一种使用LED组成一个丘比特之箭图案的设计

也许 2 月 14 日让人们最容易联想到丘比特之箭,它会让人们回忆到那浪漫的青春年少时光。
丘比特之箭
如果使用led组成一个丘比特之箭图案,而且有不同的点阵变化似乎是一个不错的想法。电子工程师的浪漫不在乎制作出来成品它有多么的完美,而是在于实现过程的困难。
下面的一块小板上集成了 40 个 led,组成的丘比特之箭的图案。它的困难在于这 40 个 led 灯仅仅使用了一个八管脚mcu的五个 io 口来控制每一个 led 灯的点亮。警觉的同学们马上就会想到这中间存在着一个很大的困难。
使用一个八管脚的 mcu 控制了由 24 个 led 组成的丘比特箭的电子作品
如果使用一个 io 口,可以通过高低电平控制一个 led 点亮还是熄灭。两个 io 口则可以控制两个 led 等分别的点亮还是熄灭。如果再借助于辅助电路,则可以实现两个 io 口控制四个 led 的各自点亮还是熄灭。下面就是一个例子:
两个管脚控制四个 led
如果对于上面的电路有些疑惑,可以对照下面的真值表分析电路中 p1,p2,pr1 管脚的电压,以及它们组合后对应的点亮 led。
p1,p2 电压决定了 pr1 电压和点亮哪只 led
由于两个 io 口,可以提供=4 种状态,可以控制 led 的个数与它的状态组合是相同的。
那么前面电路中总共有 40 个 led 灯,而所使用的 io 口只有 5 个,它的高低电平状态组合只有=32 种,那么它又是如何控制 40 个 led 灯各自点亮的状态的呢?
这里就需要提到一种 gugaplexing单片机io 口多路复用的方法。对于单片机的 io 口,实际上有三种状态,高(h)、底(l)、以及高阻(z) 。高阻状态下,单片机的 io 口对外近似于断开。
在上面两路 io 口控制四个 led 电路中,除了前面四种状态之外,它还有第五种,即两个 io 口都是高阻状态,此时 l3,l4 都没有被点亮。如果将这种状态应用上,就可以继续增加可以控制的 led 的数量。
下面给出了使用四个 io 端口控制 24 个 led 的电路图。
使用四支 io 管脚控制 24 支 led
的确,看起来有点烧脑。但是如果看懂了前面两个 io 口控制四个 led 的电路,再配合下面两张表格,就会明白其中的道理。
反正我是前前后后看了 n 多遍,终于明白了其中神秘的道理。这个谜底就留给有好奇心的同学们自己分析吧。
p1,p2,p3,p4 与 led 之间的关系
使用 gugaplexing 方式来控制 led,可以使用 n 个 io 口控制个 led。因此如果有五个 io 口,就可以控制 40 个 led 的,它的原理与上面四个 io 口控制 24 个 led 的原理是一样的。
看到这一点,自己就会设计和绘制该电路图的冲动了。

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