基於max7219的大尺寸數碼管顯示電路的製作方法

2023-05-03 07:31:46

專利名稱：基於max7219的大尺寸數碼管顯示電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於LED數碼管的顯示驅動電路，尤其涉及一種大尺寸、高 亮度LED數碼管的靜/動態顯示及亮度可隨環境光強變化自動調整的顯示驅動電路。
背景技術：
在大尺寸LED數碼管顯示電路中，常採用微控制器的8位輸出口作為LED數碼管 的段碼輸出線，採用其它輸出口作為LED數碼管的片選信號，配以鎖存及驅動電路，完成 LED數碼管的顯示。該種電路佔用微控制器資源多，線路複雜。Maxim公司的MAX7219芯 片用於動態掃描顯示驅動，晶片內有可存儲顯示信息的8X8靜態RAM，動態掃描電路，以及 段、位驅動器。它與通用微處理器只有3根串行線相連，最多可驅動8個共陰數碼管或64 個發光二極體。採用MAX7219晶片實現LED數碼顯示，具有電路緊湊、可節省CPU的I/O接 口、晶片功能強大、編程簡單等優點，得到了廣大電路設計者認可。然而MAX7219的工作電 壓為5V，共陰極LED顯示驅動，只適用於3. 5V以下電壓驅動的小尺寸LED數碼管顯示，限制 了其使用範圍。LED數碼管用於室外環境時，由於環境光強的影響，LED數碼管顯示對比度 會發生很大變化，造成LED數碼管顯示不清(晴天)或耀眼(夜晚)。

實用新型內容針對上述現有技術，本實用新型提供一種基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電 路，該電路在保留了 MAX7219晶片的功能強大、編程簡單等優點的基礎之上，通過鎖存器和 驅動器實現對大尺寸數碼管提供較高電壓和電流的驅動的靜態顯示，並亮度可調。為了解決上述技術問題，本實用新型基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路予以 實現的技術方案是該電路包括微控制器、MAX7219顯示驅動晶片、多個鎖存驅動模塊、多 個共陽LED數碼管、一個光敏傳感器和一可編程控制的電子開關，所述微控制器與MAX7219 顯示驅動晶片之間通過3路導線連接；所述MAX7219顯示驅動晶片與多個鎖存器相連，所述 MAX7219顯示驅動晶片與每個鎖存驅動模塊均通過1路導線時鐘觸發信號，所述MAX7219顯 示驅動晶片與每個鎖存驅動模塊通過並行的8路導線進行段碼數據傳輸；每個鎖存驅動模 塊對應與1個共陽LED數碼管連接，其兩者之間通過8路導線連接共陽LED數碼管的段碼引 腳，LED數碼管共陽極接驅動電源；所述光敏傳感器與微控制器AD接口通過1路導線連接； 所述電子開關的輸出端分別與LED數碼管的共陽端及LED數碼管供電電壓的正極連接；所 述電子開關的控制端與微控制器之間通過1路導線連接；所述可控電子開關根據微控制器 的指令導通或關閉，由微控制器輸出一個PWM信號，通過PWM佔空比控制電子開關的通斷， 進而調整LED數碼管亮度。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型電路在保留了 MAX7219晶片的功能強大、編程簡單等優點的基礎之 上，與通用微處理器只有4根線相連，通過鎖存驅動模塊實現最多8片大尺寸LED數碼管的 高電壓和電流驅動顯示，並且亮度可隨環境光強變化自動調整。顯示方式在顯示數碼變化
3時是動態顯示，在數碼保持不變時是靜態顯示。
圖1是本實用新型基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路的構成框圖；圖2是本實用新型一實施例8位共陽LED數碼顯示電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。本實用新型基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路的構成框圖如圖1所示，該包 括微控制器、MAX7219顯示驅動晶片、多個鎖存驅動模塊、多個共陽LED數碼管、一個光敏傳 感器和一可編程控制電子開關，所述微控制器與MAX7219晶片之間通過3路導線連接，所述 MAX7219晶片與多個鎖存驅動模塊相連，所述MAX7219晶片與每個鎖存驅動模塊均通過1路 導線提供時鐘觸發信號，所述MAX7219晶片與每個鎖存驅動模塊通過並行的8路導線進行 數據傳輸；每個鎖存驅動模塊對應連接有1個共陽LED數碼管，其兩者之間通過8路導線連 接；所有共陽LED數碼管均與所述可編程控制電子開關通過1路導線連接；所述光敏傳感 器與微控制器1路AD接口連接；所述電子開關的控制端與微控制器之間通過1路導線連 接；所述電子開關另外兩端分別與所有LED數碼管的共陽端及LED數碼管供電電壓的正極 連接；所述可控電子開關根據微控制器的指令導通或關閉；顯示方式在顯示數碼變化時是 動態顯示，在數碼保持不變時是靜態顯示。下面是本實用新型基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路的一個具體實施例。圖2示出了一 8位共陽LED數碼顯示電路，其中74LS273鎖存器和ULN2803驅動 晶片構成鎖存驅動模塊。所述333引腳DIG0 DIG7位碼線分別接8片74LS273鎖存器 11 (cp)腳鎖存控制端，相當於片選信號，該8位數據/地址鎖存器74LS273是一種帶清除 功能的8D觸發器。所述顯示驅動晶片MAX7219引腳的段碼線SEGA SEGG和SE⑶P以數 據總線形式接在8片74LS273觸發器的DO D7輸入端；當DIG0 DIG7片選信號某一位 是低電平時，數據總線DO D7的為對應的段碼數據；當片選信號ll(cp)腳有一個上升沿， 74LS273觸發器立即鎖存輸入腳的電平狀態，並呈現在在輸出腳Q0 Q7上鎖存；DIG0 DIG7片選低電平信號循環掃描，將要顯示的數據段碼分別送入對應的觸發器鎖存。ULN2803驅動晶片接收74LS273鎖存器輸出信號，實現對80011B(即共陽LED數 碼管)的驅動顯示。ULN2803驅動晶片8位集電極開路輸出口上掛共陽數碼管的對應段碼 引腳，共陽數碼管公共引腳通過電子開關接電源正極。當74LS273鎖存器輸出高電平時， ULN2803驅動LED數碼管80011B對應段碼亮，反之滅。顯示驅動晶片MAX7219在內部硬體動態掃描顯示控制電路作用下，實現LED數碼 管動態顯示。在本實用新型電路中採用74LS273觸發器鎖存各LED數碼管的段碼驅動信 號，當顯示數碼變更時，顯示驅動晶片MAX7219顯示驅動晶片動態巡迴掃描完成顯示數據 更新。當顯示數碼保持時，可通過微處理器控制顯示驅動晶片MAX7219在休眠狀態，即不 工作方式，此時，LED數碼管為靜態顯示方式，通過74LS273鎖存器鎖存的數據，由ULN2803 驅動晶片驅動LED數碼管顯示。電路實現顯示驅動晶片MAX7219間歇工作，只有在LED數 碼管顯示數據改變的情況下，啟動MAX7219工作，完成數據更新鎖存後，進入不工作狀態，
4以節省功耗。圖2示出了所述一個光敏傳感器與微控制器1路AD接口連接，光敏傳感器採集環 境光強，與LED數碼管的發光量進行比較，通過自適應算法，實現LED數碼管顯示亮度可隨 環境光強變化自動調整。由微控制器輸出一個PWM信號，通過PWM佔空比控制電子開關的 通斷，進而調整LED數碼管亮度。圖2中所示，LED數碼管供電電壓為最大允許電壓(共陽LED數碼管80011B為 12. 5V)，通過微處理器輸出脈寬調製信號PWM控制PM0S管調整LED數碼管供電電壓即可實 現LED數碼管亮度控制。由於LED數碼管供電電壓為最大允許電壓，提高了 LED數碼管工 作的安全係數，採用佔空比調整LED數碼管亮度可靠、方便。同時取消了 A G欄位的限流 電阻，降低了功耗。本實用新型基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路，保留了顯示驅動晶片 MAX7219的使用優點，實現了大尺寸LED數碼管的靜/動態顯示及亮度可隨環境光強變化自 動調整。實際應用中，每路LED數碼管的鎖存驅動電路可做成電路模塊嵌裝在LED數碼管 上，與顯示驅動晶片MAX7219晶片引腳相連，電路簡潔、可靠。經實驗測試證明該電路性能 穩定，具有很高的實用價值。儘管上面結合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型並不局限於採用上述 具體晶片(例如74LS273鎖存器和ULN2803驅動晶片)的實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫 離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬於本實用新型的保護之內。
權利要求一種基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路，包括微控制器、MAX7219顯示驅動晶片、多個鎖存驅動模塊、多個共陽LED數碼管、一個光敏傳感器和一可編程控制的電子開關，其特徵在於所述微控制器與MAX7219顯示驅動晶片之間通過3路導線連接；所述MAX7219顯示驅動晶片與多個鎖存器相連，所述MAX7219顯示驅動晶片與每個鎖存驅動模塊均通過1路導線時鐘觸發信號，所述MAX7219顯示驅動晶片與每個鎖存驅動模塊通過並行的8路導線進行段碼數據傳輸；每個鎖存驅動模塊對應與1個共陽LED數碼管連接，其兩者之間通過8路導線連接共陽LED數碼管的段碼引腳，LED數碼管共陽極接驅動電源；所述光敏傳感器與微控制器AD接口通過1路導線連接；所述電子開關的輸出端分別與LED數碼管的共陽端及LED數碼管供電電壓的正極連接；所述電子開關的控制端與微控制器之間通過1路導線連接；所述可控電子開關根據微控制器的指令導通或關閉，由微控制器輸出一個PWM信號，通過PWM佔空比控制電子開關的通斷，進而調整LED數碼管亮度。
專利摘要本實用新型公開了一種基於MAX7219的大尺寸數碼管顯示電路，予以實現的技術方案是該電路包括微控制器、MAX7219顯示驅動晶片、多個鎖存驅動模塊、多個共陽LED數碼管、一個光敏傳感器和一可編程控制電子開關。所述微控制器與MAX7219晶片之間通過3路導線連接，MAX7219晶片與多個鎖存器及對應的共陽LED數碼管相連，構成大尺寸數碼管顯示的驅動電路；所述光敏傳感器及電子開關各通過1路導線與微控制器連接，構成LED數碼管亮度調整電路。該電路保留了MAX7219晶片的功能強大、編程簡單等優點，實現了大尺寸、高亮度LED數碼管的靜/動態顯示及亮度自動調整顯示。
文檔編號G09G3/32GK201655254SQ201020158308
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月14日 優先權日2010年4月14日
發明者付少波, 孫昱, 李志勇, 李長安, 趙玲 申請人:中國人民解放軍軍事交通學院