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                有趣設計:驅動電子骰子居然就火箭一样至少需要幾個I/O口?

                發布時間:2015-06-05 責任編輯:sherry

                【導讀】最近一時显然是受了微伤沖動,買了一個成本非常低的電子骰子套件。組裝的過程還是挺有古典趣味的。這個電路的設計風格還停留在70年代:一個CD4017,一個NE555,一對醉月辰晶體管。當然,我開始思考,怎樣用最高效的方式來實現呢?當然這意味著需要用到微缺1个空间控制器;而且還要達到我們資源利用盡可能低的目標。那麽用一個▂帶有3個I/O口的ATtiny10能夠實現嗎?
                 
                骰子的圖案包含7個LED,但是,你可能很快就發現其中六個LED都是成對亮滅的,所以我們就々具有3對LED外加一個額外的LED需要控制。這需要四個I/O口——但還◥是太多了!
                 
                要減少需要的I/O口,一個很顯然而这两本书的使用方法是“查理復刘笑成这个名字虽然不可信用技術(Charliplexing)”,你能在網上找到很多關於查理復用技術電◥子骰子的電路圖。簡單來說,查理復用技術允許使用好n個I/O口控制n²-n個LED。所以當我們采用查理復用技術時,我們就需要三︼個I/O口就夠了。但對於我們使用的ATtiny10來說還是太多了天空无题,因為我們還需要一個額外的I/O口來“搖骰子”。
                 
                查理復用技術使用了微控制器I/O引腳的三態√特性。同時激活的只有兩個I/O口——其中一個為高電平,另一個為低電平——而其他引腳就是高阻抗狀態。只有以正確的極性和激预感活的引腳直接相連的LED才能發光。而不與╳引腳直接相連的路徑上的LED——比如連接到激活引腳的的是兩個串聯的LED——那麽這些LED就不ξ會發光,這是因為二極管的非線性電流-電壓特性導致的。
                 
                現在,你可能會疑惑當只有一個I/O口(而不是兩個)激活時會發生什麽了?在查理復用技術的方案中什∏麽也不會發生,但我們可以利用這一點。
                以上的電路展示了怎樣以不同的方案連接LED。除了兩個I/O引腳之間的反平行對之外,作為查理復用技術的使用習慣,LED還需要↘連接到VCC(5V)和GND。串聯的四個LED(LED1-4與LED5-8)的正向電壓之同时和超過5V,所以當PB0和PB2處於高∑阻抗(Z)狀態時,這些燈都「不會發光。
                 
                當PB0和PB2中有一個引腳處於一副推心置腹高電平或低電平狀態,而另一個引腳為高阻抗狀態時,那就會有一對LED會發光。而當PB0為←高電平而PB2為低环节電平或恰好相反時,LED9或LED10就將用自己和一對LED並聯。這時大部分的電流會流過單個LED,所以這時只有LED9或LED10會發光。
                上表梦回大唐2010是可能的編碼。看到了嗎?兩個引腳可以控制六個部分的LED!這正是我們所需∞要的,任務完成好手段了。
                 
                但需要說明一可是许金鑫却没有太多點:單個LED的亮度並不同於串聯的兩個LED。這可能需要在☆查理復用技術中進行校正。但是事實上由於人眼對光』亮度的差異並沒有拿出特別敏感,兩者的差異只能說是勉強可見。
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                簡單測試一下(LED並未像骰飞哥2012子一樣排列)。看起來我們新的没有问题多復用技術能很好地工作。註意一點,該電路需要由⌒AVR I/O接口的內部阻抗。這挑战確實有效,但是在“真正”的設計中應當避免。

                我們可以講這種新的方案成為“查理復用+(Charlieplex Plus)”。分析表明,依靠這樣的技術,一個I/O口可以比普通的查理復用技術多控众人都是一愣制兩個LED。也就是說n個I/O口顿时明白所能控制的LED數量就為2n+n²-n = n²+n。具體情況如上表所示。
                 
                你應該在你的設計中采用這種思路嗎?恐怕不應越来越是激烈該,因為這種做法的缺陷和限制甚至比現有的查理復用還多。但是這卻很有趣!
                 
                所以时间里回到最初,控制電子骰子最少需盟主大人之前未在傲世出现过要多少個I/O口呢?
                 
                答案是2.
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