大尺寸数码管设计和制作

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1、大尺寸数码管设计和制作摘要：本文提出了大尺寸数码管的制作与驱动设计电路，实现了在单片机与MAX7219控制下的大尺寸数码管的动态显示。关键词：数码管MAX7219驱动亮度中图分类号:TN15文献标识码：A文章编号:1007-9416(2013)11-0118-02数码管具有价格便宜，使用简单，显示醒目、直观的优点。它的结构组成是将多个发光二极管封装在一起，一般组成“8”字形，其内部在封装前按一定工作原理进行连接，外部引出各个笔划的引脚，通过给不同的引脚输入工作电流，数码管的笔划就会发亮，从而可以实现时间、日期、温度以及比赛的比分等数

2、字的显示，比较适合用在数据显示，定时控制等场合用。例如在家电及工业控制中有着很广泛的应用，如微波炉、空调、热水器、冰箱等等。LED数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红，黄，蓝，绿，白，七彩效果。在实验室中，常见的数码管是0.56英寸以下的数码管，这类数码管每个笔画的内部，仅仅含有一个LED,驱动一个笔画，和驱动一个普通的发光二极管无异。但在大厅或者户外，小尺寸的数码管效果就不好了，必须使用大尺寸的数码管，这样显示效果才好，可视距离才远。在行业内一般把1英寸以上的LED数码管称为大尺寸数码管，这种数码管市场上出售得少，且费用很高

3、。本文介绍利用LED发光二极管自制大尺寸的数码管，成本低，视觉效果好，有着广泛的用途。大尺寸数码管驱动电路要求提供较高的电压和电流，可选用动态和静态方式进行驱动，本文采用动态驱动大尺寸数码管的方式实现，下面给出的都是实际使用的电路。1大尺寸数码管制作大尺寸LED数码管是由发光二极管构成的，A〜G每段由8只发光二极管串、并联成条状，按照共阴极（负极）或共阳极（正极）的方法实现。笔者制作的数码管中的每个笔画段，都含有8个LED,它们之间是两两并联后再串联；构成"8”字LED数码管。如图1。使用时按规定使某些段上的发光二极管发光，即可组成

4、0〜9的数字。按照此方法可设计任意尺寸、任意颜色的数码管，它具有：体积小、功耗低、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应的时间短，能与TTL,CMOS电路兼容等的特性。2大尺寸数码管的特性LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结，LED数码管属于电流控制型器件，其发光亮度L（单位是cd/m2）与正向电流成正比，数码管的工作电压与颜色和每段的芯片数量有关系，如用红色数码管，其工作电压=1.9vX每段的芯片串联数；如用绿色数码管，其工作电压=2.lvX每段的芯片串联数。静态状态下工作电流推荐使用10-15mA；以16/1动态扫描的

5、状态下时，平均电流为4-5mA,峰值电流50-60mA（如图l）o3大尺寸数码管驱动设计本文采用具有扩展驱动能力的基于MAX7219芯片的LED数码显示电路。MAX7219是一种共阴极的串行输入/输出显示驱动器，每片可以驱动8位7段加小数点的共阴极数码管，并且可以数片级联，与微处理器的连接只需要3根线。MAX7219芯片中包含有BCD译码器、段驱动器、位驱动器、多位扫描电路和用于存放每个数据位的8X8静态RAM以及数个工作寄存器。通过指令设置这些工作寄存器，可以使MAX7219进入不同的工作状态。MAX7219是一种24引脚的芯片，

6、如图2所示。19脚为+5V电源引脚，4脚和9脚为GND引脚;DIG0〜DIG7引脚用于8位数字驱动，输出位选信号；SEGA〜SEGG和SEGDP引脚用于驱动LED7段笔划和小数点，提供显示器驱动电流；SET引脚外接电阻用于调整LED显示亮度；DIN为数据输入端、CLK为时钟输入端、LOAD为锁存信号引脚，分别与单片机任意3个I/O口或串口线连接，接收的数据和命令格式为16位数据包;DOUT引脚是串行数据输出端口，用于多片MAX7219级联扩展显示。用MAX7219芯片来实现LED数码管的显示，具有可芯片功能强大、电路紧凑、编程简单、

7、而且节省CPU的I/O接口等优点。然而，由于MAX7219规定的工作电压为5V,只适用于3.5V以下电压驱动的共阴LED数码管，限制了其使用范围。大尺寸、高亮度LED共阳数码管的驱动，要求每个数码管段电流一般限制在10mA,七段加DP段输出总电流一般在80mA左右。因此要驱动大尺寸数码管正常工作，可采用ULN2803输出口接共阳数码管的段码，ULN2803是一种具有高电压、大电流的8路达林顿管，驱动器最大工作电压50V,驱动电流可达500mA；数码管位驱动采用N型三极管和P型三极管组成达林顿管，在数码管阳极驱动过程中，将原有单片机的

8、5V输出信号放大为12V的信号，驱动大尺寸数码管正常工作。4亮度控制在MAX7219的第18脚ISET和第19脚V+之间跨接的一个电阻可以实现亮度调节，这是一种硬件调整显示器亮度的方式，即通过段驱动平均电流大约为流过此电阻电流的100