Spehro Pefhany
Выводы портов микроконтроллера могут находиться в состоянии «0», «1» или в высокоимпедансном состоянии, когда выводы настроены как входы. Описываемая схема использует эти три состояния, чтобы управлять двумя светодиодами с помощью одного вывода микроконтроллера. Это может быть полезным при дефиците выводов.
 |
|
Подпись под рисунком: Стандартная схема управления двумя светодиодами использует два вывода микроконтроллера и два резистора. Усовершенствованная схема использует только один вывод и один дополнительный резистор. |
В простейшем случае для управления двумя светодиодами необходимы два вывода микроконтроллера (рис. 1a). Предлагается схема, которая, используя один дополнительный резистор, может управляться одним выводом микроконтроллера (рис. 1b). Схему можно рассчитать для любого напряжения питания, любых светодиодов и любых разумных значений токов через светодиоды.
Параметры для расчетов:
V1 = напряжение выключения для D1 (максимальное напряжение, при котором D1 не светится)
V2 = напряжение выключения для D2 (максимальное напряжение, при котором D2 не светится)
V3 = напряжение включения для D1 (прямое напряжение D1 для рабочего тока плюс падение напряжения на порте микроконтроллера)
V4 = напряжение включения для D2 (прямое напряжение D2 для рабочего тока плюс падение напряжения на порте микроконтроллера)
Ion1 = ток, необходимый для включения D1
Ion2 = ток, необходимый для включения D2
Vcc = напряжение питания
Уравнения для расчетов:
Ion1 = [(Vcc − V3)/R1] − [V3/(R2 + R3)]
Ion2 = [(Vcc− V4)/R2] − [V4/(R1 + R3)]
(V1 + V2)/R3 = (Vcc − V1 − V2)/(R1 + R2)
Чтобы сократить потребление тока, сопротивление R3 следует выбирать настолько большим, насколько возможно, но таким, чтобы светодиоды не загорались при высокоимпедансном состоянии выхода.
Уравнения могут быть решены с помощью электронной таблицы Excel. Это минимизирует ошибки вычисления. В таблицу внесены типичные значения для желтого и красного светодиодов (D1 и D2 соответственно):
V1 = 1.2 В
V2 = 1.1 В
V3 = 2.2 В (включая падение напряжение на выводе порта от втекающего тока)
V4 = 1.9 В (включая падение напряжение на выводе порта от вытекающего тока)
Ion1 = 0.008 А
Ion2 = 0.008 А
Vcc = 5.0 В
Расчеты, при округлении результатов до значений стандартного 5% ряда, дают следующее:
R1 = 300 Ом
R2 = 330 Ом
R3 = 1.2 кОм
При рассчитанных номиналах резисторов, потребление тока составляет 2.7 мА, когда оба светодиода выключены. Когда горит один из светодиодов, порт отдает ток порядка 8 мА. Если необходимо, чтобы горели два светодиода, микропроцессор должен постоянно переключать выход между «0» и «1». Если частота переключения будет не меньше 100 Гц, глазу будет казаться, что включены оба светодиода.
Эта схема лучше всего работает с микроконтроллерами, имеющими на входе триггер Шмидта или аналоговые входы. В остальных случаях, при напряжении на выводе близком к половине напряжения питания, через вывод порта могжет течь большой сквозной ток.
