基于Charlieplexing(查理复用算法)实现4个GPIO控制12个LED灯

风筝

Charlieplexing（查理复用算法）是一种使用少量I / O引脚控制许多LED的技术。 Charlieplexing与多路复用相同，但它使用三态逻辑（高、低输入）来显着减少引脚数并提高多路复用效率。 Charlieplexing技术以其发明者Charlie Allen命名，他于1995年发明了该技术。

Charlieplexing允许您控制N *（N  -  1）个LED，其中N是引脚的编号。例如，您可以使用4个Arduino引脚4 *（4-1）= 12来控制12个LED。 LED是二极管，而在二极管中，电流仅在一个方向上流动。因此，在Charlieplexing中，我们将两个LED彼此并联连接，但极性相反，因此一次只能打开一个LED。对于Arduino或其他微控制器板，您没有足够的输入/输出引脚。如果您正在开发一个需要连接LCD显示器、一堆LED和一些传感器的项目，那么您已经没有引脚了。在这种情况下，您可以Charlieplex LED以减少引脚数量。

在本篇文章中，我们将使用Charlieplexing技术使用4个Arduino引脚控制12个LED。

需要的组件

●    Arduino UNO开发板

●    12个LED指示灯

●    4个电阻（330欧姆）

●    跳线

●    面包板

电路原理图

在该电路图中，12个LED通过电阻与4个Arduino引脚连接。 Arduino的每个引脚都连接三个LED。有六组LED，每组中连接2个LED，两个LED彼此平行但极性相反，因此一次只能打开一个LED。因此根据电路图，点亮LED1时，需要在引脚A上有一个HIGH信号，在引脚B上需要一个LOW信号，并且需要断开引脚C和D。其他LED将遵循相同的步骤。下面给出了每个LED的引脚设置的完整表格：

LED编号	引脚8	引脚9	引脚10	引脚11
1	HIGH	LOW	INPUT	INPUT
2	LOW	HIGH	INPUT	INPUT
3	INPUT	HIGH	LOW	INPUT
4	INPUT	LOW	HIGH	INPUT
5	INPUT	INPUT	HIGH	LOW
6	INPUT	INPUT	LOW	HIGH
7	HIGH	INPUT	LOW	INPUT
8	LOW	INPUT	HIGH	INPUT
9	INPUT	HIGH	INPUT	LOW
10	INPUT	LOW	INPUT	HIGH
11	HIGH	INPUT	INPUT	LOW
12	LOW	INPUT	INPUT	HIGH

连接后，硬件如下图所示。从图像中可以看出，有六组LED，每组中有两个LED彼此相对连接。 Arduino UNO模块由USB端口供电。

代码说明

本篇文章结尾处给出了完整代码，这里我们将解释完整的程序，以了解项目的工作情况。

在Arduino代码的开始部分中，先定义LED连接的所有引脚。之后，定义LED总数和LED状态。

1. #define A 8
   
2. #define B 9
   
3. #define C 10
   
4. #define D 11
   
5. #define PIN_CONFIG 0
   
6. #define PIN_STATE 1
   
7. #define LED_Num 12

复制代码

现在创建一个用于按顺序打开和关闭LED的数组，您可以通过更改引脚状态和引脚配置来更改序列。根据这个矩阵，首先打开LED1然后再打开LED2，依此类推。

1. int matrix[LED_No.][2][4] = {
   
2.   //           PIN_CONFIG                  PIN_STATE
   
3.   //            A             B              C          D                    A        B        C        D
   
4.   { { OUTPUT, OUTPUT, INPUT, INPUT }, { HIGH, LOW, LOW, LOW } },
   
5.   { { OUTPUT, OUTPUT, INPUT, INPUT }, { LOW, HIGH, LOW, LOW } },
   
6.   { { INPUT, OUTPUT, OUTPUT, INPUT }, { LOW, HIGH, LOW, LOW } },
   
7.   …………………………….
   
8. ……………………………..

复制代码

在void loop函数内，程序将执行LED_COUNT矩阵以按给定顺序打开和关闭LED。

1. void loop() {
   
2.   for( int l = 0; l < LED_Num; l++ ) {
   
3.     lightOn( l );
   
4.     delay( 1000 / LED_Num );
   
5.   }

复制代码

现在将Arduino连接到笔记本电脑并正确选择开发板和端口，然后单击上传按钮。上传代码后，LED应开始闪烁。

以上就是Charlieplexing技术如何用于使用更少的Arduino引脚来控制许多LED。您可以使用此方法来控制更多LED。例如，如果要控制20个LED，只需编辑数组并添加剩余的LED。

代码

本文使用的完整代码如下所示： main.rar (479 Bytes, 下载次数: 75)

2019-8-7 10:18 上传

点击文件名下载附件

feihe12

楼主你这个主程序的头文件有吗