基极偏置 电阻阻值
发布时间:2019-03-31 13:52

  数码管由于发光亮度强,指示效果好,非常适合于电梯楼层等数值显示应用中。对于一位数码管,可以采用静态显示,但实际应用中都是需要显示多位数值,数码管模块也只能动态显示,因此笔者在这里简单分析一下数码管动态扫描驱动的实现。

  数码管由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只引出它们的各个笔划,公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。数码管根据内部接法又可分成共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管(如下图SM*10501),共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管如下图(SM*20501)。以共阳数码管为例,要想显示数字2,需把A、B、G、E、D段点亮,即公共端接上正电源,ABGED段阴极拉低,其余段拉高即可显示数字2。

  微控制器的IO口均不能流过过大的电流,LED点亮时有约10ms的电流,因此数码管的段码输出不要直接接单片机IO口,应先经过一个缓冲器74HC573。单片机IO口只需很小的电流控制74HC573即可间接的控制数码管段的显示,而74HC573输出也能负载约10ms的电流。设置数码管段的驱动电流为ID=15ma,这个电流点亮度好,并且有一定的裕度,即使电源输出电压偏高也不会烧毁LED,限流电阻值R = (VCC- VCE– VOL– VLED) / ID

  VCC为5v供电,VCE为三极管C、E间饱和电压,估为0.2v, VOL为74hc573输出低电平时电压,不同灌电流,此值不一样,估为0.2v,具体查看规格书,VLED为红光驱动电压,估为1.7v,根据上式可算出限流电阻为R = 200R。

  数码管需接收逐个扫描信号,扫描到相应数码管时,对应的段码数据有效,即显示这个数码管的数值。笔者采用三线来产生对应的扫描线信号。

  当各个段码均点亮时,电流约15max8=90ma流过数码管公共端,74HC138无法直接驱动这个电流,需加三极管驱动,由于74HC138输出低电平有效,此处只有PNP三极管适合作为驱动。三极管基极电流设为2ma即可让三极管饱和,最大驱动电流远大于90ma。基极偏置电阻阻值

  VCC为5v供电,VEB为三极管E、B间的导通电压0.7v,VOL为74hc138输出低电平时电压,可根据规格书估为0.3v,故Rb= 2k即可。

  数码管段码接P0口,位码接P2口第0~2位。对于LED显示器都是有一个刷新频率的,同样对于数码码动态扫描也需要一个扫描频率。扫描频率下限为50HZ,低于一定的扫描频率,显示会闪烁。频率过高,则亮度较差且占用cpu资源。一般整个数码管扫描一遍时间为约10ms较合适(即扫描频率100HZ),我们用的是四位数码管,每个数码管点亮时间为2ms,扫描一遍时间为8ms。为保证这个刷新频率,通过是通过定时器来周期性进行数码管刷新。笔者在此以四位一体数码管实现秒表计数显示为例来作代码开发。

  数码管动态显示功能实现模块文件DigitalTubeTable.c内容如下:

  //“0” “1” “2” “3” “4” “5” “6” “7” “8” “9” “不亮” “-”

  Select = 0; // 所有数码管已扫描,从第一个数码管再次开始扫描

  我们在数码管模块头文件DigitalTube.h中实现模块的接口访问宏实现,使之方便移植及修改接口配置。模块头文件同时也引出模块的接口函数,void DigitalTube_Scan(void)为数码管刷新函数,需周期性调用刷新数码管显示。unsigned char *DigitalTube_GetBuffer(void)用来获得数码管显存,从而更新数码管显存数据。其内容如下:

  外部模块通过引入数码管的模块头文件DigitalTube.h来实现调用数码管驱动函数,简单测试调用(秒表数码管显示计数)实现如下:

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