專利名稱：一種兩線雙色數(shù)碼管控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能儀器領(lǐng)域，具體地說是一種兩線雙色數(shù)碼管控制器。
背景技術(shù)：
在智能儀器領(lǐng)域，測量數(shù)據(jù)的顯示必不可少。七段數(shù)碼管因其亮度高、驅(qū)動簡單以及長壽命等優(yōu)點，被越來越多地應(yīng)用在各種各樣的儀器中。但傳統(tǒng)的驅(qū)動方式或占用較多的CPU I/O口(在動態(tài)掃描方式中，可以驅(qū)動8個七段數(shù)碼管為例，需16個CPU I/O，參見圖2)，或占用其串口資源(通常單片機只有1個標(biāo)準(zhǔn)串口，如采用串-＞并轉(zhuǎn)換的靜態(tài)驅(qū)動法，參見圖3)。
另外，雙色數(shù)碼管由于其發(fā)光元件采用兩只發(fā)光二極管實現(xiàn)雙色，其驅(qū)動電壓不同，故同一電壓下其亮度不同；同時，同一數(shù)碼管由于其顯示字符筆劃數(shù)不同時，由于公共端限流電阻的分壓，流過數(shù)碼管公共端的電流會不同，造成其顯示不同字符時亮度不一致。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明提供一種連接結(jié)構(gòu)簡單、可保持亮度一致的兩線雙色數(shù)碼管控制器，采用本發(fā)明可實現(xiàn)使用兩線串行接口，雙色且亮度可調(diào)之目的。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是由第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件、第1～8雙色數(shù)碼管、第0～7電阻、第0～6電容、第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器、單片機、第1晶體管及第1繼電器組成，其中所述第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件具有串行數(shù)據(jù)輸入端及串行數(shù)據(jù)輸出端，第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端為整個驅(qū)動單元的串行數(shù)據(jù)輸入，信號來自單片機，其串行數(shù)據(jù)輸出端逐級聯(lián)至下一級串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端；第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的Q0～Q7端分別接第1～8雙色數(shù)碼管的A～G七個筆劃端及小數(shù)點端，其時鐘并聯(lián)在一起；第1～8雙色數(shù)碼管為雙色數(shù)碼管，具有紅色和綠色字符筆劃的公共端(分別為1腳及5腳)，分別與第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器相連；所述第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器調(diào)整端分別與第1、0電阻及第4、3電阻的交點相連，第1、4電阻經(jīng)第2、5電阻接地，第0、3電阻的另一端分別至第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸出端，第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸入端接電源；第1～2電容接在電源與地之間，第3～4電容接在第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸出端與地之間；第1繼電器的電磁線圈接第1晶體管Q1發(fā)射極，常閉觸點與第1～8雙色數(shù)碼管紅色字符筆劃的公共端(1腳)及第1可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸出端相連，其常開觸點與第1～8雙色數(shù)碼管綠色字符筆劃的公共端(5腳)及第2可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸出端相連；所述單片機的12～14腳分別與第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端、時鐘端相連，并通過第6電阻與第1晶體管控制端相連。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明更具有如下有益效果1.結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強。本發(fā)明用單片機的兩根普通I/O線軟件模仿串口進行串行數(shù)據(jù)發(fā)送，只占用2根普通I/O口，使數(shù)碼管驅(qū)動簡便易行，整個驅(qū)動器結(jié)構(gòu)緊湊，與采用16個CPU I/O相比，既節(jié)省了動掃法的大量I/O線，又節(jié)省了靜態(tài)驅(qū)動法的同步串口，解決了長期困擾設(shè)計人員的數(shù)碼顯示不理想問題，同時大大減化了電路，提高了可靠性，使雙色數(shù)碼廣泛、方便地應(yīng)用于智能儀器中成為可能。
2.可保持雙色數(shù)碼管亮度一致。本發(fā)明設(shè)置了亮度可調(diào)的控制裝置，可隨時按需要調(diào)整雙色數(shù)碼管的亮度，本發(fā)明驅(qū)動雙色數(shù)碼管的設(shè)計不但每劃亮度均勻穩(wěn)定，顯示不同顏色時亦可輕松實現(xiàn)亮度一致，完美解決了雙色數(shù)碼管的驅(qū)動問題。
3.方便、輕型。由于本發(fā)明采用帖片元件，體積很小，接口簡單方便。


圖1為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中動態(tài)掃描方式驅(qū)動8個七段數(shù)碼管的電路原理圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中串-＞并轉(zhuǎn)換的靜態(tài)驅(qū)動法電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1本發(fā)明由第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1～U8、第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8、第0～7電阻R0～R7、第0～6電容C0～C6、第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10、單片機U11、第1晶體管Q1及第1繼電器RD1組成，具體連接為第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1～U8的1、2腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，13腳為串行數(shù)據(jù)輸出端，第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1的串行數(shù)據(jù)輸入端為整個驅(qū)動單元的串行數(shù)據(jù)輸入(參見圖中LEDATA網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)，信號來自單片機U11的12腳，其串行數(shù)據(jù)輸出端逐級聯(lián)至下一級串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端，如經(jīng)第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1串行數(shù)據(jù)輸出端聯(lián)至第2串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U2的串行數(shù)據(jù)輸入端，第2串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U2串行數(shù)據(jù)輸出端聯(lián)至第3串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U3的串行數(shù)據(jù)輸入端，以此類推，至第8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U8的串行數(shù)據(jù)輸入端；第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1～U8的時鐘并聯(lián)在一起作為整個驅(qū)動單元的時鐘端(參見圖中LEDSCLK網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)，其Q0～Q7分別接第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的A～G七個筆劃端及小數(shù)點端(Dp)，每個雙色數(shù)碼管的8位串行數(shù)據(jù)在串行時鐘(LEDSCLK)的同步下由其數(shù)據(jù)端LEDATA輸入來自單片機U11的信號，顯示完整一幀字符串需8×8共64位串行數(shù)據(jù)及64個時鐘周期，如圖1所示，第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8為雙色數(shù)碼管(本實施例中為紅色VCRED和綠色VCGRN)，其1腳及5腳分別為紅色和綠色字符筆劃的公共端，第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9、U10)分別與第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的1、5腳相連，使用第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9、U10)分別對第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的1(圖中VCRED網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)、5(圖中VCGRN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)腳供電，通過第2、5電阻R2、R5(為可調(diào)電位器)調(diào)節(jié)其供電電壓，進而改變其亮度。
第1～4電容C1～C4均為濾波電容，避免因第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的筆劃變化導(dǎo)致電流突變對其它電路造成干擾，其中第1～2電容C1～C2接在電源與地之間，第3～4電容C3～C4接在第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10輸出端Vout與地之間。
第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10調(diào)整端ADJ分別與第1、0電阻R1、R0及第4、3電阻R4、R3的交點相連，第1、4電阻R1、R4經(jīng)第2、5電阻R2、R5接地，第0、3電阻R0、R3的另一端分別至第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10輸出端Vout，第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10輸入端Vin接電源；所述第1繼電器RD1的電磁線圈接第1晶體管Q1發(fā)射極，常閉觸點與第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8 1腳及第1可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9輸出端Vout相連，其常開觸點與第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG81 5腳及第2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U10輸出端Vout相連；單片機U11的12～14腳分別與第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1的串行數(shù)據(jù)輸入端LEDATA、時鐘端LEDSCLK、通過第6電阻R6與第1晶體管Q1控制端CLRCTRL相連；在所述單片機U11的XT2、XT1之間設(shè)晶體震蕩器X1，又于其復(fù)位端RST、XT1之間并聯(lián)第0電容C0及第7電阻R7。
本實施例中第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件U1～U8采用芯片74LS164，考慮到其整體體積，采用貼片封裝器件；單片機U11采用芯片AT89C2051；第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9～U10采用LM317器件。
本發(fā)明原理是第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的紅、綠兩種發(fā)光二極管供電電壓不同，通常情況下，紅色和綠色數(shù)碼管要達到相同亮度，電壓差值在0.3～0.7V間，所以采用單電源供電不容易實現(xiàn)其亮度一致，因此多數(shù)國內(nèi)智能儀器不采用雙色數(shù)碼管。本發(fā)明電路只采用單一+5V(圖中VCC網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)供電，使用2只第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器U9、U10分別對第1～8雙色數(shù)碼管SEG1～SEG8的1(圖1中VCRED網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)、5(圖1中VCGRN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識)腳供電，通過調(diào)節(jié)第2、5電阻R2、R5供電電壓，進而改變其亮度。
本實施例參照目前極為流行的I2C總線實現(xiàn)數(shù)碼管驅(qū)動器與單片機的接口，用單片機的兩根普通I/O線軟件模仿串口進行串行數(shù)據(jù)發(fā)送，既節(jié)省了動掃法的大量I/O線，又節(jié)省了靜態(tài)驅(qū)動法的同步串口，使數(shù)碼管驅(qū)動簡便易行，接口簡單方便，可靠性大大提高。
相關(guān)比較例現(xiàn)有技術(shù)中大部分儀器(如JXZ系列吸阻儀)或是驅(qū)動復(fù)雜，或筆劃亮度不均勻，或未采用雙色數(shù)碼顯示。
權(quán)利要求
1.一種兩線雙色數(shù)碼管控制器，其特征在于由第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件(U1～U8)、第1～8雙色數(shù)碼管(SEG1～SEG8)、第0～7電阻(R0～R7)、第0～6電容(C0～C6)、第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9～U10)、單片機(U1 1)、第1晶體管(Q1)及第1繼電器(RD1)組成，其中所述第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件(U1～U8)具有串行數(shù)據(jù)輸入端及串行數(shù)據(jù)輸出端，第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件(U1)的串行數(shù)據(jù)輸入端為整個驅(qū)動單元的串行數(shù)據(jù)輸入，信號來自單片機(U11)，其串行數(shù)據(jù)輸出端逐級聯(lián)至下一級串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端；第1～8串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件(U1～U8)分別接第1～8雙色數(shù)碼管(SEG1～SEG8)的七個筆劃端及小數(shù)點端，其時鐘并聯(lián)在一起；第1～8雙色數(shù)碼管(SEG1～SEG8)為雙色數(shù)碼管，具有紅色和綠色字符筆劃的公共端，分別與第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9、U10)相連。
2.按權(quán)利要求1所述兩線雙色數(shù)碼管控制器，其特征在于所述第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9～U10)調(diào)整端分別與第1、0電阻(R1、R0)及第4、3電阻(R4、R3)的交點相連，第1、4電阻(R1、R4)經(jīng)第2、5電阻(R2、R5)接地，第0、3電阻(R0、R3)的另一端分別至第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9～U10)輸出端，第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9～U10)輸入端接電源；第1～2電容(C1～C2)接在電源與地之間，第3～4電容(C3～C4)接在第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9～U10)輸出端與地之間；第1繼電器(RD1)的電磁線圈接第1晶體管(Q1)發(fā)射極，常閉觸點與第1～8雙色數(shù)碼管(SEG1～SEG8)紅色字符筆劃的公共端及第1可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U9)輸出端相連，其常開觸點與第1～8雙色數(shù)碼管(SEG1～SEG8)綠色字符筆劃的公共端及第2可調(diào)三端穩(wěn)壓器(U10)輸出端相連。
3.按權(quán)利要求1所述兩線雙色數(shù)碼管控制器，其特征在于所述單片機(U11)分別與第1串-＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件(U1)的串行數(shù)據(jù)輸入端、時鐘端相連，并通過第6電阻(R6)與第1晶體管(Q1)控制端相連。
全文摘要
本發(fā)明公開一種兩線雙色數(shù)碼管控制器。它主要由第1～8串－＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件、第1～8雙色數(shù)碼管、第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器、單片機組成，其中所述第1～8串－＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件具有串行數(shù)據(jù)輸入端和串行數(shù)據(jù)輸出端，第1串－＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端為整個驅(qū)動單元的串行數(shù)據(jù)輸入，信號來自單片機，其串行數(shù)據(jù)輸出端逐級聯(lián)至下一級串－＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件的串行數(shù)據(jù)輸入端；第1～8串－＞并轉(zhuǎn)換邏輯器件分別接第1～8雙色數(shù)碼管的筆劃端及小數(shù)點端，時鐘并聯(lián)在一起，第1～8雙色數(shù)碼管為雙色數(shù)碼管分別與第1～2可調(diào)三端穩(wěn)壓器相連。它節(jié)省動掃法的大量I/O線及靜態(tài)驅(qū)動法的同步串口，使數(shù)碼管驅(qū)動簡便易行，接口簡單方便，可靠性高。
文檔編號G09G3/20GK1508768SQ0214478
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月13日
發(fā)明者張利國 申請人:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心