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

时间:2023-08-14作者:佚名

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:

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

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)

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

2、当只有LED2亮起时,单片机各GPIO的状态如下:

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

3、当只有LED3亮起时,单片机各GPIO的状态如下:

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

4、当只有LED4亮起时,单片机各GPIO的状态如下:

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

5、当只有LED5亮起时,单片机各GPIO的状态如下:

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

6、当只有LED6亮起时,单片机各GPIO的状态如下:

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

整理如下:

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

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。

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