单片机），建议增加电阻R6和R7，电阻值可以是500Ω到10KΩ，以加强MCS-51单片机的准双向I/O引脚的上拉能力，以便在远距离传输时保持较好的数字信号波形；信号线较短时无需上拉电阻R6和R7，对于图腾柱驱动方式的双向I/O引脚，无需上拉电阻R6和R7。

另外，对于强干扰的应用环境，单片机可以每隔数秒定期对CH423进行刷新，包括重新加载各个I/O引脚的输出寄存器，以及重新设置系统参数。

8.5. 单片机接口程序网站上提供了部分单片机的C语言和ASM汇编接口程序。