移位暫存器 vs I2C擴展器：為Arduino增加輸出

比較 74HC595 移位暫存器與 I2C 埠擴充器（如 PCF8574）用於 Arduino 引腳擴充，清楚說明各自的取捨及使用時機。

發布團隊XI LANGS Editorial

發布時間2026年10月16日

頁面更新2026年10月24日

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快速解答

如果您需要大量簡單的開/關輸出，並希望每個引腳的成本最低，請使用 74HC595 移位暫存器。如果您只需要少量輸出，並希望節省微控制器引腳，請使用 I2C 擴展器，例如 PCF8574。取捨在於引腳數量與接線簡潔性及電流驅動能力之間的平衡。

74HC595 移位暫存器的工作原理

74HC595 是一個 8 位元的串列輸入、並列輸出移位暫存器。您可以使用三個微控制器接腳（資料、時脈和閂鎖）一次一個位元地發送資料。一旦閂鎖，八個輸出會保持其狀態，直到您再次更新它們。這使其非常適合驅動 LED、繼電器或其他低電流負載。由於它是移位暫存器，您可以串接多個晶片來增加 8、16、24 或更多輸出，同時僅使用三個微控制器接腳。74HC595 可以為標準 LED 提供或吸收足夠的電流，但對於更高功率的負載，您將需要一個驅動器，例如電晶體或專用驅動器 IC。DIP-16 封裝適合麵包板使用，我們的 74HC595 8 位元串列移位暫存器（DIP 16）（5 入包裝）為您提供五個晶片，價格低於 $1.40，每個輸出的成本非常低。

I²C 連接埠擴充器的工作原理

像 PCF 這類的 I²C 連接埠擴充器，透過兩線式 I²C 匯流排（SDA 和 SCL）進行通訊。每個擴充器都有獨特的 I²C 位址，因此您可以在同一匯流排上連接多個擴充器，而無需使用額外的接腳。PCF 提供準雙向 I/O 接腳，但它們並非真正的推挽輸出；它們可以吸入電流，但提供的電流非常少。這使得它們更適合用於輸入，或驅動需要低電位訊號的負載，例如將電晶體的基極拉低。由於 I²C 是匯流排，接線更簡單：只需兩條資料線，再加上電源和接地。然而，代價是速度和電流能力。I²C 比移位暫存器的序列介面慢，而且有限的源極電流意味著您通常需要為 LED 或繼電器使用外部驅動器。此外，每個 I²C 裝置都需要一個獨特的位址，因此您只能連接有限數量的裝置。每條匯流排上的數量有限。

主要差異：速度、電流與引腳成本

74HC595在速度和電流驅動能力上勝出。它可以非常快速地更新，因此如果您快速切換閂鎖，則適用於多工或類似PWM的效果。其輸出可以直接為標準LED提供或吸收足夠的電流。I2C擴展器速度較慢，輸出驅動能力較弱，但無論您串聯多少個擴展器，總共只使用兩個微控制器引腳。移位暫存器每個鏈使用三個引腳，但您可以串聯許多晶片而不會發生位址衝突。使用74HC595時，每個輸出的成本較低，尤其是在購買我們提供的5件裝時。對於I2C擴展器，每個引腳的成本較高，並且對於需要更多電流的負載，您可能需要額外的驅動元件。

實際接線與程式碼考量

接線 74HC595 很簡單：連接 VCC 和 GND，然後將 SER（資料）連接到微控制器的腳位，SRCLK（時脈）連接到另一個腳位，RCLK（閂鎖）連接到第三個腳位。您可以透過將一個移位暫存器的 Q7' 連接到下一個的 SER 來進行菊鏈連接。對於 I2C 擴展器，請將 SDA 和 SCL 連接到微控制器的 I2C 腳位，並設定位址腳位以避免衝突。在程式碼中，74HC595 使用 shiftOut() 或 SPI，而 PCF8574 使用 Wire 函式庫指令。如果您需要讀取輸入，PCF8574 可以做到，但 74HC595 無法讀取；它僅用於輸出。這是一個關鍵限制：如果您的專案需要同時具備輸入和輸出，您可能需要不同的擴展器或組合。

何時選擇各選項

當您需要大量輸出、快速更新和直接驅動 LED 時，請選擇 74HC595。它非常適合 LED 矩陣、7 段顯示器，或透過驅動器驅動多個繼電器。當您的微控制器接腳不足且只需要少量輸出，或想同時增加輸入時，請選擇 I2C 擴展器。當同一匯流排上有多個裝置且您想將接線減到最少時，I2C 也是更好的選擇。如果需要驅動馬達，請考慮使用專用擴展板，例如適用於 Arduino 的 Motor Drive Shield L293D，它能處理電流並提供便利的介面。對於簡單的狀態指示燈，可以使用幾個 3mm 擴散式 LED（白色），直接由 74HC595 驅動，或透過電晶體由 I2C 擴展器驅動。如果您正在使用 DIP 晶片進行原型設計，一個黑色的 28 引腳 ZIF 插座可讓 IC 更換變得容易，並減少接腳損壞。

取捨一覽

成本與接線簡易度的權衡： 74HC595 每條鏈使用 3 個微控制器接腳，但能以低成本增加許多輸出。I2C 擴展器總共只使用 2 個接腳，但每個輸出成本較高，且有位址限制。 若需大量輸出，請選擇移位暫存器；若需少量輸出且接腳最少，請選擇 I2C。
輸出電流與速度： 74HC595 可提供/吸收足夠的電流給 LED，並快速更新。I2C 擴展器的源電流較弱，更新速率較慢。 如需直接驅動 LED 或快速更新，請使用 74HC595。對於低電流訊號或輸入，I2C 即可勝任。
輸入能力： 74HC595 僅供輸出。像 PCF8574 這類 I2C 擴展器可以讀取輸入，但使用準雙向腳位。 如果您需要輸入，I2C 擴展器更具彈性；否則，對於輸出，移位暫存器更簡單。

產品資訊

74HC595 8 位元串列移位暫存器（DIP 16）（每包 5 個）: 包含 5 個 74HC595 8 位元串列移位暫存器（DIP 16）IC。資料表可在我們的支援論壇取得（此處）。請注意，此晶片的製造商可能有所變更。五個移位暫存器可提供最多 40 個輸出，成本極低，且 DIP 封裝易於在麵包板上使用。資料表有助於驗證接腳配置與時序。
Arduino 用馬達驅動擴充板 L293D: 這款用於 Arduino 的馬達驅動擴展板 L293D 旨在幫助您為專案添加馬達控制功能。它提供兩個用於 5V 伺服馬達的介面，連接到 Arduino 的高解析度專用定時器，從而實現精準的伺服操作。與 Arduino Uno 板相容（板子不包含在內）。包含兩個用於 5V 伺服馬達的介面，以滿足您的專案需求。如果您的專案需要驅動馬達或伺服馬達，此擴展板可處理電流並提供整潔的介面，因此您無需使用離散元件構建驅動器。
3mm 擴散型 LED（白色）: 標準高品質白色LED，3mm，採用白色擴散/霧面封裝。適用於電源指示燈、狀態指示燈、背光照明、訊息顯示器、3D立方體等。價格以單顆（1）LED計算。購買數量越多，成本越低。這些LED非常適合測試您的新輸出。擴散封裝提供柔和光暈，且價格隨數量降低，因此您可以購買足夠數量用於完整專案。
黑色，28針ZIF插座: 這些 ZIF（零插入力）插座配備了一個槓桿，可驅動零插入力（ZIF）機制，有助於減少對裝置的損壞。這些 2.54 mm 的 DIP 插座為間距 2.54 mm、本體寬度 0.3 的雙列直插封裝提供了優異的測試和燒機介面。如果在原型設計期間更換 74HC595 晶片或其他 DIP IC，ZIF 插座可防止引腳彎曲並使測試更容易。