一种数字端口复用电路及其控制方法

1.本发明涉及电路控制领域，尤其涉及一种数字端口复用电路及其控制方法。

背景技术：

2.led和按键是电子产品中最常见的人机交互方式，为控制它们，所连接的控制器数字端口可采用非复用、复用两种方式。当需要使用的按键和/或led数量较多时，将使用多个端口，为进一步节省平均所占用的端口数，可将按键和/或led排列成阵列形式，此时控制器需要动态地切换各端口的驱动模式，并以某种扫描算法分步骤地完成对所有按键和/或led的控制，控制过程较为复杂，不利于低性能控制器实施。

技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是使用非阵列形式，提供一种数字端口复用电路及其控制方法，能够充分利用控制器数字端口，提高其复用程度，实现仅用一个i/o口控制2个led、并控制1～2个按键。
4.本发明所采用的第一技术方案是：一种数字端口复用电路，包括数字端口、led电路和按键电路，所述数字端口、led电路和按键电路互相连接，所述led电路包括第一led、第二led、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端、第二电阻的第一端和数字端口相连并与按键电路连接，所述第一电阻的第二端与第一led的负极端连接，所述第二电阻的第二端与第二led的正极端连接，所述第一led的正极端接电源，所述第二led的负极端接地，所述数字端口包括push-pull强驱动输出模式和高阻输入模式。
5.进一步，所述按键电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关和第二开关，所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端、第一开关的第一端、第二开关的第一端和数字端口相连，所述第一开关的第二端、第五电阻的第一端和第六电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端、第二开关的第二端和第七电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端和第五电阻的第二端均接电源，所述第四电阻的第二端和第七电阻的第二端均接地。
6.进一步，所述led电路还包括第一子电路和第二子电路，所述第一子电路与第一led连接，所述第二子电路与第二led连接，所述第一子电路由0～2个二极管串联，所述第二子电路由0～2个二极管串联。
7.进一步，所述数字端口包括push-pull强驱动输出模式和高阻输入模式。
8.本发明所采用的第二技术方案是：应用于如上所述数字端口复用电路的控制方法，控制2个led的亮或灭：
9.配置数字端口为push-pull强驱动输出模式；
10.当数字端口输出低电平，第一led亮；
11.当数字端口输出高电平，第二led亮；
12.当数字端口快速周期性地交替输出高低电平，第一led和第二led均亮；
13.当端口配置为高阻输入时，第一led和第二led均灭。
14.应用于如上所述数字端口复用电路的控制方法，当数字端口的输入电平阈值为固定值，读取按键状态：
15.配置数字端口为高阻输入模式；
16.由第三电阻和第四电阻设置第一分压值，所述第一分压值低于数字端口输入低电平的最高允许输入电压；
17.由第五电阻、第六电阻和第七电阻设置第二分压值，所述第二分压值高于端口输入高电平的最低允许输入电压；
18.判断到数字端口读得低电平，表示第一开关断开；
19.判断到数字端口读得高电平，表示第一开关闭合。
20.应用于如上所述数字端口复用电路的控制方法，当数字端口的输入电平阈值被动态编程设定为不同值，读取按键状态：
21.由第三电阻和第四电阻设置第一分压值，所述第一分压值低于数字端口输入低电平的最高允许输入电压；
22.由第五电阻、第六电阻和第七电阻设置第二和第三分压值，所述第二分压值高于数字端口两个不同的输入电平阈值中的高者，第三分压值在数字端口输入电平阈值的区间；
23.当编程设定数字端口的输入电平阈值为第一设定值，所述第一设定值为数字端口两个不同的输入电平阈值中的高者，数字端口读得为低电平，表示第一开关断开，否则第一开关闭合；
24.当编程设定数字端口的输入电平阈值为第二设定值，所述第二设定值为数字端口两个不同的输入电平阈值中的低者，数字端口读得为低电平，表示第二开关断开，否则第二开关闭合。
25.本发明电路及控制方法的有益效果是：本发明适用于各种数字i/o供电电压；仅使用1个i/o口，实现控制2个led和1个按键；当控制器端口的输入电平阈值可被动态编程设定为不同值时，可额外增加控制1个按键；硬件成本低且控制软件简单，低性能控制器亦易于实现。
附图说明
26.图1是本发明一种数字端口复用电路的电路示意图；
27.图2是本发明一种数字端口复用电路控制方法的步骤流程图；
28.附图说明：r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；led1、第一led；led2、第二led；s1、第一开关；s2、第二开关；sc1、第一子电路；sc2、第二子电路；vth0、第一分压值；vth1、第二分压值；vth2、第三分压值。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各
步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
30.如图1所示，本发明提供了一种数字端口复用电路，该电路包括：一个数字端口、led电路和按键电路，所述led电路包括第一led、第二led、第一电阻r1、第二电阻r2、第一子电路sc1和第二子电路sc2，所述按键电路包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第一开关s1和第二开关s2，所述第三电阻r3的第一端、第四电阻r4的第一端、第一开关s1的第一端、第二开关的s2第一端和数字端口相连，所述第一开关s1的第二端、第五电阻r5的第一端和第六电阻r6的第一端相连，所述第六电阻r6的第二端、第二开关s2的第二端和第七电阻r7的第一端相连，所述第三电阻r3的第二端和第五电阻r5的第二端均接电源，所述第四电阻r4的第二端和第七电阻r7的第二端均接地，所述第一电阻r1的第一端、第二电阻r2的第一端和数字端口相连并与按键电路连接，所述第一电阻r1的第二端与第一led的负极端连接，所述第二电阻r2的第二端与第二led的正极端连接，所述第一led的正极端接电源，所述第二led的负极端接地，
31.具体地，所述数字端口具备push-pull强驱动输出模式和高阻输入模式，sc1和sc2子电路为可选，根据电路参数的不同配置为0～2二极管串联(0个二极管时即直通)，第一led和第二led典型地配置为正向压降相近的灯。
32.参照图2，一种应用于如上所述数字端口复用电路的控制方法，包括：
33.当需要控制至少1个led亮，配置数字端口为push-pull强驱动输出模式；当数字端口输出低电平，第一led亮；当数字端口输出高电平，第二led亮；当数字端口快速周期性地交替输出高低电平，第一led和第二led均亮；当端口配置为高阻输入时，第一led和第二led均灭。
34.当需要读取按键状态时，配置端口为高阻输入模式，第二开关s2所在的子电路sc3为有条件性的配置，当控制器端口的输入电平阈值可被动态编程设定为不同值时，sc3子电路可配置，否则移除：
35.1、当数字端口的输入电平阈值为固定值，读取按键状态；由第三电阻r3和第四电阻r4设置分压值vth0，略低于端口输入低电平的最高允许输入电压。由第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7设置分压值vth1，略高于端口输入高电平的最低允许输入电压。第四电阻r4的阻值应取为第六电阻r6与第七电阻r7的串联值的阻值的20倍以上，以使得第一开关s1断开时数字端口呈现低电平，第一开关s1闭合时端口则呈现高电平。当数字端口读得为低电平时，表示第一开关s1断开，否则第一开关s1闭合。
36.2、数字端口的输入电平阈值被动态编程设定为不同值，读取按键状态：此时第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7设置分压值vth2。例如：某控制器端口的输入电平阈值可被动态编程设定为0.4vdd或0.5vdd，设置vth2位于0.4vdd～0.5vdd之间，并设置vth1略高于0.5vdd。当编程设定端口的输入电平阈值为0.5vdd时，若端口读得为低电平，表示第一开关s1断开，否则第一开关s1闭合；当编程设定端口的输入电平阈值为0.4vdd时，若端口读得为低电平，表示第二开关s2断开，否则第二开关s2闭合。另，此方案不能判断出两个按键同时按下这种状态。
37.3、为使得vth0、vth1、vth2既能被设置为正确值，并且同时保证端口电压在这些值时两个led均不亮，需根据vdd电压值，配合选择合适的led灯，以及sc1、sc2子电路中所需串联的二极管数量和类型。典型配置参照表一。
38.表一
[0039][0040][0041]
4、由于本电路结构的对称性，以上各分压值亦可根据相反的电平值来确定。
[0042]
上述电路实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
[0043]
一种数字端口复用电路的控制装置：
[0044]
至少一个处理器；
[0045]
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0046]
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上所述一种数字端口复用电路的控制方法。
[0047]
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
[0048]
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于：所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现如上所述一种数字端口复用电路的控制方法。
[0049]
上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
[0050]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替
换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：

1.一种数字端口复用电路，其特征在于，包括数字端口、led电路和按键电路，所述数字端口、led电路和按键电路互相连接，所述led电路包括第一led、第一子电路、第二led、第二子电路、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端、第二电阻的第一端和数字端口相连并与按键电路连接，所述第一电阻的第二端与第一led的负极端连接，所述第二电阻的第二端与第二led的正极端连接，所述第一led的正极端与第一子电路连接，所述第二led的负极端与第二子电路连接，所述数字端口包括push-pull强驱动输出模式和高阻输入模式，所述第一子电路由0～2个二极管串联构成，所述第二子电路由0～2个二极管串联构成。2.根据权利要求1所述一种数字端口复用电路，其特征在于，所述按键电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关和第二开关，所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端、第一开关的第一端、第二开关的第一端和数字端口相连，所述第一开关的第二端、第五电阻的第一端和第六电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端、第二开关的第二端和第七电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端和第五电阻的第二端均接电源，所述第四电阻的第二端和第七电阻的第二端均接地。3.一种如权利要求1-2任一项所述数字端口复用电路的控制方法，其特征在于，控制2个led的亮或灭：配置数字端口为push-pull强驱动输出模式；当数字端口输出低电平，第一led亮；当数字端口输出高电平，第二led亮；当数字端口快速周期性地交替输出高低电平，第一led和第二led均亮；当端口配置为高阻输入时，第一led和第二led均灭。4.一种如权利要求1-2任一项所述数字端口复用电路的控制方法，其特征在于，当数字端口的输入电平阈值为固定值，读取按键状态：配置数字端口为高阻输入模式；由第三电阻和第四电阻设置第一分压值，所述第一分压值低于数字端口输入低电平的最高允许输入电压；由第五电阻、第六电阻和第七电阻设置第二分压值，所述第二分压值高于端口输入高电平的最低允许输入电压；判断到数字端口读得低电平，表示第一开关断开；判断到数字端口读得高电平，表示第一开关闭合。5.一种如权利要求1-2任一项所述数字端口复用电路的控制方法，其特征在于，当数字端口的输入电平阈值被动态编程设定为不同值，读取按键状态：由第三电阻和第四电阻设置第一分压值，所述第一分压值低于数字端口输入低电平的最高允许输入电压；由第五电阻、第六电阻和第七电阻设置第二和第三分压值，所述第二分压值高于数字端口两个不同的输入电平阈值中的高者，第三分压值在数字端口输入电平阈值的区间；当编程设定数字端口的输入电平阈值为第一设定值，所述第一设定值为数字端口两个不同的输入电平阈值中的高者，数字端口读得为低电平，表示第一开关断开，否则第一开关闭合；当编程设定数字端口的输入电平阈值为第二设定值，所述第二设定值为数字端口两个
不同的输入电平阈值中的低者，数字端口读得为低电平，表示第二开关断开，否则第二开关闭合。

技术总结

本发明公开了一种数字端口复用电路及其控制方法，该电路包括：包括数字端口、LED电路和按键电路，所述数字端口、LED电路和按键电路互相连接，所述LED电路包括第一LED、第二LED、第一电阻和第二电阻、第一子电路和第二子电路(根据电路参数的不同配置为0～2二极管串联)，所述按键电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一开关和第二开关。所述数字端口应具备Push-pull强驱动输出模式和高阻输入模式。通过使用本发明，能够充分利用控制器数字端口，提高其复用程度，实现仅用一个I/O口控制2个LED、并控制1～2个按键。本发明作为一种数字端口复用电路及其控制方法，可广泛应用于电路控制领域。广泛应用于电路控制领域。广泛应用于电路控制领域。