Làm thế nào để điều khiển ba đèn LED với hai chân uC chỉ bằng các thành phần thụ động?

Tôi chỉ có 2 chân (3 trạng thái) có sẵn trên vi điều khiển và cần điều khiển 3 đèn LED màu đỏ, uC đang chạy trên 5V. Tôi chỉ có thể sử dụng các thành phần thụ động ngoài ra.

Để điều khiển bốn đèn LED:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Để bật cả hai đèn LED trên một pin cụ thể, hãy bật pin ở tốc độ vài trăm Hz.

Lưu ý rằng thiết lập này yêu cầu điện áp chuyển tiếp của đèn LED nhỏ hơn Vcc / 2.

Cũng lưu ý rằng các điện trở tiêu thụ năng lượng mọi lúc, không chỉ khi đèn LED được bật.

Giải pháp này phụ thuộc vào thực tế là 5V sẽ không sáng ba đèn LED nối tiếp. Nếu cần, bạn có thể thêm một diode silicon nối tiếp với một hoặc nhiều đèn LED để tăng tổng điện áp chuyển tiếp.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

• Nếu cả chân A và chân B đều xoắn, tất cả các đèn LED đều tắt.
• Nếu chân A được điều khiển ở mức thấp, D1 sẽ bật.
• Nếu chân A được điều khiển ở mức cao và chân B được điều khiển ở mức thấp thì D2 được bật.
• nếu chân B được điều khiển ở mức cao, D3 sẽ bật.

Để có nhiều đèn LED sáng cùng một lúc, bạn sẽ phải ghép nhiều lần: bật chúng cùng một lúc, đủ nhanh để chúng có vẻ sáng liên tục.

Với hai chân bạn thực sự có thể điều khiển bốn đèn LED. Để điều khiển hai đèn LED đặt một điện trở từ chân MCU để giới hạn dòng điện và buộc nó vào hai đèn LED - cực âm của một đèn LED và cực dương của đèn LED khác. Đầu cực dương miễn phí của đèn LED đầu tiên được kết nối với VCC của bảng MCU thông qua một điện trở khác. Đầu cực âm miễn phí của đèn LED thứ hai được kết nối với GND (thông qua một điện trở khác). Bây giờ các đèn LED sẽ sáng xen kẽ khi chân MCU được đặt cao hoặc thấp. Nối dây MCU thứ hai theo cùng một cách và bây giờ bạn có quyền kiểm soát tổng cộng bốn đèn LED.

Để cho sự xuất hiện của điều khiển độc lập của từng đèn LED trong cặp ngoài một trong các chân cổng đòi hỏi một chút phần mềm hoạt động như sau.

Nếu LED1 là một cực có cực dương tới chân cổng và LED2 là cực có cực âm tới chân cổng thì hãy làm như sau để thiết lập bốn trạng thái cho hai đèn LED.

LED2  LED1    Action
OFF   OFF     Set the port pin to tristate level.
OFF   ON      Set the port pin low.
ON    OFF     Set the port pin high.
ON    ON      Toggle the port pin high and low at a frequency over about 120 Hz. 

Lặp lại các hành động tương tự cho chân cổng khác và bạn sẽ trông giống như bạn có bốn đèn LED độc lập tắt hai chân cổng.

Sơ đồ này hoạt động tốt đối với các đèn LED có điện áp chuyển tiếp giảm hơn một nửa mức VCC. Đèn LED màu đỏ với 2.1 VF sẽ không hoạt động tuyệt vời nếu VCC là 5V chẳng hạn. Mặt khác, đèn LED màu xanh lá cây có VF 2.5V sẽ hoạt động tốt trên hệ thống có VCC là 3,3V.

Vì vậy, như thế này không có dòng điện khi chúng tắt, và bạn có thể lái xe điện áp chuyển tiếp nhiều / ít như bạn cần

EDN đã xuất bản một số ý tưởng liên quan cho thiết kế tại đây

Đây là một trong số họ: -

Đối với các giá trị điển hình với D1, đèn LED màu vàng (bật 2.2V), đèn LED màu đỏ D2 (bật 1.9V) và điện áp tắt lần lượt là 1.2V và 1.1V và dòng điện 8mA mỗi dòng, Vcc = 5.0V, mức tối ưu giá trị là

R 1 = 300 ohms R2 = 330 ohms R3 = 1,2K ohms

Dòng tĩnh là 2.7mA. Để có cả hai đèn LED dường như được chiếu sáng, hãy chuyển đổi chân đầu ra ở tần số 100Hz hoặc cao hơn.

Tôi đã sử dụng bộ giải Excel trong bài viết gốc, mã có thể vẫn có sẵn từ EDN.

Các độ tự do bổ sung mà điện trở R3 cung cấp có thể tránh được các hạn chế của cả mạch của Dave Tweed và Michael Karas, mặc dù đối với trường hợp cụ thể là 2 đèn LED đỏ hoạt động từ nguồn cung cấp 5V, mạch của Dave Tweed có thể chấp nhận được, nhưng hãy kiểm tra Vf một cách cẩn thận, nó không ổn đối với một số đèn LED màu đỏ và có thể là cận biên đối với các đèn LED khác nếu chân cổng không kéo hết xuống hoặc lên.