大尺寸數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)
引 言
LED數(shù)碼管是單片機(jī)系統(tǒng)常用的顯示器件，1英寸以上的LED數(shù)碼管的每個(gè)字段都是由多個(gè)發(fā)光二極管串、并聯(lián)組成，在此稱(chēng)為大尺寸數(shù)碼管。大尺寸數(shù)碼管雖然不能顯示漢字等復(fù)雜字符，但數(shù)字顯示效果好，可視距離遠(yuǎn)，成本低，符合人的視覺(jué)習(xí)慣，有著廣泛的用途。其結(jié)構(gòu)特性要求驅(qū)動(dòng)電路提供較高的電壓和電流，可用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)方式驅(qū)動(dòng)。筆者設(shè)計(jì)的“廣電播控機(jī)房大尺寸綜合顯爾器”就是用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)大尺寸數(shù)碼管的方式實(shí)現(xiàn)的，本文給出的都是實(shí)際使用的電路。
1 大尺寸數(shù)碼管特性
圖1是深圳佳美公司JM-S40O11D4英寸共陽(yáng)高亮紅色數(shù)碼管各字段的組成。A～G7個(gè)段都是由8只發(fā)光二極管串、并聯(lián)而成；DP是小數(shù)點(diǎn)，由2只發(fā)光二極管串聯(lián)而成。單個(gè)發(fā)光二極管的極限和光電參數(shù)如表1所列。
正向電流If(20 mA)是長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流最大值，如果超過(guò)此值，將導(dǎo)致數(shù)碼管壽命下降，甚至損壞。峰值電流Ipeak(100mA)足動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖電流最大值。JM—S40011 D的A～G字段的導(dǎo)通電壓為7．2～8V，單管脈沖電流一般選50 mA，超過(guò)50 mA后其亮度就不與電流成比例增加了。
2 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)2例
動(dòng)態(tài)扣描驅(qū)動(dòng)利用人眼的特性，分時(shí)進(jìn)行LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，人眼感受的是有效亮度的平均值。其優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)芯片少，電路簡(jiǎn)單，成本低。
擴(kuò)充電壓、電流的驅(qū)動(dòng)電路形式很多。圖2、圖3是“廣電播控機(jī)房大尺寸綜合顯示器”顯示部分的主要電路，由6只4英寸高亮紅色共陽(yáng)數(shù)碼管(N1～N6)組成，主控單片機(jī)為關(guān)國(guó)Atmel公司的AVR系列ATmegal6。主控單片機(jī)通過(guò)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路在大尺寸數(shù)碼管上以一定時(shí)長(zhǎng)分時(shí)顯示“時(shí)、分、秒”、“年”、“月、日”、“溫度”、“濕度”等信息。
2．1 單片機(jī)完成掃描的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電路
圖2電路中，單片機(jī)ATmegal6完成譯碼、動(dòng)態(tài)掃描等功能。74LS07是6同相電平轉(zhuǎn)換電路，輸出級(jí)是集電極開(kāi)路的晶體管，耐壓30 V，驅(qū)動(dòng)電流30 mA，在ATmegal6PA0～PA5口電平控制下驅(qū)動(dòng)Q1～Q6 PNP達(dá)林頓功率管TIPl27，實(shí)現(xiàn)6只共陽(yáng)數(shù)碼管的字驅(qū)動(dòng)。ULN2803是8位NPN達(dá)林頓陣列，耐壓50 V，驅(qū)動(dòng)電流500 mA，這里用于ATmegal6 PCO～PC7口數(shù)碼管段驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)充。任一時(shí)刻，只有1個(gè)數(shù)碼管得電，數(shù)碼管的陽(yáng)極接SAl～SA6，用于驅(qū)動(dòng)電壓取樣。
R1～R8是大尺寸數(shù)碼管A～G字段的限流電阻
