單端口管腳驅(qū)動雙LED的方法

　　大多數(shù)現(xiàn)代微控制器都提供 I/O端口，可以在程序執(zhí)行期間改變這些端口的功能。當(dāng)用作輸出時(shí)，這些電路可以吸收或流出相當(dāng)大的電流。本設(shè)計(jì)實(shí)例示出了用一個(gè) I/O 管腳驅(qū)動雙管腳、雙色 LED 的三種方法。圖 1 是一個(gè)可能的方案，它使用外接反相器 IC₁ 來驅(qū)動一只紅/綠雙向 LED，即D₁。端口管腳的邏輯高電平輸出使電流流過綠色（上方）LED，并將反相器輸入電平拉高，于是驅(qū)動反相器輸出端為低電平，從綠色 LED 吸入電流。端口管腳的邏輯低電平輸出使反相器輸出端為高電平，從而為紅色（下方）LED提供電流，微控制器的輸出端從紅色 LED 吸入電流。

　　要關(guān)掉兩只LED 時(shí)，可以重新配置微控制器的端口管腳，使之從輸出轉(zhuǎn)為輸入或?qū)⒐苣_切換成三態(tài)，任何一態(tài)都能阻止微控制器的端口管腳吸入或流出電流。這種電路的主要缺點(diǎn)是不能控制每只LED的亮度，而是由電阻器R₅決定兩只LED的正向電流。

　　圖2表示了另一種方法，它也有嚴(yán)重缺點(diǎn)。齊納二極管D₃、D₄和電阻器R₃、R₄構(gòu)成一個(gè)低阻分壓器，為LED D₅的一端提供V_CC/2V電壓。V_CC的值決定了齊納二極管電壓VZ的選擇，電壓較低的齊納二極管能提供更多的LED電流，較高電壓的齊納管限制了LED的最大電流。給定微控制器的輸出可以提供滿擺幅輸出的電壓， V_CC與V_Z之差限定了兩只LED的最大正向電流。例如，如果V_CC為5V，V_Z為3V，則流過任何一只LED的正向電壓就低于2V。一旦設(shè)計(jì)師選定了齊納二極管的電壓，V_CC只能有少許變動，否則， LED的亮度就會出現(xiàn)波動。

　　使用分立元件時(shí)，另有一種廉價(jià)的電路能避免其他電路的缺點(diǎn)（圖3）。圖中，當(dāng)微控制器的輸出端口為高電平時(shí)，電流流經(jīng)綠色（上方）LED、R₂、D₂和FETQ₂，端口的高電平接通。當(dāng)微控制器輸出端口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，晶體管Q₁導(dǎo)通，通過R₂和紅色（下方）LED向端口管腳提供電流。電路可以對稱地工作，因?yàn)闊o論微控制器端口管腳的電平是高還是低，硅二極管D₂的正向壓降都出現(xiàn)。V_CC可能在運(yùn)行中出現(xiàn)變化，但必須保持高于3V。

　　你可以單獨(dú)調(diào)整 LED 的電流，以使兩者亮度均衡，或?qū)ξ⒖刂破麟娫措妷号cLED驅(qū)動電路V_CC之間的差異作出補(bǔ)償。方法是在Q₁的射極與D₂的陽極之間用兩只串聯(lián)的電阻器代替R₂。并將兩支電阻器的中點(diǎn)連接到LED上。

　　當(dāng)微控制器的端口管腳被配制成“有上拉的輸入”時(shí)，端口為綠色LED提供少量電流。但是，只要上拉電阻器阻值等于或高于22 kΩ，就不會使關(guān)斷狀態(tài)下的LED產(chǎn)生使人誤解的光輸出。當(dāng)端口管腳的輸入信號浮動時(shí)，即V_CC為5V，而端口配置成無上拉電阻器的輸入，則電路不產(chǎn)生任何額外的電流，而由R₁所決定的靜態(tài)電流平均值小于100mA。