Extra digitale pinnen voor je Arduino

Extra digitale pinnen via bus expanders

MCP23017 en MCP23S17

MCP23017  (I²C)

pinout

#include "Adafruit_MCP23017.h"
/*
  Pin 12 van de expander gaat naar A5 (Arduino Uno) of 21 (Arduino Mega) (I2C clock: SCL)
  Pin 13 van de expander gaat naar A4 (Arduino Uno) of 20 (Arduino Mega) (I2C data:  SDA)
  Pinnen 15, 16 en 17 van de expander gaan naar GND (standaard I2C adres)
  Pin 9 van de expander gaat naar VCC
  Pin 10 van de expander gaat naar GND
  Pin 18 van de expander gaat via een weerstand van ca 10 kOhm naar VCC (reset pin, laag = actief)
*/

Adafruit_MCP23017 mcp;

void setup() {
  mcp.begin();
  for (byte i = 0; i < 16; i++) mcp.pinMode(i, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (byte i = 0; i < 16; i++) {
    mcp.digitalWrite(i, HIGH);
    delay(100);
  }
  for (byte i = 0; i < 16; i++) {
    mcp.digitalWrite(i, LOW);
    delay(100);
  }
  delay(1000);
}

#include <Wire.h>

void setup() {
  Wire.begin();
  Wire.beginTransmission(0x20); // Het standaard I2C adres
  Wire.write(0); // 0 is blok A bij keuze van INPUT of OUTPUT
  Wire.write(0); // 0 zet alle pinnen van blok A in INPUT mode
  Wire.write(0); // 0 zet alle pinnen van blok B in INPUT mode
  Wire.endTransmission();
  delay(100);
}

byte patroon = B10101010;
void loop() {
  Wire.beginTransmission(0x20);
  Wire.write(0x12);             // 0x12 is blok "A" bij uitvoer
  Wire.write(patroon);          // Zet er het patroon in A
  Wire.write(patroon);          // Zet er het patroon in B
  Wire.endTransmission();
  delay(500);
  patroon = 0xFF - patroon;     // Keer bit patroon om
}

MCP23S17  (SPI)

pinout

#include <MCP23S17.h>
/*
  Pin 11 van de expander gaat naar 10 (meeste Arduino's) of 53 (Arduino Mega) (CS/SS)
  Pin 12 van de expander gaat naar 13 (meeste Arduino's) of 52 (Arduino Mega) (SCK)
  Pin 13 van de expander gaat naar 11 (meeste Arduino's) of 51 (Arduino Mega) (MOSI)
  Pin 14 van de expander gaat naar 12 (meeste Arduino's) of 50 (Arduino Mega) (MISO)
  Pinnen 15, 16 en 17 van de expander gaan naar GND (standaard adres 0)
  Pin 9 van de expander gaat naar VCC
  Pin 10 van de expander gaat naar GND
  Pin 18 van de expander gaat via een weerstand van ca 10 kOhm naar VCC (reset pin, laag = actief)
*/
MCP iochip(0, 10); // Adres = 0, CS gaat naar pin 10

void setup() {
  iochip.begin();
  iochip.byteWrite(IODIRA, 0); // Zet alle 8 pinnen van blok A in een keer op OUTPUT
}

byte patroon = B10101010;
void loop() {
  iochip.byteWrite(GPIOA, patroon); // Zet alle pinnen in een keer op AAN of UIT
  patroon = 0xFF - patroon;         // Keer aan en uit om
  delay(400);
}

PCF8574 (I²C)

Pinout van de PCF8574

#include <Wire.h>
#define adres 0x20
void setup()
{
  Wire.begin();
}

void loop()
{
  Wire.beginTransmission(0x20); // Verander als A0 t/m A2 niet aan GND liggen
  Wire.write(B10101010); // Zet om en om aan
  Wire.endTransmission();
  delay(500);
  Wire.beginTransmission(adres);
  Wire.write(B01010101); // Zet om en om aan, één verschoven t.o.v. vorige keer
  Wire.endTransmission();
  delay(500);
}

Extra uitvoerpinnen, bijvoorbeeld voor led lampjes

1. Gebruik een truc.
2. Gebruik van een schuifregister.
3. Gebruik van een speciaal IC voor multiplexing.
4. Gebruik van meerdere Arduino's.

1. Als je veel ledjes hebben, maar er is er steeds maar een tegelijk aan, dan kun je goed gebruik maken van het feit dat je een ledje gerust verkeerd-om kunt aansluiten. Hij trekt dan vrijwel geen stroom. Je kunt dus van een serie ledjes de minpool in plaats van op GND alemaal op een pin aansluiten. Met die pin bepaal je dan of de ledjes aan of uit kunnen zijn. Een andere serie ledjes zet je dan op een andere pin. Ik gebruik een dergelijke truc bij mijn roulettewiel (37 ledjes, een zoemer en een drukknop op een standaard Arduino). Ook als je meerdere ledjes tegelijk aan wilt hebben dan zijn er mogelijkheden.
2. Met de meeste shiftregisters (bijvoorbeeld de 74HC595) kun je acht ledjes onafhankelijk van elkaar aan- of uitzetten via drie pinnen van de Arduino. Als je de intensiteit wilt regelen dan heb je nog een pin nodig. Door meerdere shift registers aan elkaar te koppelen kun je nog veel meer ledjes aansturen. De 74HC595 chip is super goedkoop en wordt daarom veel gebruikt. Hij heeft wel enkele nadelen. Zo is een schema met meer dan één shift register al gauw erg onoverzichtelijk. Hoe je een shift register moet aansluiten, met voorbeelden kun je overal op internet vinden, alsmede op de officiële Arduino site ( zoek op de functie shiftOut() ).
3. Er zijn diverse chips die bedoeld zijn om via multiplexing meerdere leds met slechts enkele pinnen te kunnen aansturen. De bekendste is waarschijnlijk wel de MAX7219 serie. Hiermee kunnen maximaal 64 ledjes worden aangestuurd via drie pinnen van de Arduino. In bijna elk goedkoop 8 bij 8 led display worden deze chips gebruikt, eveneens bij numerieke displays met acht-segmenten cijfers. Ik heb zelf deze chip nog niet los getest. Op de Maxim site is te zien hoe je de Max7219 aansluit. In je Arduino sketch kun je het best een speciale bibliotheek gebruiken.
4. Gebruik van meerdere Arduino's is niet eens zo'n slechte oplossing als je bijvoorbeeld een aantal goedkope Arduino nano's hebt liggen. Je kunt Arduino's op heel veel manieren met elkaar laten communiceren: via I²C , via TX en RX of met gewoon een draadje waar je zelf een protocol voor bedenkt. In alle gevallen moet je GND van alle Arduino's met elkaar verbinden. Hoewel het erg meevalt om dit te realisren, zou het te ver voeren dit alles hier te beschrijven. Een voordeel van het gebruik van meerdere Arduino's is uiteraard dat je veel meer flexibiliteit hebt dan bij de eerder genoemde opties.