[实用新型]一种IO开关量扩展电路

说明书

本实用新型提供了一种简单可靠的开关量扩展电路，可以扩展为64路IO输入开关量和64路输出开关量。该电路包括1 IO输入隔离电路、2输入扩展电路、3 CPU接口电路(包括输入和输出接口)、4输出扩展电路、5 IO输出隔离电路五个部分组成。电路的优点是：该128路IO开关量扩展电路适用于CPU外设接口容量不能满足设计需求，设计人员可以在不改变开发平台的基础上扩展IO端口的采集数量，降低了设计风险，设计电路简单可靠，同时也大大降低了IO扩展电路的设计成本。

技术领域

本实用新型提供了一种简单可靠的开关量扩展电路，成为小容量低成本的CPU扩充输入、输出端口最实用的解决方法。

背景技术

目前CPU在各行各业都得到了广泛的应用，网络通讯、工业自动化控制、仪器仪表、家用电器等都离不开CPU的智能控制。这就使得CPU面临较多复杂的控制环境，每个设计者都会遇到CPU IO开关量输入与输出的接口数量不能满足设计使用要求，需要扩容的情况。人们通常使用两种方法扩展输入、输出接口，一种方法是更换CPU，使用成本更高、规模更大的CPU来代替。另一种方法是采用CPLD芯片扩充输入输出端口。两种方法都改变了设计者原来成熟的设计平台，给产品的设计安全性带来不必要的隐患、同时增加了设计成本。针对以上IO量设计扩容存在的问题，有必要提供一种更简单可靠的IO口扩展电路来避免以上问题的出现。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种简单可靠的IO口扩展电路，包括64路输入开关量和64路输出开关量。

本实用新型所采用的技术方案是：一种IO开关量扩展电路，包括依次连接的IO输入隔离电路、输入扩展电路、CPU接口电路、输出扩展电路和IO输出隔离电路；CPU接口电路包括CPU输入接口电路和CPU输出接口电路。

所述IO输入隔离电路包括光电耦合器V1、保护二极管N1、滤波电阻R1-1、电容C1和电阻R2-1；输入信号经过电阻R1和C1连接组成的滤波电路后，进入光电耦合器V1的输入端；二极管N1并连到光电耦合器V1的输入端；电阻R2-1连接到光电耦合器的输出端。此输入隔离设计电路可扩展为64路IO输入隔离电路。

所述输入扩展电路包括8片74HC251集成数字电路芯片，所述74HC251数字电路为三态8选1数据选择器，管脚分布有8个数据输入管脚IN0-IN7，3个地址输入管脚S0-S2，一个输出允许使能端管脚E和一个输出端管脚Z。

所述CPU输入接口电路包括CPU管脚D0-D7、A0-A2和ICS，CPU管脚D0-D7分别接8片74HC251集成数字电路芯片的输出端Z，CPU管脚A0-A2和8片74HC251集成数字电路芯片3个地址输入管脚S0-S2连接，CPU管脚ICS和8片74HC251集成数字电路芯片使能端E连接。

所述CPU输出接口电路包括CPU管脚D10-D17、A0-A2、OCS和CLR，CPU管脚D10-D17分别接8片74HC259集成数字电路芯片的输入端D上，CPU管脚A0-A2和8片74HC259集成数字电路芯片3个地址输入管脚S0-S2连接，CPU管脚OCS和8片74HC259集成数字电路芯片使能端E连接，CPU管脚OCS和8片74HC259集成数字电路芯片使能端E连接，CPU管脚CLR和8片74HC259集成数字电路芯片信号清除端CLR连接。

所述IO输出扩展电路包括8个74HC259集成数字电路芯片；所述74HC259集成数字电路是一个8位可寻址锁存器，该电路有一个信号输入端D，有8位锁存输出端Q0-Q7，3个地址输入(S0-S2)，1个输入使能端G，1个信号清除端CLR。

所述IO输出隔离电路包括光电耦合器和限流电阻；8片74HC259集成数字电路输出端Q0-Q7和输出隔离光电耦合器的输入端二极管的阴极OA1-OA64相连接，每一路光电耦合器的输入端二极管的阳极和限流电阻R3-1相连接。