一种指示灯和按键复用端口控制的电路的制作方法

本发明涉及指示灯和按键复用控制及指示灯亮度调节领域，尤其涉及一种指示灯和按键复用端口控制的电路。

背景技术：

在现有技术中，指示灯和按键可以复用有限个IO口进行指示灯控制和按键扫描，指示灯和按键可以互相独立工作互不干扰，这种方法一般应用在低成本的小家电产品控制面板上。当小家电产品控制面板功能越复杂时，需要的IO口数量越多，但一般低成本单片机芯片IO口资源非常有限，现有技术实现了有限IO口资源情况下扩展出更多的指示灯控制和按键扫描。

但是，现有技术中的指示灯的阴极和阳极端口均直接连接在单片机芯片的IO端口当中，而单片机芯片每个IO端口的电流输出能力Iout(Max)和电流输入能力Iin(Max)都是有限制的，而且单片机芯片IO端口总体的电流输出输入能力也是有限制的，因此其指示灯的工作电流会受限于单片机芯片每个IO端口的电流输出能力，也受限于单片机芯片IO端口总的电流输出能力。因此，指示灯的工作电流并不能保证达到最佳需求，也就是指示灯的亮度并不能保证达到最佳状态，且指示灯数量越多，其亮度更加不能达到最佳状态。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开了一种指示灯和按键复用端口控制的电路，解决了现有技术中由于指示灯的阴极和阳极端口均直接连接在单片机芯片的IO端口当中，而单片机芯片每个IO端口的电流输出能力和输入能力都是有限制的所导致的指示灯的工作电流不能达到最佳需求的技术问题。

本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路，包括：

按键开关单元、按键隔离电阻单元、IO接口单元、三极管限流电阻单元、驱动指示灯三极管单元、指示灯限流电阻单元及指示灯单元；

第一三极管限流电阻单元与驱动指示灯三极管单元中的PNP三极管基极连接；

指示灯限流电阻单元及指示灯单元串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元之间。

优选地，IO接口单元包括扫描端口和公共端口。

优选地，扫描端口一端与第一三极管限流电阻单元连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元连接；

公共端口一端与第二三极管限流电阻单元连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元连接。

优选地，按键隔离电阻单元一端与IO接口单元连接，按键隔离电阻单元另一端与按键开关单元连接。

优选地，按键开关单元一端与按键隔离电阻单元连接，按键开关单元另一端与低电平连接。

优选地，指示灯限流电阻单元及指示灯单元串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元之间具体包括：

PNP三极管集电极与指示灯单元连接；

指示灯单元经指示灯限流电阻单元与第二三极管限流电阻单元连接。

优选地，指示灯单元经指示灯限流电阻单元与第二三极管限流电阻单元连接具体包括：

指示灯限流电阻单元与第二三极管限流电阻单元间连接有驱动指示灯三极管单元中的NPN三极管；

NPN三极管基极与第二三极管限流电阻单元连接，NPN三极管集电极与指示灯限流电阻单元连接；

NPN三极管发射极与低电平连接。

优选地，PNP三级管发射极与高电平连接。

优选地，IO接口单元输出可调节占空比的高频PWM，进行指示灯工作电流的数字调节。

优选地，按键隔离电阻单元电阻阻值和三极管限流电阻单元电阻阻值的配置原则为按键按下后公共端口的电平：

VswN＝V*RswN/(RswN+RpnpN)＜0.3*V；

其中V为与PNP三极管相连的高电平。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种指示灯和按键复用端口控制的电路，通过第一三极管限流电阻单元与驱动指示灯三极管单元中的PNP三极管基极连接；指示灯限流电阻单元及指示灯单元串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元之间；解决了现有技术中由于指示灯的阴极和阳极端口均直接连接在单片机芯片的IO端口当中，而单片机芯片每个IO端口的电流输出能力和输入能力都是有限制的所导致的指示灯的工作电流不能达到最佳需求的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的一个实施例的工作流程图。

图3为本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的另一个实施例的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的另一个实施例的工作流程图。

图示说明，1按键开关单元，2按键隔离电阻单元，3IO接口单元，4a第一三极管限流电阻单元，4b第二三极管限流电阻单元，5驱动指示灯PNP三极管单元，6指示灯单元，7指示灯限流电阻单元，8驱动指示灯NPN三极管单元。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种指示灯和按键复用端口控制的电路，用于解决现有技术中由于指示灯的阴极和阳极端口均直接连接在单片机芯片的IO端口当中，而单片机芯片每个IO端口的电流输出能力和输入能力都是有限制的所导致的指示灯的工作电流不能达到最佳需求的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路，包括：

按键开关单元1、按键隔离电阻单元2、IO接口单元3、三极管限流电阻单元、驱动指示灯三极管单元、指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6；

第一三极管限流电阻单元4a与驱动指示灯三极管单元中的PNP三极管基极连接；

指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元4b之间。

进一步地，IO接口单元3包括扫描端口和公共端口。

进一步地，扫描端口一端与第一三极管限流电阻单元4a连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元2连接；

公共端口一端与第二三极管限流电阻单元4b连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元2连接。

进一步地，按键隔离电阻单元2一端与IO接口单元3连接，按键隔离电阻单元2另一端与按键开关单元1连接。

进一步地，按键开关单元1一端与按键隔离电阻单元2连接，按键开关单元1另一端与低电平连接。

进一步地，指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元4b之间具体包括：

PNP三极管集电极与指示灯单元6连接；

指示灯单元6经指示灯限流电阻单元7与第二三极管限流电阻单元4b连接。

进一步地，指示灯单元6经指示灯限流电阻单元7与第二三极管限流电阻单元4b连接具体包括：

指示灯限流电阻单元7与第二三极管限流电阻单元4b间连接有驱动指示灯三极管单元中的NPN三极管；

NPN三极管基极与第二三极管限流电阻单元4b连接，NPN三极管集电极与指示灯限流电阻单元7连接；

NPN三极管发射极与低电平连接。

进一步地，PNP三级管发射极与高电平连接。

进一步地，IO接口单元3输出可调节占空比的高频PWM，进行指示灯工作电流的数字调节。

进一步地，按键隔离电阻单元2电阻阻值和三极管限流电阻单元电阻阻值的配置原则为按键按下后公共端口的电平：

VswN＝V*RswN/(RswN+RpnpN)＜0.3*V；

其中V为与所述PNP三极管相连的高电平。

需要进一步说明的是，IO接口单元3上设有多个用于驱动三极管的IO接口，IO接口分为扫描端口(SEG)和公共端口(COM)，三极管单元分为驱动扫描端口的PNP三极管管单元和驱动公共端口的NPN三极管管单元，指示灯单元6有多个指示灯，指示灯与限流电阻串联连接在PNP管和NPN管的C极之间，所述指示灯单元6为指示灯矩阵阵列，按键开关单元1有多个按键，按键一端与隔离电阻串联连接在各个扫描端口和公共端口上，另一端连接在低电平上。

相较于现有技术，本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路，其指示灯阵列通过使用扫描端口的PNP三极管和公共端口的NPN三极管连接，来达到指示灯工作电流最大化的目的，再配合IO口的输出高频PWM占空比调节，可以实现任意调节指示灯工作电流即指示灯亮度功能；另外通过合理配置按键隔离电阻阻值和三极管驱动限流电阻阻值，其配置原则是按键按下后公共端口的电平：

VswN＝V*RswN/(RswN+RpnpN)＜0.3*V，

其中V为与PNP三极管相连的高电平，来实现与按键隔离电阻相连的按键的准确扫描，使得扫描端口和公共端口在配置了三极管阵列的情况下仍可以复用按键扫描。以较低的成本实现了指示灯阵列亮度可调和最大数量按键扫描。

请参阅图2，电路工作流程如下：

A1、指示灯驱动步骤：配置任意一个与NPN三极管相连的公共端口处于高电平状态，其他公共端口处于低电平状态，与该NPN三极管相连的指示灯的另一端，与之相连的PNP三极管的扫描端口若处于低电平输出，则指示灯亮，否则指示灯不亮，依次配置所有与指示灯相连的NPN三极管的公共端口,扫描所有指示灯；另外若公共端口输出的不是固定低电平，而是输出占空比可调的高频PWM，则指示灯的工作电流可进行数字调节，即指示灯亮度可以调节。

B1、按键扫描与检测步骤：配置所有扫描端口为高电平，所有公共端口为低电平，配置所有IO口为输入模式，并设置内部上拉电阻，若任意IO口检测到低电平时，则表示与该IO口连接的按键被按下，并输出按键值。

C1、若所有按键均被扫描到，配置所有IO口为输出模式，根据扫描周期返回步骤a，否则返回步骤b继续扫描。

以上为本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的一个具体实施例及详细工作流程。以下将针对在一些实际应用中，为了节约成本，只使用扫描端口的PNP三极管驱动，让所有指示灯的电流直接灌入IO端口中，亦可满足指示灯的亮度需求的一种指示灯和按键复用端口控制的电路的另一个实施例及工作流程进行详细的描述。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路，包括：

按键开关单元1、按键隔离电阻单元2、IO接口单元3、三极管限流电阻单元、驱动指示灯三极管单元、指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6；

第一三极管限流电阻单元4a与驱动指示灯三极管单元中的PNP三极管基极连接；

指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元4b之间。

优选地，IO接口单元3包括扫描端口和公共端口。

进一步地，扫描端口一端与第一三极管限流电阻单元4a连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元2连接；

公共端口一端与第二三极管限流电阻单元4b连接，扫描端口另一端与按键隔离电阻单元2连接。

优选地，按键隔离电阻单元2一端与IO接口单元3连接，按键隔离电阻单元2另一端与按键开关单元1连接。

优选地，按键开关单元1一端与按键隔离电阻单元2连接，按键开关单元1另一端与低电平连接。

进一步地，指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元4b之间具体包括：

PNP三极管集电极与指示灯单元6连接；

指示灯单元6经指示灯限流电阻单元7与第二三极管限流电阻单元4b连接。

优选地，PNP三级管发射极与高电平连接。

优选地，IO接口单元3输出可调节占空比的高频PWM，进行指示灯工作电流的数字调节。

优选地，按键隔离电阻单元2电阻阻值和三极管限流电阻单元电阻阻值的配置原则为按键按下后公共端口的电平：

VswN＝V*RswN/(RswN+RpnpN)＜0.3*V；

其中V为与所述PNP三极管相连的高电平。

本发明实施例提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路，包括按键开关单元1、按键隔离电阻单元2、IO接口单元3、三极管限流电阻单元、驱动指示灯三极管单元、指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6，IO接口单元3上设有多个用于驱动三极管的IO接口，IO接口分为扫描端口(SEG)和公共端口(COM)，三极管单元为驱动扫描端口的PNP三极管管单元，指示灯单元6有多个指示灯，指示灯与限流电阻串联连接在PNP三极管和公共端口之间，所述指示灯单元6为指示灯矩阵阵列，按键开关单元1有多个按键，按键一端与隔离电阻串联连接在各个扫描端口和公共端口上，另一端连接在低电平上。

相较于现有技术，本发明提供的指示灯和按键复用端口控制的电路，其指示灯阵列通过使用扫描端口的PNP三极管和公共端口连接，来达到满足指示灯最佳工作电流目的，再配合IO口的输出高频PWM占空比调节，可以实现任意调节指示灯工作电流即指示灯亮度功能；另外通过合理配置按键隔离电阻阻值和三极管驱动限流电阻阻值，其配置原则是按键按下后公共端口的电平：

VswN＝V*RswN/(RswN+RpnpN)＜0.3*V，

其中V为与PNP三极管相连的高电平，来实现与按键隔离电阻相连的按键的准确扫描，使得扫描端口和公共端口在配置了三极管阵列的情况下仍可以复用按键扫描。以较低的成本实现了指示灯阵列亮度可调和最大数量按键扫描。

实现流程如下：

A2、指示灯驱动步骤：配置任意一个与PNP三极管相连的扫描端口处于低电平状态，其他扫描端口处于高电平状态，与该PNP三极管相连的指示灯的公共端口若处于低电平输出，则指示灯亮，否则指示灯不亮，依次配置所有与指示灯相连的PNP三极管的扫描端口,扫描所有指示灯；另外若扫描端口输出的不是固定低电平，而是输出占空比可调的高频PWM，则指示灯的工作电流可进行数字调节，即指示灯亮度可以调节。

B2、按键扫描与检测步骤：配置所有扫描端口为高电平，所有公共端口为高电平，配置所有IO口为输入模式，并设置内部上拉电阻，若任意IO口检测到低电平时，则表示与该IO口连接的按键被按下，并输出按键值。

C2、若所有按键均被扫描到，配置所有IO口为输出模式，根据扫描周期返回步骤a，否则返回步骤b继续扫描。

需要说明的是，该发明实施例中，与第一发明实施例不同的是，第一发明实施例可以扫描公共端口或者扫描扫描端口，都可以得到相同的指示灯稳定的亮度效果，但在该发明实施例中，必须扫描扫描端口，即同一时间只允许同一公共端口有一个指示灯的工作电流流入，以保证指示灯亮度的稳定，因为IO口的灌入电流Iin(Max)是有限的，如果同一时间同一公共端口有多个指示灯的工作电流流入，会引起IO口的灌入电流饱和，多个指示灯的工作电流会出现波动，引起指示灯工作亮度的不稳地。

综上，本发明实施例提供了一种指示灯和按键复用端口控制的电路，通过第一三极管限流电阻单元4a与驱动指示灯三极管单元中的PNP三极管基极连接；指示灯限流电阻单元7及指示灯单元6串联连接在PNP三极管集电极和第二三极管限流电阻单元4b之间；解决了现有技术中由于指示灯的阴极和阳极端口均直接连接在单片机芯片的IO端口当中，而单片机芯片每个IO端口的电流输出能力和输入能力都是有限制的所导致的指示灯的工作电流不能达到最佳需求的技术问题。

以上对本实用新型所提供的一种指示灯和按键复用端口控制的电路进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。