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實際的微控制器都有強(qiáng)大的雙向I/O端口，你可以用不同的技術(shù)來充分利用這些功能。最近有個設(shè)計實例描述了一種“Charlieplexing”方法，它是只用N個雙向I/O端口和N個電阻，驅(qū)動M=N×(N–1)個LED的有效方式（參考文獻(xiàn)1和參考文獻(xiàn)2）。遺憾的是，采用Charlieplexing方法時，每次只能驅(qū)動一只LED，因此當(dāng)使用大量LED時，只有很少時間能用于復(fù)用每只LED：TDRIVE=T/M，其中T是PWM激勵周期。于是，為獲得給定的平均電流和點(diǎn)亮LED，就必須用M倍的電流去激勵它們，而通常無法從微控制器端口獲得這種峰值電流。 本設(shè)計描述的是“Chipiplexing”方法，這種方法需要增加N個廉價的雙極晶體管。本電路使用的是PNP型晶體管，但也可以采用NPN器件。（Chipiplexing這個詞出自于我的昵稱Chipi。）付出這些額外成本帶來的好處是可以同時驅(qū)動N-1只LED，因此將峰值電流減小到N-1分之一。 圖1表示N=3和M=6的方案，但可以將相同準(zhǔn)則用于不同的N值；在這種情況下，可以同時驅(qū)動兩只LED。限流電阻并聯(lián)在新增PNP晶體管的基射極上，所有集電極連接到地。如果你將一個微控制器端口設(shè)為零（或地），則相應(yīng)PNP晶體管就有一個接地的基極，其射極為一個固定電壓（一般是 0.7V）。通過其余端口就可以激勵所有陰極連接到這個射極的LED。如果將端口設(shè)為1，即電池電壓，LED點(diǎn)亮；如果將端口設(shè)為高阻，則LED熄滅。 表1驅(qū)動LED的九種可用端口組合 表1表示三個微控制器端口的九個可能組合：六個可用Charlieplexing方法每次驅(qū)動一只LED，三個新組合每次驅(qū)動二只LED。微控制器端口將晶體管基極接地。這一動作固定了集射結(jié)的壓降，并將所有LED電流拉入大地，而不會給微控制器端口過大壓力，微控制器端口只吸入晶體管基極電流再加上每只電阻的0.7V。每個端口都設(shè)定到只驅(qū)動一只LED電流的電池電壓。 采用Charlieplexing方法時，兩只電阻處于LED電流路徑上；不過，這種情況下可以很容易算出限流電阻值R=(VBAT–VLED–0.7)/ILED，其中VBAT是電池電壓，VLED是 LED電壓，而ILED是所需要的LED電流。隨著LED數(shù)量的增加，優(yōu)點(diǎn)會更明顯。對于N=5，20只LED情況，這種方案驅(qū)動每只LED時間為 20%，而采用Charlieplexing方法時驅(qū)動時間只有5%。 |
