單io口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種單IO口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其中單IO口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置包括信號輸入端、微控制器、輸入處理模塊、輸出處理模塊和信號輸出端。本發(fā)明從信號輸入端輸入外部輸入信號，通過輸入處理模塊向微控制器的IO口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的IO輸入信號，微控制器的IO口作為輸入口時，通過IO口讀取IO輸入信號，IO口作為輸出口時，微控制器通過IO口輸出IO輸出信號，輸出處理模塊通過信號輸出端輸出與該IO輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號。從而解決了單個IO口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明還具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微控制器(MCU)的輸入輸出口(10 口)同時具有輸入和輸出的功能，即MCU的一個1 口既可以作為輸入口使用，也可以作為輸出口使用。在MCU應(yīng)用中，MCU與外部電路連接，當(dāng)1 口作為輸入口時，MCU通過1 口從與其連接的外部電路讀取外部輸入信號，當(dāng)1口作為輸出口時，MCU通過1 口向外部電路發(fā)送外部輸出信號。但是，在MCU的1 口使用過程中一般只用到了 1 口的單項(xiàng)功能:輸入或是輸出。從而，在電路設(shè)計過程中需要的1口數(shù)量較多時，會出現(xiàn)1 口不足的問題，此時一般通過將1 口同時作為輸入口和輸出口使用，然而，當(dāng)一個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時，向1 口輸入的外部輸入信號和從1 口輸出的外部輸出信號會互相干擾，即1 口的輸入與輸出信號會互相干擾。目前主要是通過在MCU的外部加一個緩沖集成電路(緩沖IC)來解決1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，然而采用緩沖IC導(dǎo)致電路設(shè)計成本比較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的是提出一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，旨在解決單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且降低設(shè)計成本。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置，該裝置包括:
[0005]信號輸入端，用于供外部輸入信號輸入；
[0006]微控制器，所述微控制器的1 口作為輸入口時，所述微控制器通過所述1 口讀取1輸入信號,所述微控制器的1 口作為輸出口時,所述微控制器通過所述1 口輸出1輸出信號；
[0007]輸入處理模塊，用于檢測所述信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向所述微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號；
[0008]輸出處理模塊，用于檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號；以及
[0009]信號輸出端，用于將與所述1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號向外部電路輸出；其中，
[0010]所述輸入處理模塊的輸入端與所述信號輸入端連接，所述輸入處理模塊的輸出端和所述輸出處理模塊的輸入端與所述微控制器的同一 1 口連接，所述輸出處理模塊的輸出端與所述信號輸出端連接。
[0011]優(yōu)選地，所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為高電平時，所述輸入處理模塊輸出高電平的1輸入信號；所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為低電平時，所述輸入處理模塊輸出低電平的1輸入信號。
[0012]優(yōu)選地，所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為高電平時，所述輸出處理模塊輸出高電平的外部輸出信號；所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為低電平時，所述輸出處理模塊輸出低電平的外部輸出信號。
[0013]優(yōu)選地，所述輸入處理模塊包括第一二極管、第一電阻和第二電阻；
[0014]所述第一二極管的陽極經(jīng)由所述第一電阻與所述信號輸入端連接，所述第一二極管的陰極與所述微控制器的1 口連接，且經(jīng)由所述第二電阻接地。
[0015]優(yōu)選地，所述輸出處理模塊包括第二二極管、一電容、第三電阻和第四電阻；
[0016]所述第二二極管的陽極與所述微控制器的1 口連接，且與所述第一二極管的陰極連接，所述第二二極管的陰極與所述電容的正極連接，且與所述第三電阻的一端連接；所述第三電阻的另一端與所述信號輸出端連接，且經(jīng)由所述第四電阻接地，所述電容的負(fù)極接地。
[0017]優(yōu)選地，所述電容的充電時間Tcin大于所述微控制器讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin ;所述電容的放電時間Tcout大于所述微控制器讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin。
[0018]優(yōu)選地，所述Tcin的取值滿足:
[0019]Tcin=L I氺R1=KC1 ；
[0020]所述Tcout的取值滿足:
[0021]Tcout=L I* (R3+R4) ^C1 ；
[0022]其中，R1為第一電阻的阻值，R3為第三電阻的阻值，R4為第四電阻的阻值，C1為電容的電容量。
[0023]本發(fā)明提出的單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置，通過輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號，當(dāng)微控制器的1 口作為輸入口時，微控制器通過1 口讀取輸入處理模塊輸出的1輸入信號，當(dāng)1 口作為輸出口時，微控制器通過1 口輸出1輸出信號，輸出處理模塊檢測該1輸出信號，并通過信號輸出端輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號。從而微控制器的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器從輸入處理模塊讀取到的1輸入信號與輸出處理模塊輸出的外部輸出信號不互相干擾,解決了單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明通過輸入處理模塊和輸出處理模塊來實(shí)現(xiàn)，輸入處理模塊和輸出處理模塊的電路結(jié)構(gòu)簡單，從而易于實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)計成本。
[0024]本發(fā)明還提出一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，該實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟:
[0025]輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號；
[0026]將微控制器的1 口作為輸入口，所述微控制器通過所述1 口讀取所述1輸入信號;
[0027]將微控制器的1 口作為輸出口，所述微控制器通過所述1 口輸出1輸出信號；
[0028]輸出處理模塊檢測所述1輸出信號,并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號，通過信號輸出端將與所述1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號向外部電路輸出。
[0029]優(yōu)選地,所述輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號具體為:
[0030]所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為高電平時，所述輸入處理模塊輸出高電平的1輸入信號；所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為低電平時，所述輸入處理模塊輸出低電平的1輸入信號。
[0031]優(yōu)選地，所述輸出處理模塊檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號具體為:
[0032]所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為高電平時，所述輸出處理模塊輸出高電平的外部輸出信號；所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為低電平時,所述輸出處理模塊輸出低電平的外部輸出信號。
[0033]本發(fā)明提出的單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，首先通過輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號,將微控制器的1 口作為輸入口，微控制器通過1 口讀取輸入處理模塊輸出的1輸入信號，再將1 口作為輸出口，微控制器通過1 口輸出1輸出信號，然后輸出處理模塊檢測該1輸出信號，并通過信號輸出端輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號。從而微控制器的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中,微控制器從輸入處理模塊讀取到的1輸入信號與輸出處理模塊輸出的外部輸出信號不互相干擾，解決了單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明僅通過結(jié)構(gòu)簡單的輸入處理模塊和輸出處理模塊來實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)計成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置較佳實(shí)施例的原理框圖；
[0035]圖2為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法較佳實(shí)施例的流程不意圖。
[0037]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0039]本發(fā)明提出一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置。
[0040]參照圖1，圖1為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置較佳實(shí)施例的原理框圖。
[0041]本發(fā)明較佳實(shí)施例中，單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置包括信號輸入端IN、微控制器100、輸入處理模塊200、輸出處理模塊300和信號輸出端OUT。其中，輸入處理模塊200的輸入端與信號輸入端IN連接,輸入處理模塊200的輸出端和輸出處理模塊300的輸入端與微控制器100的同一 1 口連接，輸出處理模塊300的輸出端與信號輸出端OUT連接。
[0042]外部電路(圖未不)發(fā)送的外部輸入信號Vin從信號輸入端IN輸入,輸入處理模塊200檢測信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin,并向微控制器100的1 口輸出與該外部輸入信號Vin狀態(tài)一致的1輸入信號VIMn，當(dāng)微控制器100的1 口作為輸入口，即微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)時，微控制器100通過1 口讀取1輸入信號VIMn，當(dāng)微控制器100的1 口作為輸出口時，微控制器100通過1 口輸出1輸出信號Vratjut，輸出處理模塊300檢測1輸出信號VIQ()Ut,并輸出與該1輸出信號VIQ()Ut狀態(tài)一致的外部輸出信號Vout,信號輸出端OUT將輸出處理模塊300輸出的與該1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致的外部輸出信號Vout向外部電路輸出。
[0043]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置，通過輸入處理模塊200和輸出處理模塊300的處理,輸入處理模塊200輸出與信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin狀態(tài)一致的1輸入信號Vrain，微控制器100的1 口作為輸出口時，讀取到與外部輸入信號Vin狀態(tài)一致的1輸入信號Vrain,微控制器100的1 口作為輸出口時，輸出處理模塊300輸出與微控制器100通過1 口輸出1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致的外部輸出信號Vout。從而微控制器100的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器100從輸入處理模塊200讀取到的1輸入信號Vrain與輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout不互相干擾，解決了單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明通過輸入處理模塊200和輸出處理模塊300來實(shí)現(xiàn)，輸入處理模塊200和輸出處理模塊300的電路結(jié)構(gòu)簡單，從而易于實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)計成本。
[0044]具體地，輸入處理模塊200檢測到外部輸入信號Vin為高電平時，輸入處理模塊200輸出高電平的1輸入信號Vrain ;輸入處理模塊200檢測到外部輸入信號Vin為低電平時，輸入處理模塊200輸出低電平的1輸入信號￥1(^。確保了微控制器100的1 口作為輸入口時,微控制器100讀取到的1輸入信號Vrain與從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin的狀態(tài)一致，不受微控制器100的1 口作為輸出口時輸出的1輸出信號VIQ()Ut，以及輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout狀態(tài)的干擾。
[0045]輸出處理模塊300檢測到1輸出信號Vrawt為高電平時，輸出處理模塊300輸出高電平的外部輸出信號Vout ;輸出處理模塊300檢測到1輸出信號VIQ()Ut為低電平時,輸出處理模塊300輸出低電平的外部輸出信號Vout。確保了微控制器100的1 口作為輸出口時，輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout與微控制器100通過1 口輸出的1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致,不受從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin與輸入處理模塊200輸出的1輸入信號Vrain狀態(tài)的干擾。
[0046]再參照圖2，圖2為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)不意圖。
[0047]如圖2所不，輸入處理模塊200包括第一二極管D1、第一電阻Rl和第二電阻R2。
[0048]第一二極管Dl的陽極經(jīng)由第一電阻Rl與信號輸入端IN連接，第一二極管Dl的陰極與微控制器100的1 口連接，且經(jīng)由第二電阻R2接地。
[0049]輸出處理模塊300包括第二二極管D2、電容Cl、第三電阻R3和第四電阻R4。
[0050]第二二極管D2的陽極與微控制器100的1 口連接，且與第一二極管Dl的陰極連接，第二二極管D2的陰極與電容Cl的正極連接，且與第三電阻R3的一端連接；第三電阻R3的另一端與信號輸出端OUT連接，且經(jīng)由第四電阻R4接地，電容Cl的負(fù)極接地。
[0051]具體地，電容Cl的充電時間Tcin大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin ;電容Cl的放電時間Tcout大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin。
[0052]具體地，電容Cl的充電時間Tcin的取值滿足:
[0053]Tcin=L NR1=KC1 ；
[0054]電容Cl的放電時間Tcout的取值滿足:
[0055]Tcout=L I* (R3+R4) ^C1 ；
[0056]其中，R1為第一電阻Rl的阻值，R3為第三電阻R3的阻值，R4為第四電阻R4的阻值，C1為電容Cl的電容量。
[0057]在本實(shí)施例中，電容Cl的充電時間Tcin=L NRfC1，從而電容Cl的充電時間Tcin由第一電阻Rl的阻值和電容Cl的電容量決定，因此通過適當(dāng)選取第一電阻Rl的阻值和電容Cl的電容量，可使得電容Cl的充電時間Tcin大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin，使得微控制器100的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器100從輸入處理模塊200讀取到的1輸入信號V1in與輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout不互相干擾。例如微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin=10y S，第一電阻Rl的阻值選用1K Ω，電容Cl的電容量選用10 μ F，則電容Cl的充電時間Tcin=L 1*R1*C1=1.1*(10*103 Ω ) * (10*10-6F) =IlOms > 100 μ S。
[0058]同理，電容Cl的放電時間Tcout=L I* (RjR4MC1，從而電容Cl的放電時間Tcout由第三電阻R3的阻值、第四電阻R4的阻值和電容Cl的電容量決定，因此通過適當(dāng)選取第三電阻R3的阻值、第四電阻R4的阻值和電容Cl的電容量，可使得電容Cl的放電時間Tcout大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin，使得微控制器100的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器100從輸入處理模塊200讀取到的1輸入信號Vrain與輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout不互相干擾。例如微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin=10y S，第三電阻R3的阻值選用10ΚΩ，第四電阻R4的阻值選用47ΚΩ，電容Cl的電容量選用10yF，則電容Cl的放電時間Tcout=1.1* (R3+R4) ^C1=L I* ((10+47)*103Ω)* (10*10_6F) =627ms > 100μ s。
[0059]以上僅僅是對第一電阻R1、第三電阻R3、第四電阻R4和電容Cl的取值的選取進(jìn)行舉例，但并不限制與上述取值，只要第一電阻R1、第三電阻R3、第四電阻R4和電容Cl的取值滿足電容Cl的充電時間為Tcin大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間為Tin ；電容Cl的放電時間為Tcout大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間為Tin。
[0060]本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的工作原理具體描述如下:
[0061]如圖2所不，從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin有高電平和低電平兩種電平狀態(tài)，微控制器100的1 口輸出的1輸出信號Vlftjut也有高電平和低電平兩種電平狀態(tài)，從而微控制器100工作過程中，1 口的輸入與輸出狀態(tài)有如下四種情況:
[0062](I)在信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin為高電平，1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平情況下。
[0063]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸入口時，由于外部輸入信號Vin為高電平，因此第一二極管Dl導(dǎo)通，高電平的外部輸入信號Vin經(jīng)過第一電阻R1、第一二極管Dl后輸出的1輸入信號Vrain為高電平，從而在外部輸入信號Vin為高電平時，微控制器100讀取1 口的輸入狀態(tài)所讀取到的1輸入信號Vrain為高電平。同時，在微控制器100的1 口作為輸出口時，由于第二二極管D2反向隔離作用，1輸入信號Vrain沒有被外部輸出信號Vout干擾。
[0064]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸出口時，由于1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平，因此第二二極管D2導(dǎo)通，該高電平的1輸出信號Vlftjut經(jīng)過第二二極管D2、第三電阻R3后輸出的外部輸出信號Vout為高電平，此時通過信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout為高電平；而且由于外部輸入信號Vin為高電平，高電平的外部輸入信號Vin經(jīng)過第一電阻R1、第一二極管Dl后輸出的1輸入信號Vrain為高電平,此時1輸入信號￥1(^再經(jīng)過第二二極管D2、第三電阻R3后,通過信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout仍為高電平；從而在1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平時，信號輸出端OUT輸出高電平的外部輸出信號Vout。同時，在1 口作為輸入口時，電容Cl通過第三電阻R3和第四電阻R4放電，根據(jù)電容Cl兩端的電壓不能突變原理，電容Cl上的電壓緩慢降低，而且由于電容Cl的放電時間Tcout大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin，因此在1 口處于輸入狀態(tài)期間，信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout仍為高電平,從而保證在1 口作為輸入口時，信號輸出端OUT穩(wěn)定輸出高電平的外部輸出信號Vout,沒有受到外部輸入信號Vin的干擾。
[0065](2)在信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin為高電平，1 口輸出的1輸出信號為低電平情況下。
[0066]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸入口時，由于外部輸入信號Vin為高電平，因此第一二極管Dl導(dǎo)通，高電平的外部輸入信號Vin經(jīng)過第一電阻R1、第一二極管Dl后輸出的1輸入信號Vrain為高電平，從而在外部輸入信號Vin為高電平時，微控制器100讀取1 口的輸入狀態(tài)所讀取到的1輸入信號Vrain為高電平。同時，在微控制器100的1 口作為輸出口時，由于第二二極管D2反向隔離作用，1輸入信號Vrain沒有被外部輸出信號Vout干擾。
[0067]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸出口時，由于1 口輸出的1輸出信號Vrawt為低電平，因此第二二極管D2截止，此時電容Cl通過第三電阻R3和第四電阻R4放電，電容Cl上一直為低電平，而且由于第四電阻R4的下拉作用，此時通過信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout為低電平，從而在1 口輸出的1輸出信號Vrawt為低電平時，信號輸出端OUT輸出低電平的外部輸出信號Vout。同時,在1 口作為輸入口時，由于外部輸入信號Vin為高電平，外部輸入信號Vin通過第一電阻R1、第一二極管Dl、第二二極管D2給電容Cl充電，根據(jù)電容Cl兩端的電壓不能突變原理，電容Cl上的電壓緩慢升高，而且由于電容Cl的充電時間Tcin大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin，因此在1 口處于輸入狀態(tài)期間，信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout仍為低電平,從而保證在1 口作為輸入口時，信號輸出端OUT穩(wěn)定輸出低電平的外部輸出信號Vout,沒有受到外部輸入信號Vin的干擾。
[0068](3)在信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin為低電平，1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平情況下。
[0069]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸入口時，由于外部輸入信號Vin為低電平，因此第一二極管Dl截止，此時由于第二電阻R2的下拉作用，輸入到1 口上的1輸入信號Vrain為低電平，從而在外部輸入信號Vin為低電平時，微控制器100讀取1 口的輸入狀態(tài)所讀取到的1輸入信號Vrain為低電平。同時，在1 口作為輸出口時，由于第二二極管D2反向隔離作用，1輸入信號Vrain沒有被外部輸出信號Vout干擾。
[0070]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸出口時，由于1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平，因此第二二極管D2導(dǎo)通，該高電平的1輸出信號Vlftjut經(jīng)過第二二極管D2、第三電阻R3后輸出的外部輸出信號Vout為高電平，此時通過信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout為高電平，從而在1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為高電平時，信號輸出端OUT穩(wěn)定輸出高電平的外部輸出信號Vout。同時，在1 口作為輸入口時，由于電容Cl通過第三電阻R3和第四電阻R4放電，根據(jù)電容Cl兩端的電壓不能突變原理，電容Cl上的電壓緩慢降低，而且由于電容Cl的放電時間Tcout大于微控制器100讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin，因此在1 口處于輸入狀態(tài)期間,信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout仍為高電平,從而保證在1 口作為輸入口時，信號輸出端OUT穩(wěn)定輸出高電平的外部輸出信號Vout，沒有受到外部輸入信號Vin的干擾。
[0071](4)在信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin為低電平，1 口輸出的1輸出信號vMout為低電平情況下。
[0072]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸入口時，由于外部輸入信號Vin為低電平，因此第一二極管Dl截止，此時由于第二電阻R2的下拉作用，輸入到1 口上的1輸入信號Vrain為低電平，從而在外部輸入信號Vin為低電平時，微控制器100讀取1 口的輸入狀態(tài)所讀取到的1輸入信號Vrain為低電平。
[0073]當(dāng)微控制器100的1 口作為輸出口時，由于1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為低電平，因此第二二極管D2截止，此時由于第四電阻R4的下拉作用，通過信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout為低電平,從而在1 口輸出的1輸出信號Vlftjut為低電平時,信號輸出端OUT穩(wěn)定輸出低電平的外部輸出信號Vout。
[0074]綜上可知，微控制器100的1 口作為輸入口時，微控制器100讀取到的1輸入信號Vrain的電平狀態(tài)與從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin的電平狀態(tài)一致，微控制器100的1 口作為輸出口時，從信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout的電平狀態(tài)與微控制器100通過1 口輸出的1輸出信號Vratjut的電平狀態(tài)一致，都沒有因1 口處于輸入狀態(tài)或者輸出狀態(tài)而受到干擾。
[0075]本發(fā)明還提出一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法。
[0076]結(jié)合參照圖1至圖3，其中圖3為本發(fā)明單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法較佳實(shí)施例的流程示意圖。
[0077]如圖3所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例中，單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法包括如下步驟:
[0078]步驟SlO:輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號；
[0079]步驟S20:將微控制器的1 口作為輸入口，所述微控制器通過所述1 口讀取所述1輸入信號；
[0080]步驟S30:將微控制器的1 口作為輸出口，所述微控制器通過所述1 口輸出1輸出信號；
[0081]步驟S40:輸出處理模塊檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號，通過信號輸出端將與所述1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號向外部電路輸出。
[0082]如圖1至圖3所示，若微控制器100通過1 口循環(huán)地讀取1輸入信號Vrain和輸出1輸出信號Vratjut,則上述步驟將循環(huán)執(zhí)行，直至若微控制器100停止讀取1輸入信號Vrain和輸出1輸出信號VIQwt。此外上述步驟流程以微控制器100的1 口先作為輸入口，再作為輸出口為例，描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法，由于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法在微控制器100的1 口作為輸入口，微控制器100通過1 口讀取1輸入信號Vrain的過程，與微控制器100的1 口作為輸出口，輸出處理模塊300通過信號輸出端OUT將外部輸出信號Vout輸出的過程不互相干擾，因此上述步驟中，也可先執(zhí)行步驟S30和步驟S40，再執(zhí)行步驟SlO和步驟S20。
[0083]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，首先通過輸入處理模塊200檢測信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin,并向微控制器100的1 口輸出與該外部輸入信號Vin狀態(tài)一致的1輸入信號Vrain，將微控制器100的1 口作為輸入口，微控制器100通過1 口讀取輸入處理模塊200輸出的1輸入信號VIMn，再將1 口作為輸出口，微控制器100通過1 口輸出1輸出信號Vlftjut，然后輸出處理模塊300檢測該1輸出信號VIQ()Ut,并通過信號輸出端OUT輸出與該1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致的外部輸出信號Vout。從而微控制器100的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器100從輸入處理模塊200讀取到的1輸入信號Vrain與輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout不互相干擾，解決了單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明僅通過結(jié)構(gòu)簡單的輸入處理模塊200和輸出處理模塊300來實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)計成本。
[0084]具體地，步驟SlO具體為:
[0085]輸入處理模塊200檢測到外部輸入信號Vin為高電平時,輸入處理模塊200輸出高電平的1輸入信號Vrain ;輸入處理模塊200檢測到外部輸入信號Vin為低電平時,輸入處理模塊200輸出低電平的1輸入信號VIQin。
[0086]確保了微控制器100的1 口作為輸入口時，微控制器100讀取到的1輸入信號V10in與從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin的狀態(tài)一致,不受微控制器100的1 口作為輸出口時輸出的1輸出信號VIQ()Ut，以及輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout狀態(tài)的干擾。
[0087]優(yōu)選地，步驟S40具體為:
[0088]輸出處理模塊300檢測到1輸出信號Vrawt為高電平時，輸出處理模塊300輸出高電平的外部輸出信號Vout ;輸出處理模塊300檢測到1輸出信號VIQ()Ut為低電平時,輸出處理模塊300輸出低電平的外部輸出信號Vout。
[0089]確保了微控制器100的1 口作為輸出口時，輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout與微控制器100通過1 口輸出的1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致,不受從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin與輸入處理模塊200輸出的1輸入信號Vrain狀態(tài)的干擾。
[0090]本發(fā)明提出的單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，首先通過輸入處理模塊200檢測信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin,并向微控制器100的1 口輸出與該外部輸入信號Vin狀態(tài)一致的1輸入信號Vrain,將微控制器100的1 口作為輸入口，微控制器100通過1 口讀取輸入處理模塊200輸出的1輸入信號Vrain，再將1 口作為輸出口，微控制器100通過1 口輸出1輸出信號Vrawt，然后輸出處理模塊300檢測該1輸出信號vIQ()Ut,并通過信號輸出端OUT輸出與該1輸出信號Vlftjut狀態(tài)一致的外部輸出信號Vouto從而微控制器100的1 口在輸入和輸出功能轉(zhuǎn)換過程中，微控制器100從輸入處理模塊200讀取到的1輸入信號Vrain與輸出處理模塊300輸出的外部輸出信號Vout不互相干擾，解決了單個1 口同時作為輸入口和輸出口使用時出現(xiàn)的1 口輸入與輸出信號互相干擾問題，而且本發(fā)明僅通過結(jié)構(gòu)簡單的輸入處理模塊200和輸出處理模塊300來實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)計成本。
[0091]從而，微控制器100的1 口作為輸入口時，微控制器100讀取到的1輸入信號V10in的電平狀態(tài)與從信號輸入端IN輸入的外部輸入信號Vin的電平狀態(tài)一致,微控制器100的1 口作為輸出口時，從信號輸出端OUT輸出的外部輸出信號Vout的電平狀態(tài)與微控制器100通過1 口輸出的1輸出信號Vratjut的電平狀態(tài)一致，都沒有因1 口處于輸入狀態(tài)或者輸出狀態(tài)而受到干擾。
[0092]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置，其特征在于，包括: 信號輸入端，用于供外部輸入信號輸入； 微控制器，所述微控制器的1 口作為輸入口時，所述微控制器通過所述1 口讀取1輸入信號，所述微控制器的1 口作為輸出口時，所述微控制器通過所述1 口輸出1輸出信號; 輸入處理模塊，用于檢測所述信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向所述微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號； 輸出處理模塊，用于檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號；以及 信號輸出端，用于將與所述1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號向外部電路輸出；其中， 所述輸入處理模塊的輸入端與所述信號輸入端連接，所述輸入處理模塊的輸出端和所述輸出處理模塊的輸入端與所述微控制器的同一 1 口連接，所述輸出處理模塊的輸出端與所述信號輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為高電平時，所述輸入處理模塊輸出高電平的1輸入信號；所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為低電平時，所述輸入處理模塊輸出低電平的1輸入信號。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為高電平時，所述輸出處理模塊輸出高電平的外部輸出信號；所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為低電平時，所述輸出處理模塊輸出低電平的外部輸出信號。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸入處理模塊包括第一二極管、第一電阻和第二電阻； 所述第一二極管的陽極經(jīng)由所述第一電阻與所述信號輸入端連接，所述第一二極管的陰極與所述微控制器的1 口連接，且經(jīng)由所述第二電阻接地。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述輸出處理模塊包括第二二極管、一電容、第三電阻和第四電阻； 所述第二二極管的陽極與所述微控制器的1 口連接，且與所述第一二極管的陰極連接，所述第二二極管的陰極與所述電容的正極連接，且與所述第三電阻的一端連接；所述第三電阻的另一端與所述信號輸出端連接，且經(jīng)由所述第四電阻接地，所述電容的負(fù)極接地。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電容的充電時間Tcin大于所述微控制器讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin ;所述電容的放電時間Tcout大于所述微控制器讀取1 口輸入狀態(tài)的時間Tin。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述Tcin的取值滿足:
Tcin=L I^R1=IiC1 ； 所述Tcout的取值滿足:
Tcout=L I* (R3+R4) 5^C1 ； 其中，R1為第一電阻的阻值，R3為第三電阻的阻值，R4為第四電阻的阻值，C1為電容的電容量。
8.—種單1 口同時實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括如下步驟: 輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號； 將微控制器的1 口作為輸入口，所述微控制器通過所述1 口讀取所述1輸入信號； 將微控制器的1 口作為輸出口，所述微控制器通過所述1 口輸出1輸出信號； 輸出處理模塊檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號，通過信號輸出端將與所述1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號向外部電路輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述輸入處理模塊檢測信號輸入端輸入的外部輸入信號，并向微控制器的1 口輸出與該外部輸入信號狀態(tài)一致的1輸入信號具體為: 所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為高電平時，所述輸入處理模塊輸出高電平的1輸入信號；所述輸入處理模塊檢測到所述外部輸入信號為低電平時，所述輸入處理模塊輸出低電平的1輸入信號。
10.如權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述輸出處理模塊檢測所述1輸出信號，并輸出與該1輸出信號狀態(tài)一致的外部輸出信號具體為: 所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為高電平時，所述輸出處理模塊輸出高電平的外部輸出信號；所述輸出處理模塊檢測到所述1輸出信號為低電平時，所述輸出處理模塊輸出低電平的外部輸出信號。
【文檔編號】G06F13/20GK104242901SQ201310586896
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】吳新祥 申請人:深圳市邦彥信息技術(shù)有限公司