一种MCU输出接口的扩展装置以及LED流水灯系统的制作方法

本实用新型涉及mcu技术领域，特别涉及一种mcu输出接口的扩展装置以及led流水灯系统。

背景技术：

pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)因其能够通过修改占空比来实现对输出的动态调整，所以，在实际生活中得到了广泛应用。在现有技术当中，一般是通过mcu(microcontrollerunit，微控制单元)来产生pwm信号，但是，由于mcu只有个别引脚具有pwm输出能力，所以，在实际生活中，通常需要对mcu的pwm输出接口进行扩展来满足人们的实际需求。目前，对于增加mcu中pwm扩展接口的方式主要有两种，一种是通过增加mcu的数量来增加pwm输出接口的数量，另一种是利用专用的pwm芯片来增加mcu输出pwm输出接口的数量，但是，这两种扩展方式均需要较高的扩展成本。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何降低在对mcu的pwm输出接口进行扩展过程中所需要的拓展成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种mcu输出接口的拓展装置及led流水灯系统，以降低在对mcu的pwm输出接口进行扩展过程中所需要的拓展成本。其具体方案如下：

一种mcu输出接口的扩展装置，包括：n个与门和具有n个输出端的选择单元；其中，n个所述与门的第一输入端均与目标mcu的pwm输出端相连，所述选择单元的输入端与所述目标mcu的选择端相连，所述选择单元的n个输出端分别与n个所述与门的第二输入端相连；n≥2。

优选的，n具体为8。

优选的，所述选择单元具体为具有八个输出端的逻辑门电路。

优选的，还包括：

分别与n个所述与门的输出端相连，用于增强n个所述与门输出信号能力的n个隔离放大器，n≥2。

优选的，所述隔离放大器具体为isoema4-p1-o1。

优选的，所述隔离放大器包括光耦、nmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

其中，所述第一电阻的第一端与所述与门的输出端相连，所述第一电阻的第二端与所述光耦的第一输入端相连，所述光耦的第二输入端连接vcc，所述光耦的第一输出端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与vcc相连，所述光耦的第二输出端分别与所述第三电阻的第一端和第四电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述nmos管的栅极相连，所述nmos管的源极接地，所述nmos管的漏极与目标设备相连，所述第四电阻的第二端接地。

优选的，所述光耦具体为pc817。

相应的，本实用新型还公开了一种led流水灯系统，包括如前述所公开的一种mcu输出接口的扩展装置。

可见，在本实用新型中，首先是将n个与门的第一输入端均与目标mcu的pwm输出端相连，然后，再将选择单元的输入端与目标mcu的选择端相连，最后，再将选择单元的n个输出端分别与n个与门的第二输入端相连，这样n个与门的输出端就会分别输出相应的pwm信号，也就相当于是将目标mcu的pwm输出端拓展为多个pwm输出端。显然，在本实用新型所提供的mcu输出接口的扩展装置中，因为选择单元和与门的造价成本要远远低于mcu或者是pwm芯片的造价成本，所以，通过本实用新型所提供的拓展装置就可以显著降低在对mcu的pwm输出接口进行扩展过程中所需要的拓展成本。相应的，本实用新型所提供的一种led流水灯系统同样具有上述有益效果。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种mcu输出接口的扩展装置的结构图；

图2为本实用新型实施例所提供的另一种mcu输出接口的扩展装置的结构图；

图3为本实用新型实施例所提供的具有八个输出端的逻辑门电路的结构图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种隔离放大器的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种mcu输出接口的扩展装置的结构图，该扩展装置包括：n个与门和具有n个输出端的选择单元；

其中，n个与门的第一输入端均与目标mcu的pwm输出端相连，选择单元的输入端与目标mcu的选择端相连，选择单元的n个输出端分别与n个与门的第二输入端相连；n≥2。

在本实施例中，是提供了一种mcu输出接口的扩展装置，通过该扩展装置可以将目标mcu的一个pwm输出端扩展为多个pwm输出端。具体的，在本实施例所提供的mcu输出接口的扩展装置是由n个与门以及具有n个输出端的选择单元所组成。

请参见图1，在本实施例中，首先是将n个与门的第一输入端均与目标mcu的pwm输出端相连，然后，再将选择单元的输入端与目标mcu的选择端相连，也即，将n个与门的第一输入端均与目标mcu的pb7相连，将目标mcu的pb6端与选择单元的输入端相连，最后，再将选择单元的n个输出端分别与n个与门的第二输入端相连，这样n个与门的输出端就会引出目标mcu的n路pwm信号，也即，相当于是将目标mcu的一个pwm输出端扩展为n路pwm输出端。

可以理解的是，在实际应用中，由于选择单元和与门的造价成本要远远低于mcu或者是pwm芯片的造价成本，所以，通过本实施例所提供设计方法，就可以极大的降低在对mcu的pwm输出端进行拓展过程中的拓展成本。

需要说明的是，在实际应用中，n个与门既可以是具有两个输入端的与门，也可以是具有两个以上输入端的与门；而选择单元只要是具有n个输出端的选择单元即可，对于选择单元具有几个输入端，此处不作具体限定，只要是能够达到将目标mcu选择端的信号引出即可。

此外，在实际应用中，如果是需要对其它芯片上的某一个端口进行拓展，也可以利用本申请中所公开的拓展架构，这样也可以降低其它扩展端口的造价成本，此处不再一一赘述。

可见，在本实施例中，首先是将n个与门的第一输入端均与目标mcu的pwm输出端相连，然后，再将选择单元的输入端与目标mcu的选择端相连，最后，再将选择单元的n个输出端分别与n个与门的第二输入端相连，这样n个与门的输出端就会分别输出相应的pwm信号，也就相当于是将目标mcu的pwm输出端拓展为多个pwm输出端。显然，在本实施例所提供的mcu输出接口的扩展装置中，因为选择单元和与门的造价成本要远远低于mcu或者是pwm芯片的造价成本，所以，通过本实施例所提供的拓展装置就可以显著降低在对mcu的pwm输出接口进行扩展过程中所需要的拓展成本。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为实用新型实施例所提供的另一种mcu输出接口的扩展装置的结构图。作为一种优选的实施方式，n具体为8。

在本实施例中，是提供了一种mcu输出接口的扩展装置的具体连接结构，也即，在本实施例中，是利用8个与门来将目标mcu的一路pwm输出端扩展为8路pwm输出端。

请参见图2，p为选择单元，u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7和u8为8个与门，其中，pm7为目标mcu的pwm输出端，pb4、pb5、pb6、pb7为目标mcu的4个选择端，所以，在实际操作过程中，就可以将目标mcu的pm7端作为8个与门的输入端，而pb4、pb5、pb6为目标mcu的选择端引脚，对应选择单元p1的1、3、5三路输入，然后，通过高低电平的组合，就可以有000、001、010、011、100、101、110、111八种状态的输出，也即，对应选择单元p1的2、4、6、8、10、12、14、16八路输出。在此情况下，选择器p的八路输出与目标mcu的pb7引脚所输出pwm信号就会转变成8路与门输出，这样也就相当于是利用选择单元p和8个与门将目标mcu的一个pwm输出端扩展为8个pwm输出端。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步保证mcu输出接口的扩展装置在实际应用中的可实施性。

相应的，选择单元具体为具有八个输出端的逻辑门电路。

为了与上述实施例所提供的8个与门相适配，在本实施例中，是提供了一种具有8个输出端的选择单元的具体实施方式。具体的，在实际应用中，可以利用8个与门、12个非门、一个三路选择器和一个八路选择器来构建具有8个输出端的选择单元。

请参见图3，图3为本实用新型实施例所提供的具有八个输出端的逻辑门电路的结构图，在图3中，三路选择器的3个输入端为逻辑门电路的三个输入端，这三个逻辑门电路的输入端分别可以与mcu的选择端相连，以用于引出mcu的选择信号，而八路选择器的8个输出端即为逻辑门电路的八个输出端。

具体的，逻辑门电路包括第一与门u11、第二与门u12、第三与门u13、第四与门u14、第五与门u15、第六与门u16、第七与门u17、第八与门u18、第一非门or1、第二非门or2、第三非门or3、第四非门or4、第五非门or5、第六非门or6、第七非门or7、第八非门or8、第九非门or9、第十非门or10、第十一非门or11、第十二非门or12、三路选择器h1和八路选择器h2；

其中，第一非门or1的输出端、第二非门or2的输出端、第三非门or3的输出端分别与第一与门u11的第一输入端、第二输入端和第三输入端相连，第四非门or4的输出端、第五非门or5的输出端分别与第二与门u12的第一输入端和第二输入端相连，第六非门or6的输出端、第七非门or7的输出端分别与第三与门u13的第一输入端和第三输入端相连，第八非门or8的输出端与第四与门u14的第一输入端相连，第九非门or9的输出端、第十非门or10的输出端分别与第五与门u15的第二输入端和第三输入端相连，第十一非门or11的输出端与第六与门u16的第二输入端相连，第十二非门or12的输出端与第七与门u17的第三输入端相连，第一非门or1的输入端、第四非门or4的输入端、第六非门or6的输入端、第八非门or8的输入端、第九非门or9的输入端、第六与门u16的第一输入端、第七与门u17的第一输入端和第八与门u18的第一输入端分别与三路选择器h1的第一输出端相连，第二非门or2的输入端、第五非门or5的输入端、第三与门u13的第二输入端、第四与门u14的第二输入端、第九非门or9的输入端、第十一非门or11的输入端、第七与门u17的第二输入端、第八与门u18的第二输入端分别与三路选择器h1的第二输出端相连，第三非门or3的输入端、第二与门u12的第三输入端、第七非门or7的输入端、第四与门u14的第三输入端、第十非门or10的输入端、第六与门u16的第三输入端、第十二非门or12的输入端、第八与门u18的第三输入端分别与三路选择器h1的第三输出端相连；第一与门u11的输出端、第二与门u12的输出端、第三与门u13的输出端、第四与门u14的输出端、第五与门u15的输出端、第六与门u16的输出端、第七与门u17的输出端和第八与门u18的输出端分别与八路选择器h2的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第五输入端、第六输入端、第七输入端和第八输入端相连；

相应的，三路选择器h1的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别为逻辑门电路的三个输入端，八路选择器h2的第一输出端、第二输出端、第三输出端、第四输出端、第五输出端、第六输出端、第七输出端和第八输出端分别为逻辑门电路的八个输出端。

显然，由于本实施例所提供的选择单元是均是由逻辑门电路所组成，而逻辑门电路相比于其它电子元器件而言，具有造价成本低廉的优点，所以，当利用逻辑门电路来构建选择单元时，还可以进一步降低选择单元的造价成本。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述mcu输出接口的扩展装置还包括：

分别与n个与门的输出端相连，用于增强n个与门输出信号能力的n个隔离放大器，n≥2。

在实际应用当中，目标mcu的pwm输出接口所输出的最大电流通常只有10ma左右，并不能满足人们的实际需求，所以，在本实施例中，还在n个与门的输出端分别连接了n个隔离放大器，也即，利用每一个和与门相连接的隔离放大器来对该与门的输出信号进行隔离与放大，并以此来增强每一个与门输出端的输出信号能力。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，就可以使得本申请所提供的mcu输出接口的扩展装置应用于更多的实际场景中。

作为一种优选的实施方式，隔离放大器具体为isoema4-p1-o1。

具体的，在实际应用中，可以将隔离放大器设置为isoema4-p1-o1，因为isoema4-p1-o1不仅具有成本低、体积小的优点，而且，isoema4-p1-o1还在-45℃～+85℃的温度范围内进行稳定工作，所以，当将隔离放大器设置为isoema4-p1-o1时，不仅可以相对缩小隔离放大器所占用的空间体积，而且，也可以进一步提高隔离放大器在工作过程中的稳定性。

请参见图4，图4为本实用新型实施例所提供的一种隔离放大器的结构图。作为一种优选的实施方式，隔离放大器包括光耦gp、nmos管、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4；

其中，第一电阻r1的第一端与与门的输出端相连，第一电阻r1的第二端与光耦gp的第一输入端相连，光耦gp的第二输入端连接vcc，光耦gp的第一输出端与第二电阻r2的第一端相连，第二电阻r2的第二端与vcc相连，光耦gp的第二输出端分别与第三电阻r3的第一端和第四电阻r4的第一端相连，第三电阻r3的第二端与nmos管的栅极相连，nmos管的源极接地，nmos管的漏极与目标设备相连，第四电阻r4的第二端接地。

在本实施例中，是提供了一种隔离放大器的具体连接结构图，在该隔离放大器中，是利用光耦gp来对与门所输出的信号进行隔离，并利用nmos管来对与门所输出的信号进行放大。

能够想到的是，当利用光耦gp对与门所输出的信号进行隔离之后，就能够降低输出pwm信号之间的相互干扰，当利用nmos管对经由光耦gp所隔离之后的信号进行放大之后，就能够进一步增强与门输出端输出信号的能力。

在本实施例中，以与门u1为例进行具体说明，当与门u1输出pwm信号的占空比为第一预设值时，光耦gp中的发光二极管会处于点亮状态、光敏电阻的阻值减小，当电阻r4的阻值远大于电阻r3时，nmos管的栅极电压为高，载流子通过能力较大，此时，由于nmos管的源极接地、nmos管的漏极连接目标设备的负极，目标设备的正极连接电源的正极，此时，目标设备的用电功率会达到最大；反之，当与门u1所输出pwm信号的占空比为第二预设值时，nmos管的栅极电压为低，载流子无法通过，此时，目标设备会处于断电状态，由此说明，经过本实施例所提供的隔离放大器所输出的电信号也具有pwm信号的功能属性。

并且，由于光耦gp、nmos管和电阻的造价成本要低于专用的隔离放大器芯片的造价成本，所以，当利用光耦gp和nmos管来构建隔离放大器时，就可以进一步降低隔离放大器的造价成本。

作为一种优选的实施方式，光耦具体为pc817。

具体的，可以将光耦设置为pc817，因为pc817不仅具有良好的隔离性能，而且，pc817还具有较强的抗共模干扰能力，能够很好地抑制干扰并消除噪声。所以，当将光耦设置为pc817时，就能够进一步提升隔离放大器在实际使用过程中的稳定性与可靠性。

相应的，本实用新型实施例还公开一种led流水灯系统，包括如前述所公开的一种mcu输出接口的扩展装置。

在实际应用中，通常会在led流水灯系统中，利用pwm来控制led的亮度，并以此来提升流水灯系统的整体显示效果。在此情况下，就可以在led流水灯系统中增加如本实施例所公开的mcu输出接口的扩展装置，由此就可以极大的降低led流水灯系统的造价成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。