CN107957963B - Io输出端口扩展电路和家用电器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IO输出端口扩展电路和家用电器，其中，扩展电路包括：输入端口，输入端口用于输入控制信号；多个输出端口；总控制电路，总控制电路的一端与输入端口相连；多个控制电路，每个控制电路的输出端分别对应连接一个输出端口，多个控制电路的输入端分别连接输入端口或通过总控制电路连接输入端口；其中，输入端口输入的控制信号通过多个控制电路，或者，总控制电路和多个控制电路转换后，生成与多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的输出端口输出，以驱动相应负载。本发明实施例的扩展电路能够达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

Description

IO输出端口扩展电路和家用电器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种IO输出端口扩展电路和家用电器。

背景技术

在电路设计中，经常会遇到芯片资源紧张，或IO口引脚不够用的情况，而更换大资源的芯片其价格又增加较多，比如多个负载时通常都需要多个IO口来分别驱动，导致电路复杂，检修维护较为困难。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种IO输出端口扩展电路。该扩展电路能够根据输入端口输入的控制信号实现不同的控制输出，即达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

本发明的第二个目的在于提出一种家用电器。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种IO输出端口扩展电路，包括：输入端口，所述输入端口用于输入控制信号；多个输出端口；总控制电路，所述总控制电路的一端与所述输入端口相连；多个控制电路，每个所述控制电路的输出端分别对应连接一个所述输出端口，所述多个控制电路的输入端分别连接所述输入端口或通过所述总控制电路连接所述输入端口；其中，所述输入端口输入的控制信号通过所述多个控制电路，或者，所述总控制电路和所述多个控制电路转换后，生成与所述多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的所述输出端口输出，以驱动相应负载。

本发明实施例的IO输出端口扩展电路，能够使输入端口输入的控制信号通过多个控制电路，或者，总控制电路和多个控制电路转换后，生成与多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的输出端口输出，以驱动相应负载。该扩展电路能够达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

另外，根据本发明上述实施例的IO输出端口扩展电路还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述控制信号包括高电平、低电平或高阻态。

根据本发明的一个实施例，所述总控制电路包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述输入端口相连，并形成第一节点；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地，其中，所述第一三极管为NPN管；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连，并形成第二节点。

根据本发明的一个实施例，所述多个输出端口包括第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，所述多个控制电路包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路。

根据本发明的一个实施例，所述第一控制电路包括：第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二节点相连；第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极接地，其中，所述第二三极管为NPN管；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，并形成第三节点；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三节点相连；第三三极管，所述第三三极管的发射极与所述第四电阻的另一端相连，并连接预设电源，所述第三三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连，所述第三三极管的集电极与所述第一输出端口相连，其中，所述第三三极管为PNP管。

根据本发明的一个实施例，所述第二控制电路包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连；第四三极管，所述第四三极管的基极与所述第二电阻的另一端相连，所述第四三极管的发射极与所述第六电阻的另一端相连，并连接所述预设电源，所述第四三极管的集电极与所述第二输出端口相连，其中，所述第四三极管为PNP管。

根据本发明的一个实施例，所述第三控制电路包括：第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一节点相连；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二二极管的阳极相连；第五三极管，所述第五三极管的基极与所述第二二极管的阳极相连，所述第五三极管的发射极接地，其中，所述第五三极管为NPN管；第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，并连接所述预设电源；第三二极管，所述第三二极管的阳极分别与所述第九电阻的另一端和所述第五三极管的集电极相连，所述第三二极管的阴极分别与所述第八电阻的另一端和所述第三输出端口相连。

根据本发明的一个实施例，所述第二二极管为低压降二极管，所述第二二极管的导通压降小于所述第五三极管的发射极导通压降。

根据本发明的一个实施例，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管、所述第四三极管和所述第五三极管的发射极导通压降的取值范围为0.6～0.8V。

进一步地，本发明提出了一种家用电器，其包括本发明上述实施例的IO输出端口扩展电路。

本发明实施例的家用电器，通过上述IO输出端口扩展电路，能够使输入端口输入的控制信号通过多个控制电路，或者，总控制电路和多个控制电路转换后，生成与多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的输出端口输出，以驱动相应负载，即达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的IO输出端口扩展电路的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的IO输出端口扩展电路的示意图；

图3是根据本发明一个具体示例的IO输出端口扩展电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的IO输出端口扩展电路和家用电器。

图1是根据本发明一个实施例的IO输出端口扩展电路的结构框图。如图1所示，该IO输出端口扩展电路包括：输入端口10、多个输出端口20、总控制电路30和多个控制电路40。

其中，输入端口10用于输入控制信号。总控制电路20的一端与输入端口10相连；每个控制电路30的输出端分别对应连接一个输出端口20，多个控制电路40的输入端分别连接输入端口10或通过总控制电路30连接输入端口10。其中，输入端口10输入的控制信号通过多个控制电路40，或者，总控制电路30和多个控制电路40转换后，生成与多个控制电路40对应的驱动信号，并通过对应的输出端口20输出，以驱动相应负载。

在本发明的实施例中，控制信号可以包括高电平、低电平或高阻态。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，总控制电路30包括：第一电阻R1、第一三极管Q1和第二电阻R2。

其中，第一电阻R1的一端与输入端口10相连，并形成第一节点A。第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的另一端相连，第一三极管Q1的发射极接地，其中，第一三极管Q1为NPN管。第二电阻R2的一端与第一三极管Q1的集电极相连，并形成第二节点B。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，多个输出端口20可以包括第一输出端口out1、第二输出端口out2和第三输出端口out3，多个控制电路40包括第一控制电路41、第二控制电路42和第三控制电路43。

具体地，如图2所示，第一控制电路41包括：第三电阻R3、第二三极管Q2、第四电阻R4、第五电阻R5和第三三极管Q3。

其中，第三电阻R3的一端与第二节点B相连；第二三极管Q3的基极与第三电阻R3的另一端相连，第二三极管Q3的发射极接地，其中，第二三极管为NPN管；第四电阻R4的一端与第二三极管Q2的集电极相连，并形成第三节点C；第五电阻R5的一端与第三节点C相连；第三三极管Q3的发射极与第四电阻R4的另一端相连，并连接预设电源VCC，第三三极管Q3的基极与第五电阻R5的另一端相连，第三三极管Q3的集电极与第一输出端口out1相连，其中，第三三极管Q3为PNP管。

第二控制电路42包括：第六电阻R6和第四三极管Q4。

其中，第六电阻R6的一端与第二电阻R2的另一端相连；第四三极管Q4的基极与第二电阻R2的另一端相连，第四三极管Q4的发射极与第六电阻R6的另一端相连，并连接预设电源VCC，第四三极管Q4的集电极与第二输出端口out2相连，其中，第四三极管Q4为PNP管。

第三控制电路43包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第七电阻R7、第五三极管Q3、第八电阻R8、第九电阻R9和第三二极管D3。

其中，第一二极管D1的阳极与第一节点A相连；第二二极管D2的阴极与第一节点A相连；第七电阻R7的一端与第二二极管D2的阳极相连；第五三极管Q3的基极与第二二极管D2的阳极相连，第五三极管Q5的发射极接地，其中，第五三极管Q5为NPN管；第八电阻的一端与第一二极管的阴极相连；第九电阻R9的一端与第七电阻R7的另一端相连，并连接预设电源VCC；第三二极管D3的阳极分别与第九电阻R9的另一端和第五三极管Q3的集电极相连，第三二极管D3的阴极分别与第八电阻R8的另一端和第三输出端口out3相连。

可选地，预设电源VCC的电压可以是+5V。

在本发明的一个实施例中，第二二极管D2为低压降二极管，且第二二极管D2的导通压降小于第五三极管Q5的发射极导通压降。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4和第五三极管Q5的发射极导通压降的取值范围可以为0.6～0.8V，如0.7V。

可选地，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4和第五三极管Q5均可以是硅材料三极管。

为便于本领域技术人员理解本发明实施例的IO输出端口扩展电路工作原理，可以通过如下示例进行说明：

在本发明的一个示例中，输入端口input输入高电平时，第二二极管D2截止，第七电阻R7为第五三极管Q5的基极提供正向偏置电压，第五三极管Q5导通，第五三极管Q5的集电极为低电平，第三二极管D3截止，第一二极管D1导通，使第三输出端口out3输出高电平。同时，第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极输出低电平，使第二三极管Q2、第三三极管Q3截止，第一输出端口out1输出低电平。同时，第四三极管Q4导通，第二输出端口out2输出高电平。

输入端口input输入低电平时，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，由于第二二极管D2导通压降低于第五三极管Q5的发射极压降，故第五三极管Q5截止，第五三极管Q5的集电极输出高电平，第三二极管D3导通，第三输出端口out3输出高电平。同时，第一三极管Q1截止，第六电阻R6、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2的发射极组成分压电路，第四三极管Q4的发射极电压VBE＝(1/(1+4.7+4.7))*(5-0.7)＝0.41V，达不到第四三极管Q4的导通条件，第四三极管Q4截止，第二输出端口out2输出低电平，第二三极管Q2、第三三极管Q3导通，第一输出端口out1输出高电平。

输入端口input输入高阻态时，第七电阻R7为第五三极管Q5提供正向偏置，第五三极管Q5导通，第五三极管Q5的集电极输出低电平，第三二极管D3截止，由于第五三极管Q5导通后，其基极电压被钳位在0.7V，故第一二极管D1、第一三极管Q1截止，使第三输出端口out3输出低电平，此时，第一三极管Q1截止，第六电阻R6、第二电阻R2、第三电阻R3、第二三极管Q2的发射极组成分压电路，第四三极管Q4的发射极电压VBE＝(1/(1+4.7+4.7))*(5-0.7)＝0.41V，达不到第四三极管Q4的导通条件，第四三极管Q4截止，第二输出端口out2输出低电平，第二三极管Q2、第三三极管Q3导通，第一输出端口out1输出高电平。

具体地，基于上述描述，输入端口input、第一输出端口out1、第二输出端口out2和第三输出端口out3的逻辑状态可如表1所示：

表1

input	out1	out2	out3
				高电平	低电平	高电平	高电平
低电平	高电平	低电平	高电平
				高阻态	高电平	低电平	低电平

如表1所示，第一输出端口out1、第二输出端口out2的输出互补，即第一输出端口out1为高电平时，第二输出端口out2为低电平；第一输出端口out1为低电平时，第二输出端口out2为高电平，二者不能同时输出高或低电平。

进一步地，在本发明的一个具体示例中，如图3所示，RT1和RT2为温度热敏电阻，输出电压值给MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的AD口检测，不同的电压代表不同的温度。第三输出端口out3的输出信号用以驱动直流风扇，第一输出端口out1、第二输出端口out2配合RT1和RT2采集2路温度，同时控制负载1和负载2，其中，负载1和负载2可为逻辑电路或其它电器类负载。

具体地，当输入端口input输入高电平时，第二输出端口out2输出高电平，负载1得电，同时RT1的温度得到采集，风扇运转；当当输入端口input输入低电平时，第一输出端口out1输出高电平，负载2得电，同时RT2的温度得到采集，风扇运转；当输入端口input输入高阻态时，第一输出端口out1输出高电平，负载2得电，同时RT2的温度得到采集，风扇停止。

本发明实施例的IO输出端口扩展电路，能够使输入端口输入的控制信号通过多个控制电路，或者，总控制电路和多个控制电路转换后，生成与多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的输出端口输出，以驱动相应负载，即能够达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

基于上述实施例，本发明提出了一种家用电器，其包括本发明上述实施例的IO输出端口扩展电路。

可选地，该家用电器可以是电饭煲、电磁炉、豆浆机、冰箱或电风扇等。

本发明实施例的家用电器，通过上述IO输出端口扩展电路，能够使输入端口输入的控制信号通过多个控制电路，或者，总控制电路和多个控制电路转换后，生成与多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的输出端口输出，以驱动相应负载，即达到IO输出端口扩展的目的，且电路简单，成本低。

另外，根据本发明实施例的家用电器的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种IO输出端口扩展电路，其特征在于，包括：

输入端口，所述输入端口用于输入控制信号；

多个输出端口；

总控制电路，所述总控制电路的一端与所述输入端口相连；

多个控制电路，每个所述控制电路的输出端分别对应连接一个所述输出端口，所述多个控制电路的输入端分别连接所述输入端口或通过所述总控制电路连接所述输入端口；

其中，所述输入端口输入的控制信号通过所述多个控制电路，或者，所述总控制电路和所述多个控制电路转换后，生成与所述多个控制电路对应的驱动信号，并通过对应的所述输出端口输出，以驱动相应负载；

所述总控制电路包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述输入端口相连，并形成第一节点；

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第一电阻的另一端相连，所述第一三极管的发射极接地，其中，所述第一三极管为NPN管；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一三极管的集电极相连，并形成第二节点；

所述多个输出端口包括第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，所述多个控制电路包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路，所述第一控制电路与所述第二节点相连，所述第二控制电路与所述所述第二电阻的另一端相连，所述第三控制电路与所述输入端口相连。

2.如权利要求1所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述控制信号包括高电平、低电平或高阻态。

3.如权利要求2所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述第一控制电路包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二节点相连；

第二三极管，所述第二三极管的基极与所述第三电阻的另一端相连，所述第二三极管的发射极接地，其中，所述第二三极管为NPN管；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极相连，并形成第三节点；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三节点相连；

第三三极管，所述第三三极管的发射极与所述第四电阻的另一端相连，并连接预设电源，所述第三三极管的基极与所述第五电阻的另一端相连，所述第三三极管的集电极与所述第一输出端口相连，其中，所述第三三极管为PNP管。

4.如权利要求3所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述第二控制电路包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连；

第四三极管，所述第四三极管的基极与所述第二电阻的另一端相连，所述第四三极管的发射极与所述第六电阻的另一端相连，并连接所述预设电源，所述第四三极管的集电极与所述第二输出端口相连，其中，所述第四三极管为PNP管。

5.如权利要求4所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述第三控制电路包括：

第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一节点相连；

第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一节点相连；

第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第二二极管的阳极相连；

第五三极管，所述第五三极管的基极与所述第二二极管的阳极相连，所述第五三极管的发射极接地，其中，所述第五三极管为NPN管；

第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第一二极管的阴极相连；

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第七电阻的另一端相连，并连接所述预设电源；

第三二极管，所述第三二极管的阳极分别与所述第九电阻的另一端和所述第五三极管的集电极相连，所述第三二极管的阴极分别与所述第八电阻的另一端和所述第三输出端口相连。

6.如权利要求5所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述第二二极管为低压降二极管，所述第二二极管的导通压降小于所述第五三极管的发射极导通压降。

7.如权利要求5或6所述的IO输出端口扩展电路，其特征在于，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管、所述第四三极管和所述第五三极管的发射极导通压降的取值范围为0.6～0.8V。

8.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的IO输出端口扩展电路。

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