專利名稱：?jiǎn)纹C(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)碼管顯示的驅(qū)動(dòng)電路，特別是涉及一種用單片微機(jī)控制的數(shù)碼管顯示的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，電子顯示領(lǐng)域少量阿拉伯?dāng)?shù)字通常采用7段加1點(diǎn)的數(shù)碼管顯示， 加上公共控制極端，其外接有效引腳數(shù)為9腳。在使用單片微機(jī)控制顯示的場(chǎng)合，多個(gè)甚至單只數(shù)碼管如果直接采用單片微機(jī)的輸入輸出端口控制將耗費(fèi)單片微機(jī)大量的寶貴資源。 目前，主要應(yīng)用技術(shù)有專用數(shù)碼管芯片控制的顯示技術(shù)和單片微機(jī)直接控制的顯示技術(shù)兩種前者主要借助附加的專用數(shù)碼管控制芯片控制顯示，其主要缺點(diǎn)是需要很高的硬件成本，并且這類控制芯片本身和單片微機(jī)接口相連的過程消耗的單片微機(jī)輸入輸出接口也較多，至少在3條輸入輸出線以上，而且因?yàn)閷Ｓ脭?shù)碼管控制芯片可控制的數(shù)碼管數(shù)目是恒定的，所以專用數(shù)碼管控制芯片的需求量和待控制數(shù)碼管個(gè)數(shù)是成比例的；后者相對(duì)于前者，其硬件電路設(shè)計(jì)傾向于采用直接單片微機(jī)控制，以節(jié)省電路硬件開支，降低成本，但這種控制顯示方式最大的缺點(diǎn)在于需要單片微機(jī)極大的資源開銷，以AT89C51為例，總共32 個(gè)有效控制引腳，假設(shè)外接8個(gè)數(shù)碼管，除8條段位和點(diǎn)信號(hào)連接線外，還將消耗8個(gè)公共控制端引腳，這種資源消耗率是極大的。此外單片微機(jī)還必須以一定頻率不斷刷新數(shù)碼管顯示內(nèi)容，以保持人眼看到的顯示數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的。同樣，這種控制方式的單片微機(jī)資源開銷和其需要控制的數(shù)碼管數(shù)量是成比例增加的。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有單片微機(jī)控制數(shù)碼管顯示技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種減低硬件電路成本、并且極大降低單片微機(jī)資源開銷的數(shù)碼管顯示的驅(qū)動(dòng)電路。為解決該技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，包括單片微機(jī)、鎖存器、數(shù)碼管等結(jié)構(gòu)，其特征是，單片微機(jī)通過控制總線控制鎖存地址信號(hào)的鎖存器及鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)的鎖存器將地址總線和數(shù)據(jù)總線分別鎖存， 使單片微機(jī)的地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)作用于數(shù)碼管，其中，每根地址信號(hào)線控制單個(gè)數(shù)碼管的公共控制端，數(shù)據(jù)信號(hào)線則控制所述所有數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，單片微機(jī)(Ul)為AT89C51，其帶有外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口，其數(shù)據(jù)總線和低地址總線共用PO 口。鎖存器(似)輸入端被地址鎖存信號(hào)(ALE) 控制，鎖存地址信號(hào)，輸出端分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端。鎖存器(U 3)被寫控制信號(hào)(WR)控制，鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)，輸出端的數(shù)據(jù)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)芯片(TO)后控制數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端；鎖存器(U2、U;3)的芯片使能引腳都被單片微機(jī)的選通控制信號(hào)(CS) 控制。作為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式，單片微機(jī)(U9)為S3C44B0X ARM處理器。鎖存器(UlO)鎖存單片微機(jī)(U9)低8位的數(shù)據(jù)信號(hào)，鎖存器(Ull、Ui;3)并列使用，鎖存單片微機(jī)(U9)的16位地址信號(hào)，三者都被寫控制信號(hào)(WR)信號(hào)控制，三者的芯片使能端均與單片微機(jī)(U9)的NGCSO信號(hào)腳相連。鎖存器(U11、U13)輸出的地址信號(hào)分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端。鎖存器(UlO)輸出端的數(shù)據(jù)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)芯片(UU)后控制數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)碼管控制電路接口簡(jiǎn)單，采用存儲(chǔ)總線接口 ；占用微機(jī)資源極少，實(shí)際只占用單片微機(jī)1條輸入輸出線即選通控制CS線； 可擴(kuò)展性強(qiáng)，極易擴(kuò)展到控制和單片微機(jī)地址總線寬度相同數(shù)量的數(shù)碼管；軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單， 通過單片微機(jī)寫外部存儲(chǔ)器指令即可完成對(duì)相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示控制；采用通用74系列芯片，整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，極大降低成本。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成框圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)原理一框圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)原理二框圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一原理圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型利用兩路鎖存器分別鎖存一個(gè)單片微機(jī)寫外部存儲(chǔ)器周期內(nèi)的地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，每一條經(jīng)過鎖存后的地址信號(hào)線控制一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端。數(shù)據(jù)信號(hào)線控制每個(gè)數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端共8個(gè)引腳。這樣，地址信號(hào)線即可以控制數(shù)據(jù)信號(hào)線上的信號(hào)具體作用在某一個(gè)數(shù)碼管上，對(duì)應(yīng)到單片微機(jī)的軟件控制程序，則是向單片微機(jī)對(duì)應(yīng)的外部存儲(chǔ)空間寫入數(shù)據(jù)的操作。如附
圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)框圖。A代表單片微機(jī)，Ll代表鎖存地址信號(hào)的鎖存器，因?yàn)?4系列的數(shù)據(jù)鎖存器為8位，為了滿足16位、32位單片微機(jī)控制更多數(shù)碼管的需要，可以用2片，4片數(shù)據(jù)鎖存器并列使用，因此Ll可以代表不只一片鎖存器。L2 代表鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)的鎖存器，因?yàn)閿?shù)碼管信號(hào)引腳為8個(gè)，所以L2表示1片鎖存器。B代表數(shù)碼管電流驅(qū)動(dòng)電路部分，不涉及譯碼等數(shù)字信號(hào)處理操作，可以選擇三極管或者數(shù)字驅(qū)動(dòng)芯片等。AB表示地址總線，CB表示控制總線，DB表示數(shù)據(jù)總線，Si，S2，S3，S4，S5，S6， S7，S8代表8只數(shù)碼管。附
圖1表示，單片微機(jī)通過CB控制Ll和L2在合適的時(shí)間將AB 和DB分別鎖存，然后作用于數(shù)碼管陣列。這樣的連接方式即是單片微機(jī)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)總線連接方式。這種連接方式作用下的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，即使單片微機(jī)需要控制多個(gè)數(shù)碼管，其被占用的實(shí)際輸入輸出口也僅僅為1條選通信號(hào)線，其他的輸入輸出口可以無(wú)條件被復(fù)用，而不至于干擾數(shù)碼管，從而使單片微機(jī)的資源消耗降低到最低點(diǎn)。而且因?yàn)閿?shù)據(jù)鎖存器的工作特征，在某些特定的應(yīng)用狀況下，如要求單個(gè)數(shù)碼管顯示的內(nèi)容相同時(shí)，單片微機(jī)也不需要定時(shí)刷新數(shù)碼管的顯示，這樣可以極大的減少單片微機(jī)硬件和軟件資源消耗。另外，根據(jù)數(shù)碼管共陰極或者共陽(yáng)極屬性要求，用戶可以自行通過軟件設(shè)置地址信號(hào)線控制的公共控制端高或者低電平、數(shù)據(jù)信號(hào)線控制的信號(hào)端高或者低電平有效，從而避開不同極性種類數(shù)碼管的不同的硬件電路設(shè)計(jì)要求，增加硬件電路的可重復(fù)利用率。[0016]目前單片微機(jī)的外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口有兩種模式。[0017]第一種模式是地址線和數(shù)據(jù)線部分復(fù)用，典型的如51系列和AVR系列8位單片微機(jī)，它們另外提供ALE信號(hào)，用以區(qū)分同一物理信號(hào)線上的地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。附圖2所示即為此模式，CS表示鎖存器芯片選通控制信號(hào)，WR表示寫控制信號(hào)，ALE表示地址鎖存信號(hào)。在一個(gè)外部存儲(chǔ)器寫周期內(nèi)，復(fù)用總線部分接口上傳輸?shù)男盘?hào)前半周期為地址信號(hào)， ALE控制Ll將其鎖存，后半周期為數(shù)據(jù)信號(hào)，WR控制L2將其鎖存，這樣，地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別鎖存，使它們能同時(shí)作用于數(shù)碼管陣列，從而使對(duì)數(shù)碼管的操作映射成單片微機(jī)的外部存儲(chǔ)器寫操作。[0018]如附圖4所示為該第一種實(shí)施方式原理圖。該圖是一種地址線和數(shù)據(jù)線部分復(fù)用模式的8位單片微機(jī)控制8個(gè)數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì)，其中Ul為AT89C51，帶外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口，其數(shù)據(jù)總線和低地址總線共用PO 口。U2，U3均為鎖存器74LS373，U2被ALE信號(hào)控制， 鎖存地址信號(hào)，U3被WR信號(hào)控制，鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)。它們兩者的芯片使能端都被CS信號(hào)控制。因?yàn)?個(gè)數(shù)碼管顯示的電流需求較大，所以在其中增加一顆驅(qū)動(dòng)芯片74LS244驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管U5。U2的輸出分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端。TO的輸出連接到數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端。Sl和S2為2對(duì)4聯(lián)數(shù)碼管組合共8個(gè)單管。假設(shè)數(shù)碼管為共陰極管，則8個(gè)數(shù)碼管映射在AT89C51中的存儲(chǔ)地址分別為(X表示不關(guān)心，可以取0或者1)[0019]Sl 第 1 個(gè):0ΧΧΧ, ΧΧΧΧ,ΟΙΙΙ, IlllB[0020]Sl 第 2 個(gè):0XXX, XXXX, 1011，IlllB[0021]Sl 第 3 個(gè):0XXX, XXXX, 1101，IlllB[0022]Sl 第 4 個(gè):0XXX, XXXX, 1110，IlllB[0023]S2 第 1 個(gè):0XXX, XXXX, 1111，OlllB[0024]S2 第 2 個(gè):0XXX, XXXX, 1111，1011Β[0025]S2 第 3 個(gè):0XXX, XXXX, 1111，1101Β[0026]S2 第 4 個(gè):0XXX, XXXX, 1111，1110Β[0027]AT89C51可以通過寫外部存儲(chǔ)器的指令操作數(shù)碼管的顯示。假設(shè)操作S2的第二個(gè)數(shù)碼管全部段位和點(diǎn)都顯示，則AT89C51的匯編命令為[0028]MOV A, #FFH ；顯示字符代碼[0029]MOV DPTR, #7FFBH ；S2第2個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的地址單元[0030]MOVX iDPTR, A ；數(shù)據(jù)寫入[0031]第二種模式是地址線和數(shù)據(jù)線徹底分離，典型的如ARM系列32位單片微機(jī)，這種單片微機(jī)無(wú)需另外提供ALE信號(hào)區(qū)分物理線上的信號(hào)屬性。附圖3所示即為此模式，在一個(gè)外部存儲(chǔ)器寫周期內(nèi)，地址和數(shù)據(jù)總線接口上的信號(hào)分別被WR控制鎖存到Ll和L2上。 單片微機(jī)即可以通過寫存儲(chǔ)器的方式操作數(shù)碼管。[0032]如附圖5所示為該第二種實(shí)施方式原理圖。該圖是一種數(shù)據(jù)和地址總線分離的32 位單片微機(jī)控制16個(gè)數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì)，U9為S3C44B0XARM處理器，其地址總線有25條， 數(shù)據(jù)總線有32條，圖中只繪出其外接存儲(chǔ)器部分接口包括全部地址總線，16條數(shù)據(jù)總線， 一條選通信號(hào)線，一條寫控制信號(hào)線，其地址總線和數(shù)據(jù)總線徹底分離。U10，U11，U13均為鎖存器，型號(hào)為74HC573，因?yàn)镾3C44B0X的工作頻率較高，軟件設(shè)計(jì)時(shí)注意調(diào)整其寫外部存儲(chǔ)器速度以匹配74HC573的工作速度。UlO用于鎖存低8位的數(shù)據(jù)信號(hào)，U11，U13并列使用， 用于鎖存16位地址信號(hào)，三者都被S3C44B0X的WR信號(hào)控制，芯片選通端均與S3C44B0X的 NGCSO信號(hào)腳相連。U12選用驅(qū)動(dòng)電流較大的UL擬803為16個(gè)數(shù)碼管提供工作電流。Ul 1， U13的輸出分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端。UlO的輸出經(jīng)過U12后連接到數(shù)碼管的7 段位端和點(diǎn)控制端。S3，S4, S5和S6為4對(duì)4聯(lián)數(shù)碼管組合共16個(gè)單管。假設(shè)數(shù)碼管為共陰極管，則16個(gè)數(shù)碼管映射在S3C44B0X中的存儲(chǔ)地址分別為(X表示不關(guān)心，可以取0或者1)[0033]Sl 第 1 個(gè):X, XXXX, ΧΧΧΧ,ΟΙΙΙ, 1111，1111，IlllB[0034]Sl 第 2 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1011，1111，1111，IlllB[0035]Sl 第 3 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1101，1111，1111，IlllB[0036]Sl 第 4 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1110，1111，1111，IlllB[0037]S2 第 1 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111,0111,1111，IlllB[0038]S2 第 2 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1011，1111，IlllB[0039]S2 第 3 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1101，1111，IlllB[0040]S2 第 4 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1110，1111，IlllB[0041]S3 第 1 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1111,0111，IlllB[0042]S3 第 2 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1111，1011，IlllB[0043]S3 第 3 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1111，1101，IlllB[0044]S3 第 4 個(gè):X, XXXX, XXXX, 1111，1111，1110，IlllB[0045]54第 1個(gè):Χ, ΧΧΧΧ, ΧΧΧΧ, 1111,1111,1111,OlllB[0046]S4 第 2 個(gè):Χ, ΧΧΧΧ, ΧΧΧΧ, 1111，1111，1111，1011Β[0047]S4 第 3 個(gè):Χ, ΧΧΧΧ, ΧΧΧΧ, 1111,1111,1111,1101Β[0048]S4 第 4 個(gè):Χ, ΧΧΧΧ, ΧΧΧΧ, 1111，1111，1111，1110Β[0049]S3C44B0X可以通過寫外部存儲(chǔ)器的指令操作數(shù)碼管的顯示。假設(shè)操作S2的第二個(gè)數(shù)碼管全部位段和點(diǎn)都顯示，則S3C44B0X的匯編命令為[0050]MOV R0, #0xFF ；顯示字符代碼[0051]MOV Rl, #0x0000FBFF ；S2第2個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的地址單元[0052]STR R0, [R1]；數(shù)據(jù)寫入·[0053]本實(shí)用新型利用兩路鎖存器，并通過單片微機(jī)的外接存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口控制兩路鎖存器將單片微機(jī)一個(gè)寫周期內(nèi)地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別鎖存，從而通過寫外部存儲(chǔ)器的方式控制數(shù)碼管顯示。以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)、占用極少的單片微機(jī)輸入輸出資源、整個(gè)模塊非常低的成本完成了多個(gè)數(shù)碼管的顯示控制。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于低成本的家電產(chǎn)品， 工業(yè)控制等產(chǎn)品。當(dāng)然，上述說(shuō)明并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也不限于以上2個(gè)實(shí)例，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化，改型，添加和替換，也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，包括單片微機(jī)、鎖存器、數(shù)碼管，其特征在于單片微機(jī)通過控制總線控制鎖存地址信號(hào)的鎖存器及鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)的鎖存器將地址總線和數(shù)據(jù)總線分別鎖存，使單片微機(jī)的地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)作用于數(shù)碼管，其中，每根地址信號(hào)線控制單個(gè)數(shù)碼管的公共控制端，數(shù)據(jù)信號(hào)線則控制所述所有數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于單片微機(jī)(Ul)為AT89C51 ；鎖存器(U2、U3)型號(hào)為74LS373。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于單片微機(jī)帶外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口，其數(shù)據(jù)總線和低地址總線共用PO 口 ；鎖存器 (U2)輸入端被地址鎖存信號(hào)(ALE)控制，鎖存地址信號(hào)，輸出端分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端；鎖存器(U； )被寫控制信號(hào)(WR)控制，鎖存數(shù)據(jù)信號(hào)，輸出端的數(shù)據(jù)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)芯片(U5)后控制數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端；鎖存器(U2、U3)的芯片使能引腳都被單片微機(jī)的選通控制信號(hào)(⑶)控制。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于單片微機(jī)(U9)為S3C44B0X ARM處理器；鎖存器(U10、Ull、U13)型號(hào)均為74HC573。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于鎖存器(UlO)鎖存單片微機(jī)(U9)低8位數(shù)據(jù)信號(hào)，鎖存器(Ull、Ui;3)并列使用， 鎖存單片微機(jī)(U9)的16位地址信號(hào)，三者都被寫控制信號(hào)(WR)控制，三者的芯片使能端均與單片微機(jī)(U9)的NGCSO信號(hào)腳相連；鎖存器(U11、U13)輸出的地址信號(hào)分別連接到一個(gè)數(shù)碼管的公共控制端；鎖存器(UlO)輸出端的數(shù)據(jù)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)芯片(UU)后控制數(shù)碼管的7段位輸入端和點(diǎn)輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單片微機(jī)存儲(chǔ)總線控制方式的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，包括單片微機(jī)、鎖存器、數(shù)碼管等結(jié)構(gòu)，它利用兩路鎖存器，通過單片微機(jī)的外接存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口控制這兩路鎖存器將單片微機(jī)一個(gè)寫周期內(nèi)地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別鎖存，鎖存后的地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別同時(shí)作用于數(shù)碼管公共控制端和段位輸入端，從而實(shí)現(xiàn)單片微機(jī)通過寫外部存儲(chǔ)器的方式控制數(shù)碼管顯示。本實(shí)用新型控制電路接口簡(jiǎn)單，占用單片微機(jī)資源少，可擴(kuò)展性強(qiáng)，軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通過單片微機(jī)寫存儲(chǔ)器指令即可完成對(duì)相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示控制，整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，極大降低了成本。
文檔編號(hào)G09G3/14GK202307074SQ201120178338
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
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