Led及數碼管顯示控制電路的製作方法

2023-05-03 07:37:31 4

專利名稱：Led及數碼管顯示控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED及數碼管顯示控制電路。
背景技術：
現有的單片機的I/O口是驅動兩個LED或者數碼管的兩個COM口。例如中國專利號98251181.7、名稱為「單片機控制市電LED霓虹燈」的專利，該專利文獻記載的單片機的I/O口既是每一位輸出連接一路雙向可控矽與一個發光組件。這種一對一的驅動方式是一種很常規的思維方式，容易讓人理解和應用。但是由於單片機的廣泛應用，單片機強大的計算處理功能在這種結構中沒有被充分利用。對於驅動三個LED或驅動數碼管的三個COM口的應用中，傳統的做法仍然需要劃分出單片機的三個管腳來負責控制這三個LED或者數碼管的三個COM口。
在單片機的應用中，應該充分利用其管腳，從而避免管腳的浪費，進而在實現相同的功能的前提下選用管腳更少的單片機，這樣可以很大程度的降低成本。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種LED及數碼管顯示控制電路，這種電路的目的是要利用兩個I/O口來驅動三個LED或驅動數碼管的三個COM口，實現用較少管腳的單片機來控制更多的LED或數碼管的COM，較少管腳的單片機成本低，從而實現低成本和低能耗的目的。
為了解決上述技術問題，本發明公開了一種LED及數碼管顯示控制電路，包括單片機和LED發光元件，其中LED發光元件為為三組，單片機包括驅動三組LED發光元件的輸入/輸出I/O埠。
所述單片機的用來驅動三組LED發光元件輸入/輸出I/O埠為兩個；所述控制電路還包括五個控制三組LED發光元件開關的三極體，其中第一個三極體、第二個三極體、第三個三極體、第五個三極體為PNP三極體，第四個三極體為NPN三極體。
其中第一個三極體的基極連接第一個I/O埠，其集電極連接第一個LED發光元件，其發射極連接第二個三極體的集電極，並連接第五個三極體的發射極和第三個三極體的基極，在第一個三極體與第三個三極體之間串接有起分壓作用的第五個電阻。
第二個三極體的發射極連接電源VDD，其基極連接第四個NPN三極體的集電極，第二個三極體的基極與第四個三極體之間串接有起分壓作用的第二個電阻，第二個三極體的基極同時與連接在電源VDD上的起分壓作用的第四個電阻連接。
第三個三極體的發射極連接電源VDD，其集電極連接第二個LED發光元件。
第四個三極體的發射極接地，其基極分別連接所述單片機的第一個I/O埠和第二個I/O埠，其中與第一個I/O埠連接的支路上串接有第三個電阻，在其與第二個I/O埠連接的支路上串接有第七個電阻。
第五個三極體的基極連接第二個I/O埠，其集電極連接第三個LED發光元件。
優選地所述第一個三極體與第一個I/O埠之間連接有起限流作用的第一個電阻。
優選地所述第五個三極體與第二個I/O埠之間連接有起限流作用的第八個電阻。
優選地所述LED發光元件為LED發光二極體。
優選地三個LED發光二極體所在支路上串接有分壓電阻。
優選地所述LED發光元件為數碼管，所述第一個三極體的集電極、第三個三極體的集電極和第五個三極體的集電極分別與數碼管的電源埠連接，為數碼提供電源。
本發明相比現有技術的有益效果如下。
(1)利用兩個I/O口驅動三個LED元件組，現有的電路兩個I/O口只能驅動兩個LED；(2)可以實現利用兩個I/O的邏輯組合(一共有四種組合狀態)來控制三個LED的四種不同顯示狀態；(3)利用軟體程序的控制，配合I/O口的不同組合狀態來控制三個LED的更多顯示狀態。


圖1是本發明的第一種實施例的電路原理圖。
圖2是本發明的第二種實施例的電路原理圖。
具體實施例方式
本發明提供一種LED及數碼管顯示控制電路，包括單片機和LED發光元件，其中LED發光元件為三組，單片機包括驅動三組LED發光元件的輸入/輸出I/O埠。發光元件可以為LED發光二極體，也可以為數碼管。
本發明的第一種實施例參看圖1，圖1中發光元件為LED發光二極體。
單片機的用來驅動三組LED發光元件輸入/輸出I/O埠為兩個，即第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2。還包括五個控制三組LED發光元件開關的三極體，其中第一個三極體TR1、第二個三極體TR2、第三個三極體TR3、第五個三極體TR5為PNP三極體，第四個三極體TR4為NPN三極體。
其中第一個三極體TR1的基極連接第一個I/O埠I/O1，其集電極連接第一個LED發光二極體LED1，其發射極連接第二個三極體TR2的集電極，並連接第五個三極體TR5的發射極和第三個三極體TR3的基極，在第一個三極體TR1與第三個三極體TR3之間串接有起分壓作用的第五個電阻R5。第一個三極體TR1與第一個I/O埠之間連接有起限流作用的第一個電阻R1。
第二個三極體TR2的發射極連接電源VDD，其基極連接第四個三極體TR4的集電極，第二個三極體TR2的基極與第四個三極體TR4之間串接有起分壓作用的第二個電阻R2，第二個三極體TR2的基極同時與連接在電源VDD上的起分壓作用的第四個電阻R4連接。
第三個三極體TR3的發射極連接電源VDD，其集電極連接第二個LED發光二極體LED2。
第四個三極體TR4的發射極接地，其基極分別連接單片機的第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2，其中與第一個I/O埠連接的支路上串接有第三個電阻R3，在其與第二個I/O埠連接的支路上串接有第七個電阻R7。
第五個三極體TR5的基極連接第二個I/O埠，其集電極連接第三個LED發光二極體LED2，第五個三極體TR5與第二個I/O埠之間連接有起限流作用的第八個電阻R8。
在第一個LED發光二極體所在支路上串接有分壓的第十個電阻R10，在第二個LED發光二極體所在的支路上串接有分壓的第十一個電阻R11，在第三個LED發光二極體所在的支路上串接有分壓的第十二個電阻R12。
本發明的第二個實施例是LED發光元件為數碼管的情況，其電路原理圖參看圖2。第一個三極體TR1的集電極、第三個三極體TR3的集電極和第五個三極體TR5的集電極分別與數碼管的COM電源埠連接，為數碼提供電源。其它部分與實施例一相同。
本發明電路的工作原理和工作過程(1)當第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2同時輸出0時，NPN型的第四個三極體TR4的基極為0而截止，PNP型的第二個三極體TR2的基極為1而截止，從而導致第一個三極體TR1和第五個三極體TR5的發射極無電源VDD，也就是LED1和LED3的陽極無電源輸入而熄滅，此時NPN型的第三個三極體TR3的基極通過第五個電阻R5和第六個電阻R6接地而導通，為LED2提供電源VDD而點亮LED2，此處要注意適當選擇第五個電阻R5和第六個電阻R6的阻值(一般分別為10KΩ和1KΩ)，防止由於第六個電阻R6上的壓降過高導致第一個三極體TR1和第五個三極體TR5導通。小結當第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2同時輸出0時，LED2被點亮，LED1和LED3熄滅；(2)當第一個I/O埠I/O1輸出0和第二個I/O埠I/O2輸出1時，第五個三極體TR5的基極為1而截止，從而LED3無電源輸入而熄滅，適當選擇第三個電阻R3和第七個電阻R7的阻值(一般都選擇為4.7KΩ)使第四個三極體TR4的基極電壓為VDD/2而導通，適當選擇第四個電阻R4和第二個電阻R2的阻值(一般分別為10KΩ和1.2KΩ)，使第二個三極體TR2的基極為0而導通，為第一個三極體TR1的發射極提供電源VDD，由於此時第一個I/O埠I/O1輸出0，從而第一個三極體TR1導通，為LED1提供電源VDD而被點亮，同時第二個三極體TR2導通使第三個三極體TR3的基極為1而截止，從而導致LED2熄滅。小結當第一個I/O埠I/O1輸出0和第二個I/O埠I/O2輸出1時，LED1被點亮，LED2和LED3熄滅。
(3)與上述(2)同理，當第一個I/O埠I/O1輸出1和第二個I/O埠I/O2輸出0時，LED3被點亮，LED1和LED2熄滅。
(4)當第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2都同時輸出1時，第一個三極體TR1和第五個三極體TR5都截止，從而LED1和LED3都熄滅，此時由於第四個三極體TR4導通而使第二個三極體TR2導通，給第三個三極體TR3基極加了一個高電平而截止，使LED2熄滅。小結當第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2同時輸出1時，LED1、LED2和LED3都熄滅。第一個I/O埠I/O1和第二個I/O埠I/O2的邏輯關係與三個LED的亮滅關係如下表

(5)上表只是滿足單個LED點亮，需要當同時點亮兩個或三個LED的時候，需要用軟體按照上表的邏輯關係來控制，使每個LED輪流被點亮，使每個需要點亮的LED的亮滅頻率超過人眼能分辨的頻率(60Hz以上)，這樣就給人的感覺是兩個或三個LED同時被點亮了。
(6)此種電路為數碼管提供電源VDD，控制原理與上相同。
權利要求
1.一種LED及數碼管顯示控制電路，包括單片機和LED發光元件，其中LED發光元件為為三組，單片機包括驅動三組LED發光元件的輸入/輸出I/O埠；其特徵在於所述單片機的用來驅動三組LED發光元件輸入/輸出I/O埠為兩個；所述控制電路還包括五個控制三組LED發光元件開關的三極體，其中第一個三極體、第二個三極體、第三個三極體、第五個三極體為PNP三極體，第四個三極體為NPN三極體；其中第一個三極體的基極連接第一個I/O埠，其集電極連接第一個LED發光元件，其發射極連接第二個三極體的集電極，並連接第五個三極體的發射極和第三個三極體的基極，在第一個三極體與第三個三極體之間串接有起分壓作用的第五個電阻；第二個三極體的發射極連接電源VDD，其基極連接第四個NPN三極體的集電極，第二個三極體的基極與第四個三極體之間串接有起分壓作用的第二個電阻，第二個三極體的基極同時與連接在電源VDD上的起分壓作用的第四個電阻連接；第三個三極體的發射極連接電源VDD，其集電極連接第二個LED發光元件；第四個三極體的發射極接地，其基極分別連接所述單片機的第一個I/O埠和第二個I/O埠，其中與第一個I/O埠連接的支路上串接有第三個電阻，在其與第二個I/O埠連接的支路上串接有第七個電阻；第五個三極體的基極連接第二個I/O埠，其集電極連接第三個LED發光元件。
2.根據權利要求1所述的LED及數碼管顯示控制電路，其特徵在於所述第一個三極體與第一個I/O埠之間連接有起限流作用的第一個電阻。
3.根據權利要求1所述的LED及數碼管顯示控制電路，其特徵在於所述第五個三極體與第二個I/O埠之間連接有起限流作用的第八個電阻。
4.根據權利要求1所述的LED及數碼管顯示控制電路，其特徵在於所述LED發光元件為LED發光二極體。
5.根據權利要求4所述的LED及數碼管顯示控制電路，其特徵在於三個LED發光二極體所在支路上串接有分壓電阻。
6.根據權利要求1所述的LED及數碼管顯示控制電路，其特徵在於所述LED發光元件為數碼管，所述第一個三極體的集電極、第三個三極體的集電極和第五個三極體的集電極分別與數碼管的電源埠連接，為數碼提供電源。
全文摘要
本發明公開了一種LED及數碼管顯示控制電路，其主要是在I/O埠與LED發光元件之間連接有多個起開關作用的三極體，配合控制軟體的使用和人的視覺分辨特點實現這種控制電路利用兩個I/O埠來驅動三個LED或者驅動數碼管的三個COM口，從而可以使用更少管腳的單片機以降低成本低，實現低成本和低能耗的目的。
文檔編號G05B19/02GK101094547SQ200710075250
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月20日 優先權日2007年7月20日
發明者姜西輝 申請人:深圳市和而泰電子科技有限公司