本發(fā)明涉及一種主要用于數(shù)碼管驅(qū)動顯示的數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示電路裝置，尤其是動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管的顯示電路裝置。

背景技術(shù)：

在電子技術(shù)中，由LED數(shù)碼管顯示0～9的數(shù)是常用的顯示技術(shù)。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管顯示時，可用LCD(液晶)，也可用LED數(shù)碼管顯示0～9的數(shù)。LED數(shù)碼管常用的顯示裝置通常利用單片機(jī)控制的數(shù)碼管LED顯示電路。數(shù)碼管要正常顯示就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼。根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)驅(qū)動顯示方式和動態(tài)驅(qū)動顯示方式兩類。①靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指將公共端接到電源正極或者電源地上，每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來驅(qū)動，實際應(yīng)用時必須增加驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。長時間靜態(tài)驅(qū)動時的電流最大值，如果超過此值，將導(dǎo)致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。②要顯示多個LED數(shù)碼管，采用鎖存器來擴(kuò)展端口，一個數(shù)碼管就需要一個鎖存器。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。基本的用單片機(jī)來驅(qū)動的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由7個條狀的發(fā)光二極管(LED)按日字形排列而成的，通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字，可實現(xiàn)數(shù)字"0～9"及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點，增加了1個點狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由8個LED組成，分別把這些發(fā)光二極管命名為"a,b,c,d,e,f,g,dp"的排列順序。動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，即連接方式是各LED數(shù)碼管的各段發(fā)光二級管（即a、b、c、d、e、f、g、dp各段）分別對應(yīng)a、b、c、d、e、f、g、dp各段共同接在一個8位I/O口上，而用另外的位選通控制I/O線來控制各段的公共極COM（即數(shù)碼管的共陽極或共陰極）。另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，就可以顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms。動態(tài)掃描驅(qū)動利用人眼的特性，分時進(jìn)行LED數(shù)碼管驅(qū)動，人眼感受的是有效亮度的平均值。其優(yōu)點是驅(qū)動芯片少，電路簡單，成本低。因此在實際使用中，通常都是采用動態(tài)顯示驅(qū)動的方法。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極，即是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。而共陰極點或共陽極點分別由另一個8位I/O口控制；也可采用并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示電路，通常，需要擴(kuò)展器件管腳的較多，價格較高。由于數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路占用單片機(jī)的I/O口較多，單片機(jī)要完成數(shù)碼管的譯碼、掃描等任務(wù)，負(fù)擔(dān)較重，大尺寸數(shù)碼管顯示時出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。

所有數(shù)碼管各自的公共極COM由各自獨立的位選通控制I/O線控制。當(dāng)需要某個數(shù)碼管顯示某一字型碼時，單片機(jī)先將其各段顯示的段碼送出，然后送出該位的位碼（即單片機(jī)對位選通COM端選通），這就將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會點亮。通過分時輪流發(fā)送段碼，再分時掃描控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每個數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二級管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各個數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，要顯示的數(shù)碼管數(shù)量多，用靜態(tài)驅(qū)動則需要增加相同數(shù)量的鎖存器，用動態(tài)驅(qū)動則程序在掃描頻率確定的前提下，需要減少掃描占用的時間才能為程序處理其他事務(wù)留出足夠的處理時間。當(dāng)相應(yīng)的端口變成低電平時，相應(yīng)的位可以吸入電流。單片機(jī)的P0口輸出的數(shù)據(jù)相當(dāng)于將數(shù)碼管不要顯示的數(shù)字段對地短路，這樣數(shù)碼管就會顯示需要的數(shù)字。+5V通過IN4148二極管和驅(qū)動三極管給數(shù)碼管相應(yīng)的位供電，這時只要P0口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。因為要顯示兩位不同的數(shù)字，所以必須用動態(tài)掃描的方法來實現(xiàn)，就是先個位顯示1毫秒，再十位顯毫秒，不斷循環(huán)，這樣只要掃描時間小于1/50秒，就會因為人眼的視覺殘留效應(yīng)，看到兩位不同的數(shù)字穩(wěn)定顯示。動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但如果驅(qū)動電路有故障，長時間將大電流加在數(shù)碼管上，將導(dǎo)致數(shù)碼管燒傷、亮度嚴(yán)重衰減、壽命縮短、出現(xiàn)顯示混亂現(xiàn)象，甚至損壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種能夠減少掃描占用時間，使用壽命長，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低的動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管的顯示電路裝置。

本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到，一種動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管的顯示電路裝置，包括：由多個數(shù)碼管和分別鎖存對應(yīng)連接數(shù)碼管段的碼鎖存器，其特征在于：多個數(shù)碼管共用一個位碼控制線，段碼不同的幾個數(shù)碼管COM端由一個位選通控制I/O線控制，由不同的鎖存器進(jìn)行段碼的鎖存；所有數(shù)碼管的連接分為多組數(shù)碼管，1～5個數(shù)碼管稱為一組，位碼數(shù)據(jù)由單片機(jī)送入鎖存器，分別鎖存對應(yīng)連接的數(shù)碼管的段碼，某組數(shù)碼管通過段碼驅(qū)動電路顯示為靜態(tài)驅(qū)動，多組數(shù)碼管在位碼驅(qū)動電路對應(yīng)的位碼控制下分別導(dǎo)通顯示為動態(tài)驅(qū)動，一組數(shù)碼管共用另一個位碼控制線，一組數(shù)碼管的段碼用上一組數(shù)碼管的鎖存器進(jìn)行分時鎖存，下一組數(shù)碼管再用一個位碼控制線控制，以此類推，構(gòu)成多組數(shù)碼管的動靜態(tài)驅(qū)動掃描電路，組數(shù)碼管在共同的位碼控制下同時點亮。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。

減少了掃描占用時間。多個數(shù)碼管共用一個位碼控制線，段碼不同的幾個數(shù)碼管COM端由一個位選通控制I/O線控制，由不同的鎖存器進(jìn)行段碼的鎖存。另外一組數(shù)碼管共用另一個位碼控制線，而該組數(shù)碼管的段碼用上一組數(shù)碼管的鎖存器進(jìn)行分時鎖存。下一組數(shù)碼管再用一個位碼控制線控制，這樣類推，可以構(gòu)成多組數(shù)碼管的動靜態(tài)驅(qū)動掃描電路，通過調(diào)整一組數(shù)碼管的數(shù)量及位碼控制線的數(shù)量，可以達(dá)到同時兼顧靜態(tài)驅(qū)動及動態(tài)驅(qū)動的各自優(yōu)勢，又減少了掃描占用的時間。解決了要顯示的數(shù)碼管數(shù)量多，用靜態(tài)驅(qū)動需要增加相同數(shù)量的鎖存器，用動態(tài)驅(qū)動則程序在掃描頻率確定的前提下，需要減少掃描占用的時間才能為程序處理其他事務(wù)留出足夠的處理時間不足。

使用壽命長，能夠節(jié)省大量的I/O端口。本發(fā)明是結(jié)合靜態(tài)驅(qū)動與動態(tài)驅(qū)動的優(yōu)勢，形成本發(fā)明，給出一種實用的顯示驅(qū)動方式。采用一組數(shù)碼管共用另一個位碼控制線，一組數(shù)碼管的段碼用上一組數(shù)碼管的鎖存器進(jìn)行分時鎖存，下一組數(shù)碼管再用一個位碼控制線控制，節(jié)省了大量的I/O端口，克服了現(xiàn)有技術(shù)長時間將大電流加在數(shù)碼管上，將導(dǎo)致數(shù)碼管燒傷、亮度嚴(yán)重衰減、壽命縮短、出現(xiàn)顯示混亂現(xiàn)象，甚至損壞問題。

功耗更低。本發(fā)明采用稱為一組數(shù)碼管的多個數(shù)碼管，位碼數(shù)據(jù)由單片機(jī)送入鎖存器，分別鎖存對應(yīng)連接的數(shù)碼管的段碼，某組數(shù)碼管通過段碼驅(qū)動電路顯示為靜態(tài)驅(qū)動，功耗更低。解決了現(xiàn)有技術(shù)需要擴(kuò)展器件管腳較多，數(shù)碼管驅(qū)動顯示電路占用單片機(jī)的I/O口較多，單片機(jī)要完成數(shù)碼管的譯碼、掃描等任務(wù)，負(fù)擔(dān)較重的缺陷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管顯示電路的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管顯示電路的完整電路圖。

圖3是段碼鎖存電路。

圖4是位碼鎖存電路。

圖5是位碼驅(qū)動電路。

下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。

具體實施方式

參閱圖1。在動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管顯示電路中，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線P0.0～P0.7電連接位碼1鎖存器、位碼2鎖存器…位碼m鎖存器，完成段碼數(shù)據(jù)傳輸及鎖存。具體操作如下：單片機(jī)首先發(fā)送數(shù)據(jù)給位碼鎖存，使位碼驅(qū)動無效，不選通點亮任意一只數(shù)碼管。單片機(jī)根據(jù)每只數(shù)碼管的定義發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，第一組數(shù)碼管、N11數(shù)碼管需要顯示的數(shù)據(jù)通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼1鎖存器中，N12數(shù)碼管需要顯示的數(shù)據(jù)通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼2鎖存器中，依次類推。N1n數(shù)碼管需要顯示的數(shù)據(jù)通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼n鎖存器中，以上的有限個段碼傳輸在微秒級的時間內(nèi)完成，然后將第1行的選通信號通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在位碼1鎖存器中，經(jīng)過位碼1驅(qū)動將點亮對應(yīng)的N11、N12、···、N1n數(shù)碼管，位碼1鎖存器的第1行的選通信號在1～2ms選通有效后再通過P0.0～P0.7傳輸置為無效信號，則N11、N12、····N1n數(shù)碼管不予選通，N11、N12、···、N1n數(shù)碼管通過人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二級管的余輝效應(yīng)顯示，同理，下一時刻，第二組數(shù)碼管N21、N22、···、N2n，通過段碼1鎖存器、段碼2鎖存器、···段碼n鎖存器鎖存顯示數(shù)據(jù)，位碼1鎖存器的第2行選通信號有效，第二組數(shù)碼管顯示1～2ms后位碼信號無效，通過人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二級管的余輝效應(yīng)繼續(xù)顯示。在程序周期允許的時間內(nèi)可以進(jìn)行類似多組數(shù)碼管的顯示。

參閱圖2。動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管顯示電路的完整電路圖。在以下描述的實施例中，動靜態(tài)驅(qū)動掃描多組LED數(shù)碼管的顯示電路裝置包括：采用多個數(shù)碼管和分別鎖存對應(yīng)連接數(shù)碼管段的碼鎖存器，多個數(shù)碼管共用一個位碼控制線，段碼不同的幾個數(shù)碼管COM端由一個位選通控制I/O線控制，由不同的鎖存器進(jìn)行段碼的鎖存；所有數(shù)碼管的連接分為多組數(shù)碼管，1～5個數(shù)碼管稱為一組，位碼數(shù)據(jù)由單片機(jī)送入鎖存器，分別鎖存對應(yīng)連接的數(shù)碼管的段碼，某組數(shù)碼管通過段碼驅(qū)動電路顯示為靜態(tài)驅(qū)動，多組數(shù)碼管在位碼驅(qū)動電路對應(yīng)的位碼控制下分別導(dǎo)通顯示為動態(tài)驅(qū)動，一組數(shù)碼管共用另一個位碼控制線，一組數(shù)碼管的段碼用上一組數(shù)碼管的鎖存器進(jìn)行分時鎖存，下一組數(shù)碼管再用一個位碼控制線控制，以此類推，構(gòu)成多組數(shù)碼管的動靜態(tài)驅(qū)動掃描電路，組數(shù)碼管在共同的位碼控制下同時點亮。

用于鎖存每組數(shù)碼管分別對應(yīng)的段碼的鎖存器D1～D5為74HC273鎖存器。段碼不同的數(shù)據(jù)由單片機(jī)的數(shù)據(jù)線P0.0～P0.7送入鎖存器D1～D5，由鎖存器D1～D5進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。單片機(jī)分時將段碼數(shù)據(jù)依次輸入鎖存器D1～D5，D1～D5，段碼不同的幾個數(shù)碼管COM端由一個位選通控制I/O線控制，由不同的鎖存器進(jìn)行段碼的鎖存；鎖存器D1～D5分別鎖存對應(yīng)連接數(shù)碼管的段碼，數(shù)碼管組在共同的位碼控制下同時點亮。

所有數(shù)碼管的連接分為多組數(shù)碼管，1～5個數(shù)碼管稱為一組，共用一個位碼控制線，位碼數(shù)據(jù)由單片機(jī)送入鎖存器，分別鎖存對應(yīng)連接的數(shù)碼管的段碼。某組數(shù)碼管通過段碼驅(qū)動電路顯示為靜態(tài)驅(qū)動，多組數(shù)碼管在位碼驅(qū)動電路對應(yīng)的位碼控制下分別導(dǎo)通顯示為動態(tài)驅(qū)動，一組數(shù)碼管共用另一個位碼控制線，一組數(shù)碼管的段碼用上一組數(shù)碼管的鎖存器進(jìn)行分時鎖存，下一組數(shù)碼管再用一個位碼控制線控制，以此類推，構(gòu)成多組數(shù)碼管的動靜態(tài)驅(qū)動掃描電路，組數(shù)碼管在共同的位碼控制下同時點亮。

用于鎖存對應(yīng)某組數(shù)碼管位碼的鎖存器D6，位碼數(shù)據(jù)由單片機(jī)的數(shù)據(jù)線P0.0～P0.7送來，由74HC273進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存，且一次僅一位數(shù)據(jù)線為顯示的有效位，其余為關(guān)閉，以保證其余數(shù)碼管不進(jìn)行數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)更新。

參閱圖3。圖2中關(guān)于段碼鎖存器D1～D5，某組數(shù)碼管的第1位數(shù)碼管如N11的顯示數(shù)據(jù)，通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼1鎖存器中，第2位數(shù)碼管如N12的顯示數(shù)據(jù)，通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼2鎖存器中，依次類推，第5位數(shù)碼管如N15的顯示數(shù)據(jù)，通過P0.0～P0.7傳輸鎖存在段碼5鎖存器中。D1～D5的5個鎖存器的選通鎖存信號分別為P1.0、P1.1、······、P1.4。

參閱圖4。圖2中關(guān)于位碼鎖存器D6。位碼1鎖存器的第1行的選通信號由P0.0的數(shù)據(jù)決定，第2行的選通信號由P0.1的數(shù)據(jù)決定，根據(jù)需要，其有效信號或無效信號會分時鎖存在D6中，而D6鎖存器的選通鎖存信號為P1.5。

參閱圖5。圖2中關(guān)于位碼鎖存器D6的驅(qū)動，即圖2的led-1到LED1的連接根據(jù)電流的要求增加了適當(dāng)?shù)碾娏鞣糯笃骷溆鄉(xiāng)ed到LED也相似。在圖4中可以看到位碼具體某一行的選通信號，而D6作為位碼選通鎖存信號，其驅(qū)動能力不足以帶動一組若干只數(shù)碼管的發(fā)光，因此位碼選通鎖存信號需要進(jìn)行電流放大進(jìn)而驅(qū)動數(shù)碼管組，圖5的MC1413就是起電流放大作用，由它帶動一組數(shù)碼管的顯示。