用3个IO口控制6个LED灯的原理分析 电动牙刷中6个LED灯的电路设计

▲ 本文要分析的电路

事情是这样开始的。

买了个电动牙刷，几十块钱那种：

收到的实物长这样：

牙刷手柄上有1个按键和6个LED灯：

拆开看看电路板：

可以看出，电路板上用的单片机，只有8个脚，却要控制1个按键、6个LED灯、1个震动的马达电机：

初看之下，GPIO应该是不够用的。

单片机除去电源脚（正极）和GND脚（负极），只剩最多6个GPIO脚。

那么是怎么做到够用的？

原来，经过巧妙的电路设计，这款电动牙刷实现了用3个GPIO控制6个LED灯，节省了GPIO。

这个巧妙的电路如下：

6个LED灯为相同的型号，为方便查看，用红绿两种颜色区分两种不同的方向。

一、原理分析

这个电路用到了单片机GPIO的三种状态：

高电平

低电平

高阻态

所谓“高阻态”，是指GPIO对外部电路表现出极大的阻抗。因阻抗很大，几乎不会吸入电流，也不会对外输出电流。

各个LED灯单独亮起，分为六种情况。

1、当只有LED1亮起时，单片机各GPIO的状态如下：（带箭头的红线为电流回路）

2、当只有LED2亮起时，单片机各GPIO的状态如下：

3、当只有LED3亮起时，单片机各GPIO的状态如下：

4、当只有LED4亮起时，单片机各GPIO的状态如下：

5、当只有LED5亮起时，单片机各GPIO的状态如下：

6、当只有LED6亮起时，单片机各GPIO的状态如下：

整理如下：

就是这么简单！

二、总结提升

以上其实是用了一种叫“查理复用”（Charlieplex）的方法。

为什么叫查理复用？

很简单，因为这个方法来源于美信半导体公司的工程师Charlie Allen。