大尺寸數(shù)碼管特性 - 大尺寸LED數(shù)碼顯示驅動電路設計

　　圖3是型號80011B共陽高亮紅色8英寸數(shù)碼管各字段的組成。A～G 7個段都是由8只發(fā)光二極管串、并聯(lián)而成;DP是小數(shù)點，由3只發(fā)光二極管并聯(lián)而成。單個發(fā)光二極管的正向電壓標準值為2.1 V，極限值為2.5 V;正向電流標準值為20 mA，峰值為100 mA;功耗40 mW。正向電流If(20 mA)是長時間靜態(tài)驅動時的電流最大值，如果超過此值，將導致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。峰值電流Ipeak(100 mA)是動態(tài)驅動時的脈沖電流最大值。80011B的A～G字段的導通電壓為10.5～12.5 V，單管脈沖電流一般選50 mA，超過50 mA后其亮度就不與電流成比例增加了。DP小數(shù)點要串接限流電阻，否則會造成發(fā)光二極管器件損壞。

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　　圖3 80011B各字段的組成

　　2 大尺寸LED數(shù)碼顯示驅動電路設計

　　2.1 電路組成與原理

　　MAX7219工作時，在內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下，實現(xiàn)動態(tài)顯示。DIG0～DIG7引腳接8位數(shù)碼管的公共端，其信號時序見圖4。當輸出數(shù)碼管位選信號DIG0～DIG7某位為低電平時，段碼線SEGA～SEGG和SEGDP輸出數(shù)據(jù)為所要顯示段碼，并驅動共陰極LED，實現(xiàn)8位數(shù)碼管動態(tài)循環(huán)顯示。

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　　圖4 DIG0～DIG7引腳信號時序

　　圖5為8位共陽LED數(shù)碼顯示電路，圖中MAX7219引腳DIG0～DIG7位碼線分別接8片74LS273鎖存器11(CP)腳鎖存控制端，相當于片選信號;段碼線SEGA～SEGG和SEGDP以數(shù)據(jù)總線形式接在8片74LS273觸發(fā)器器的D0～D7輸入端;當DIG0～DIG7片選信號某一位是低電平時，數(shù)據(jù)總線D0～D7為對應的段碼數(shù)據(jù);當片選信號11(CP)腳有一個上升沿，立即鎖存輸入腳的電平狀態(tài)，并立即呈現(xiàn)在輸出腳Q0～Q7上鎖存：DIG0～DIG7片選低電平信號循環(huán)掃描，將要顯示的數(shù)據(jù)段碼，分別送入對應的觸發(fā)器鎖存。

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　　圖5 8位共陽LED數(shù)碼顯示電路

　　ULN2803接收74LS273鎖存器輸出信號，實現(xiàn)對數(shù)碼管的驅動顯示。ULN2803集電極開路輸出口上掛共陽數(shù)碼管的段碼引腳，共陽數(shù)碼管公共引腳接電源正極。當74LS273鎖存器輸出高電平時，ULN2803驅動數(shù)碼管對應段碼亮，反之滅。

　　2.2 電路幾點說明

　　1)數(shù)碼管顯示方式

　　MAX7219在內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下，實現(xiàn)LED數(shù)碼管動態(tài)顯示。在本電路中采用74LS273觸發(fā)器鎖存各數(shù)碼管的段碼驅動信號，當MAX7219動態(tài)掃描完成一個周期后，可通過微處理器，控制MAX7219工作在休眠狀態(tài)，即不工作方式。此時數(shù)碼管為靜態(tài)顯示方式，通過74LS273鎖存的數(shù)據(jù)，由ULN2803驅動數(shù)碼管顯示。電路實現(xiàn)MAX7219間歇工作，只有在數(shù)碼管顯示改變的情況下，啟動MAX7219工作，完成數(shù)據(jù)更新鎖存后，進入不工作狀態(tài)，以節(jié)省功耗。

　　2)數(shù)碼管亮度控制

　　圖5中的數(shù)碼管供電電壓為最大電壓12.5 V，通過微處理器輸出脈寬調(diào)制信號PWM，控制PMOS管，調(diào)整數(shù)碼管供電電壓，實現(xiàn)數(shù)碼管亮度控制。由于數(shù)碼管供電電壓為最大允許電壓，提高了數(shù)碼管工作的安全系數(shù)，采用占空比調(diào)整數(shù)碼管亮度，可靠、方便。同時取消了A～G字段的限流電阻，降低了功耗。

　　3 結束語

　　基于MAX7219芯片的大尺寸LED數(shù)碼顯示驅動電路，保留MAX7219的使用優(yōu)點的同時，實現(xiàn)了在顯示電路作用下的大尺寸數(shù)碼管的動態(tài)顯示，另外驅動電路可通過微處理器輸出的脈寬調(diào)制信號PWM，實現(xiàn)數(shù)碼管得兩度可調(diào)。經(jīng)實驗測試證明該電路工作性能穩(wěn)定，具有很高的實用價值。