一種多段位顯示和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種多段位顯示和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的LED驅(qū)動(dòng)電路屬于LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域。其特征在于，該電路包括：3.3V供電電源，1個(gè)MCU控制芯片U1，1個(gè)VFD驅(qū)動(dòng)控制芯片U2，2個(gè)NPN型晶體三極管Q1、Q2，1個(gè)多段位LED數(shù)碼管U3,1個(gè)按鍵矩陣；驅(qū)動(dòng)控制芯片并成功應(yīng)用到LED驅(qū)動(dòng)電路中，具有多個(gè)段位控制輸出，顯示與按鍵掃描分時(shí)復(fù)用，多級(jí)調(diào)亮度功能，串行通信方式。
【專利說(shuō)明】一種多段位顯不和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的LED驅(qū)動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 一種多段位顯示和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的LED驅(qū)動(dòng)電路屬于LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)于段數(shù)較少的如"8"字?jǐn)?shù)碼管，可用一種通用集成芯 片配置好其外圍電路直接驅(qū)動(dòng)（比如74HC595,8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄 存器）。而對(duì)于多段位如"米"字?jǐn)?shù)碼管（此處謹(jǐn)以該器件舉例說(shuō)明，并不代表所有多段位 LED)，其驅(qū)動(dòng)電路采用一種通用集成芯片的一般很少，且電源電壓為3. 3V的就更加難以尋 找。所以一般情況下，均采用如圖1所示電路來(lái)驅(qū)動(dòng)多段位LED，以驅(qū)動(dòng)"米"字?jǐn)?shù)碼管舉例 說(shuō)明，其段數(shù)為PA?PDP共計(jì)15段，其位數(shù)為2位（若要顯示字符的位數(shù)更多，其個(gè)數(shù)則 相應(yīng)增加）。這里采用三個(gè)通用集成芯片74HC595 (此處謹(jǐn)以該器件舉例說(shuō)明）級(jí)聯(lián)來(lái)驅(qū)動(dòng) 2位15段的"米"字?jǐn)?shù)碼管。
[0003] 其連接順序：U1的ST-CP引腳分別與U2、U3、U4的ST-CP引腳相連，此引腳定義為 存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入；U1的SH-CP引腳分別與U2、U3、U4的SH-CP引腳相連，此引腳定義為 移位寄存器時(shí)鐘輸入；U1的DS引腳與U2的DS引腳相連，U2的Q7,引腳與U3的DS引腳 相連，U 3的Q7'引腳與U4的DS弓丨腳相連，其中DS弓|腳定義為串行數(shù)據(jù)輸入，Q7'引腳定 義為串行數(shù)據(jù)輸出；U2、U3、U4的引腳:石妄連接在一起并與GND(電源地）相連，引腳定義為 輸出有效（低電平）；U2、U3、U4的引腳|獲連接在一起并與VCC(電源）相連，引腳定義為 數(shù)據(jù)不清除；112與U3的引腳Q1?Q7以及U2的引腳Q0分別與U5的數(shù)碼管的段腳一一對(duì) 應(yīng)，引腳定義為并行數(shù)據(jù)輸出；IJ4的Q1引腳與Q2的基極電阻R18相連，U4的Q2引腳與Q1 的基極電阻R16相連，引腳定義為并行數(shù)據(jù)輸出（這里用作晶體管的基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)）；S1與 U1的K1引腳連接，S2與U1的K2引腳連接（實(shí)際按鍵增加時(shí)，其I/O 口相應(yīng)增加）。
[0004] 其工作原理簡(jiǎn)述如下：若要顯示字符時(shí)，則先對(duì)MCU的SH-CP引腳以及DS引腳編 程，移位寄存器在SH-CP引腳上升沿時(shí)采集數(shù)據(jù)，每次發(fā)送的8位數(shù)據(jù)由MCU的DS引腳按 照時(shí)序逐步發(fā)送到U2的DS引腳，數(shù)據(jù)再?gòu)腢2的Q7'串行輸出口到U3的DS引腳，U3和U4 的傳輸同理，直至傳到U4移位寄存器才完成了一個(gè)8位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；接下來(lái)的數(shù)據(jù)按照同 樣的方式進(jìn)行傳輸直至每個(gè)移位寄存器接收到預(yù)定的數(shù)據(jù)流。需要按照順序移入3組 8位 數(shù)據(jù)Dl、D2、D3, U2、U3、U4分別接收D3、D2、D1并保持這三組數(shù)據(jù)；接收完成后對(duì)MCU的 ST-CP引腳編程，存儲(chǔ)寄存器在ST-CP引腳上升沿時(shí)采集數(shù)據(jù)，發(fā)出一組ST-CP時(shí)鐘信號(hào)后， U2、U3、U4存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到并行總線上，此時(shí)就能在數(shù)碼管上顯示設(shè)計(jì)的字符。
[0005] 方案缺陷：
[0006] 1.實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜，其中U2、U3、U4三個(gè)74HC595必不可少，且位數(shù)增加時(shí)還會(huì)擴(kuò)展 個(gè)數(shù)；
[0007] 2.數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)幾級(jí)才能到達(dá)終端，速度有一定損失，這種方式并不能很好的發(fā) 揮16位及以上MCU的優(yōu)勢(shì)；
[0008] 3.對(duì)于需要手動(dòng)改變顯示值的應(yīng)用場(chǎng)合，只能單獨(dú)使用MCU的I/O 口，占用了一定 的硬件資源；
[0009] 4.對(duì)于需要調(diào)節(jié)顯示亮度的場(chǎng)合，此方案只能通過(guò)變更限流電阻來(lái)調(diào)整，且每調(diào) 整一次都需要改變一次電阻值；
[0010] 5.數(shù)量過(guò)多的分立器件在電路板上將占用很大面積，并可能造成布線難度加大；
[0011] 6.數(shù)量過(guò)多的分立器件勢(shì)必造成故障率上升，出故障時(shí)增加了維修的難度，或難 以維修。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本實(shí)用新型方案是采用VFD (真空熒光顯示屏）行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的驅(qū)動(dòng)集成芯片并成 功應(yīng)用到LED驅(qū)動(dòng)電路中，其一般具有多個(gè)段位控制輸出，顯示與按鍵掃描分時(shí)復(fù)用，多級(jí) 調(diào)亮度功能，串行通信方式，其應(yīng)用電路圖如圖2所示。整個(gè)電路電源電壓為3. 3V，這樣可 以滿足絕大多數(shù)高性能高速M(fèi)CU的需要低電源供電的場(chǎng)合。驅(qū)動(dòng)芯片U2與U1 (MCU)通過(guò) 串行方式通訊（一般是SPI雙工模式），這里定義U1為主機(jī)模式，U2為從機(jī)模式。
[0013] -種多段位顯示和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該電路包括： 3· 3V供電電源，1個(gè)MCU控制芯片Ul，1個(gè)VFD驅(qū)動(dòng)控制芯片U2, 2個(gè)NPN型晶體三極管Q1、 Q2,1個(gè)多段位LED數(shù)碼管U3, 1個(gè)按鍵矩陣；
[00M] U2接收按鍵矩陣的信息；U2的第30引腳VEE接3. 3V電源的地端；Q1的基極接U2 的第42引腳；Q1的集電極接U3的第16引腳；Q2的基極接U2的第41引腳；Q2的集電極接 U3的第11引腳；
[0015] U2與U1通過(guò)串行方式通訊，
[0016] 其連接順序：U1的MIS0腳與U2的D0UT連接，此引腳為主輸入從輸出；U1的M0SI 腳與U2的DIN連接，此引腳為主輸出從輸入；U1的CLK腳與U2的CLK連接，此引腳為時(shí)鐘 信號(hào)并由U1提供時(shí)鐘頻率；U1的NSS腳與U2的STB連接，此引腳為片選；
[0017] U2的SG/KS或SG/GR引腳分別與U3的數(shù)碼管的段腳一一對(duì)應(yīng)；U2的GR1引腳與 Q1的基極電阻R7相連，U2的GR2引腳與Q2的基極電阻R9相連，D0UT為N溝道開(kāi)漏輸出， 連接R1做上拉電阻；U 2的0SC引腳連接R2用作調(diào)整時(shí)鐘頻率。
[0018] 方案優(yōu)勢(shì)：
[0019] 1·硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，只需一片芯片即可完成顯示、讀按鍵兩個(gè)功能；
[0020] 2_軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，寫顯示的字符內(nèi)容時(shí)可一次性完成，充分發(fā)揮了 W位及以 上MCU的速度優(yōu)勢(shì)；
[0021] 3.分時(shí)復(fù)用功能大大節(jié)省了 MCU的I/O硬件資源；
[0022] 4.芯片內(nèi)置多級(jí)調(diào)光功能；
[0023] 5.諸多功能集成在一個(gè)芯片上，會(huì)大大縮小電路板面積，便于布線；
[0024] 6_同時(shí)方便了維修，出故障時(shí)可迅速鎖定故障點(diǎn)，使維修簡(jiǎn)單易行。'

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1常規(guī)的多段位LED驅(qū)動(dòng)電路
[0026] 圖2本實(shí)用新型電路

【具體實(shí)施方式】
[0027] 其連接順序：U1的MIS0腳與U2的DOUT連接，此引腳定義為主輸入從輸出；U1的 MOSI腳與U2的DIN連接，此引腳定義為主輸出從輸入；U1的CLK腳與U2的CLK連接，此引 腳定義為時(shí)鐘信號(hào)并由U1提供時(shí)鐘頻率；U1的NSS腳與U2的STB連接，此引腳定義為片 選。按鍵S1經(jīng)過(guò)電阻R4與K2相連，按鍵S2經(jīng)過(guò)電阻R3與K1相連（實(shí)際按鍵可擴(kuò)展為 按鍵矩陣，可如圖中所示電路在U 2的SG/KS (或SG/GR)引腳上引出一對(duì)按鍵，一個(gè)接在SP1 點(diǎn)，另一個(gè)接在SP2點(diǎn)，此處謹(jǐn)以一對(duì)按鍵舉例說(shuō)明）；U2的SG/KS (或SG/GR)引腳SG6? SG20(實(shí)際還可驅(qū)動(dòng)更多的段位）分別與U3的數(shù)碼管的段腳一一對(duì)應(yīng)；U2的GR1引腳與Q1 的基極電阻R7相連，U2的GR2引腳與Q2的基極電阻R9相連，引腳定義為晶體管的基極驅(qū) 動(dòng)信號(hào)；特別強(qiáng)調(diào)的是：D〇UT為N溝道開(kāi)漏輸出，需要引入R1做上拉電阻；R2用作調(diào)整時(shí) 鐘頻率；此類芯片用作驅(qū)動(dòng)VFD時(shí)需要接入負(fù)電壓VEE，而本方案用作驅(qū)動(dòng)LED故不需要負(fù) 電壓，將其接至電源地即可。
[0028] 其工作原理為：顯示時(shí)，先發(fā)送數(shù)據(jù)設(shè)置命令，這里一般設(shè)置顯示模式；再發(fā)送地 址設(shè)置命令，向芯片內(nèi)存地址寫入預(yù)置數(shù)據(jù)流，因?yàn)榇祟愋酒哂械刂愤f增功能，所以只要 設(shè)置好首地址，可連續(xù)寫入數(shù)據(jù)（如32位MCU則可直接一次性寫入32位數(shù)據(jù)），這里就 可以直接設(shè)置好預(yù)顯示的字符以及預(yù)點(diǎn)亮的位；然后發(fā)送顯示模式設(shè)置命令，設(shè)置好需要 用到的段位數(shù)量；最后發(fā)送顯示控制命令，就可以在LED上看到設(shè)計(jì)的字符。按鍵讀取時(shí)， 可通過(guò)與顯示部分共用硬件的方式實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用，芯片在整個(gè)顯示周期結(jié)束后進(jìn)行按鍵掃 描，此時(shí)可讀取按鍵狀態(tài)。只需發(fā)送數(shù)據(jù)設(shè)置命令，設(shè)置為讀按鍵數(shù)據(jù)模式，就可以知道被 響應(yīng)的按鍵,從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示字符更改或其它形式變更的功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種多段位顯示和按鍵掃描分時(shí)復(fù)用的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該電路包括： 3. 3V供電電源，1個(gè)MCU控制芯片Ul，l個(gè)VFD領(lǐng)域?qū)Ｓ眉尚酒琔2,2個(gè)NPN型晶體三極 管Ql、Q2,1個(gè)多段位LED數(shù)碼管U3, 1個(gè)按鍵矩陣； U2接收按鍵矩陣的信息；U2的第30引腳VEE接3. 3V電源的地端；Q1的基極接U2的 第42引腳；Q1的集電極接U3的第16引腳；Q2的基極接U2的第41引腳；Q2的集電極接U3 的第11引腳； U2與U1通過(guò)串行方式通訊， 其連接順序：U1的MISO腳與U2的DOUT連接，此引腳為主輸入從輸出；U1的MOSI腳與 U2的DIN連接，此引腳為主輸出從輸入；U1的CLK腳與U2的CLK連接，此引腳為時(shí)鐘信號(hào) 并由U1提供時(shí)鐘頻率；U1的NSS腳與U2的STB連接，此引腳為片選； U2的SG/KS或SG/GR引腳分別與U3的數(shù)碼管的段腳一一對(duì)應(yīng)；U2的GR1引腳與Q1的 基極電阻R7相連，U2的GR2引腳與Q2的基極電阻R9相連，DOUT為N溝道開(kāi)漏輸出，連接 R1做上拉電阻；U2的OSC引腳連接R2用作調(diào)整時(shí)鐘頻率。
【文檔編號(hào)】G09G3/14GK204087752SQ201420451015
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】孫本新, 王勇 申請(qǐng)人:北京匯能精電科技股份有限公司