So wie in deinenm Schaltplan kannst Du immer nur eine LED Einschalten, oder Du musst die LED Ausgänge Multiplexen.
Bei den Tastern dürfte es so funktionieren.
Ich würde da Schieberegister IC mit Latch nehmen wie z.B. den 74HC595.
Da werden die Daten seriell eingeschoben und dann per RCLK die Ausgänge geschaltet.
Du könntest somit jede LED unabhängig ansteuern.
Die Ausgänge bleiben bis zum nächsten Datenwort aktiv, d.H. kein Multiplexen notwendig.
Für den Eingang von 8 Kanälen gibt es ein ähnliches IC, die Bezeichnung hab Ich aber gerade nicht im Kopf - Guck mal, ob da der 74HC166 passt?
Die beiden IC könnten dann für die Daten hintereinander geschaltet werden.
Mit 2 Byte hintereinander könnten somit die 8 Ausgänge bzw. Eingänge bearbeitet werden.
Du könntest dafür die Harware SPI des Arduino verwenden.
In einer ELEKTOR wurde auch mal ein CHIP zum Schutz für die Ports des Rasberry PI vorgestellt.
Der war sogar Bidirektional nutzbar. Auch hier hab Ich die Bezeichnung nicht im Kopf.
Deine Lösung wird wohl auch funktionieren, läuft aber im Prinzip auf einen 16Takte Multiplex mit Port Richtungs Umschaltung raus.
Ob der 4067 die 20mA für die LED's aushält müsstest Du im Datenblatt nachschauen.
Notfalls kannst Du LOW Current LED's oder einen Treiberbaustein wie den ULN2803 verwenden.
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