第二章发光二极管显示器件的接口技术 发光二极管LED电气特性电气特性电气特性电气特性►►驱动电流一般为驱动电流一般为驱动电流一般为驱动电流一般为3~20mA3~20mA►►导通时管压降一般导通时管压降一般导通时管压降一般导通时管压降一般2V2V左右左右左右左右显示驱动方式显示驱动方式显示驱动方式显示驱动方式►►静态显示：用于信息少静态显示：用于信息少静态显示：用于信息少静态显示：用于信息少►►和动态显示：用于信息多和动态显示：用于信息多和动态显示：用于信息多和动态显示：用于信息多应用广泛、特点应用广泛、特点应用广泛、特点应用广泛、特点 2.1 静态显示常采用的驱动电路常采用的驱动电路常采用的驱动电路常采用的驱动电路7406、7407专用驱动电路如ULN2003/2021,74HC373等有些单片机可直接驱动 2.1 静态显示1 1〕发光二极管类型：〕发光二极管类型：超高亮: 1.7V~1.9V, 设计电流通常选为15mA高亮: 1.6V~1.8V，设计电流通常选为12mA普亮：1.4V~1.7V，设计电流通常选为8mA设计电流的选择应根据设计电流的选择应根据应用环境及对亮度的要求应用环境及对亮度的要求来定来定常采用的驱动电路常采用的驱动电路常采用的驱动电路常采用的驱动电路7406、7407专用驱动电路如ULN2003/2021,74HC373、244、245 74LS244/245等有些单片机可直接驱动 2 2〕发光二极管的特性〕发光二极管的特性IVVt近似的恒压特性，使用时需串接限流电阻近似的恒压特性，使用时需串接限流电阻注意：注意：大多数单管大多数单管LEDLED不应在超过不应在超过50mA50mA的情况下长时间工作的情况下长时间工作 3 3〕限流电阻的计算〕限流电阻的计算〕限流电阻的计算〕限流电阻的计算VCC7406R例例1 1：某超高亮：某超高亮LED,5VLED,5V工作，工作电流为工作，工作电流为8mA8mA，导通压，导通压降为降为1.7V,1.7V,电路如以下图电路如以下图驱动器件的低电平输出电压工作电流 例例2 2：某室外：某室外LEDLED数码显示块，每段由数码显示块，每段由100100个个LEDLED组成，超高亮组成，超高亮LEDLED，工作电流为，工作电流为15mA15mA，导通压降为，导通压降为1.4V,1.4V,选用选用ULN2003ULN2003驱动驱动选用1/2W的阻值为1KΩ+50V2003VD1VD25 4 4〕〕〕〕 驱动器的选择驱动器的选择驱动器的选择驱动器的选择————要考虑到要考虑到要考虑到要考虑到2 2个参数个参数个参数个参数〔1〕驱动电流——大于等于LED的工作电流 7406、7407注入电流为40mA ULN2003注入电流为300mA〔2〕耐压值——大于等于驱动电压 7406、7407耐压值为30V ULN2003耐压值为50V 5 5〕〕 LED LED数码管数码管abcdefgdp共阴极LED共阳极LED需注意的问题：需注意的问题：〔〔1〕小数点的驱动〕小数点的驱动——导通压降较低和工作电流较小导通压降较低和工作电流较小〔〔2〕共阴极〕共阴极LED限流电阻的计算限流电阻的计算——阳极驱动电压阳极驱动电压 专用的驱动器，高电平输出一般在专用的驱动器，高电平输出一般在4.5V左右左右 大多数大多数TTL器件，高电平输出一般在器件，高电平输出一般在3.5V或更低或更低 6 6〕使用串行芯片的静态显示〕使用串行芯片的静态显示RXDTXDP1.0QAQHQH/RCLKSRCLKSERQAQHQH/RCLKSRCLKSERVCCVCC74HC594移位存放器 2.2 LED的动态刷新显示LED显示方式显示方式1〕静态显示〕静态显示 同时点亮，硬件较多，软件设计简单同时点亮，硬件较多，软件设计简单2〕动态显示〕动态显示 轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂 数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式描方式注意两种方法的应用场合注意两种方法的应用场合 软件扫描行数不能超过软件扫描行数不能超过16行，硬件扫描可提高到行，硬件扫描可提高到32行行 假设扫描行数为假设扫描行数为1616行，行，LED LED 段平均电流为段平均电流为8mA8mA，， 那么段瞬时电流应为那么段瞬时电流应为8*16=128mA8*16=128mA1、动态显示的本卷须知、动态显示的本卷须知〔〔1〕动态扫描频率不能低于〕动态扫描频率不能低于50HZ〔〔2〕扫描的行数：要保证通过〕扫描的行数：要保证通过LED的瞬时电流不超过其的瞬时电流不超过其峰值电流峰值电流 2、、16路动态显示驱动电路举例路动态显示驱动电路举例RXDTXDP1.0QAQHQH/SCLKSRCLKSERQAQHQH/SCLKSRCLKSER74HC594驱动驱动与与限流限流LEDLED阵列阵列或或数码块数码块A AB BC CD D/Y0/Y0/Y15/Y15…………220Ω330ΩVCC行驱动行驱动 或或位驱动位驱动ULN2003图图2.10动态动态LED显示驱动电路显示驱动电路(共阳极〕共阳极〕 〔〔1〕限流电阻的计算：〕限流电阻的计算： 设段平均电流为设段平均电流为8mA，，VCC=5V,VT1导通压降导通压降为为0.3V，，ULN2003导通压降为导通压降为0.3V，高亮，高亮LED 导导通管压降为通管压降为1.6V 〔〔2〕行驱动电流的计算：〕行驱动电流的计算： 设段平均电流为设段平均电流为4mA ，，80列超高亮列超高亮LED点阵，点阵，那么全亮时三级管应提供的行驱动电流为那么全亮时三级管应提供的行驱动电流为 根据行驱动电流选择三极管根据行驱动电流选择三极管 ULN2003可直接与单片机并行口直接相连可直接与单片机并行口直接相连 驱动少量数码管时，可直接使用单片机并行驱动少量数码管时，可直接使用单片机并行I/O端口连接驱动和限流局部端口连接驱动和限流局部大多数大多数LED专用驱动芯片，都是用于共阴极数码管专用驱动芯片，都是用于共阴极数码管SE-ASE-BSE-CSE-DSE-ESE-FSE-GULN2003P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3A AB BC CD D/LT/LT/BI/BILELEV VCCCC45114511IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7COM图图2.11译码输出动态译码输出动态LED显示驱动电路显示驱动电路 3、单色、双色、三色显示、单色、双色、三色显示2脚三色脚三色3脚三色脚三色 〔〔1〕共阴双色驱动电路〕共阴双色驱动电路RXDTXDP1.0QAQHQH/SCLKSRCLKSERQAQHQH/SCLKSRCLKSER74HC594驱动驱动与与限流限流A AB BC CD D/Y0/Y0/Y15/Y15…………220Ω330ΩVCCULN2003220Ω330Ω用用2个不同的行驱动个不同的行驱动图图2.12共阴极双色动态共阴极双色动态LED显示驱动电路显示驱动电路 〔〔2〕共阳双色驱动电路〕共阳双色驱动电路RXDTXDP1.0QAQHQH/SCLKSRCLKSERQAQHQH/SCLKSRCLKSER74HC594驱动驱动与与限流限流A AB BC CD D/Y0/Y0/Y15/Y15…………220Ω330ΩVCCULN2003驱动驱动与与限流限流看做看做2个不同的列个不同的列图图2.12共阳极双色动态共阳极双色动态LED显示驱动电路显示驱动电路 2.3动态显示刷新的专用模块►►动态刷新的方法动态刷新的方法软件刷新软件刷新————占用占用CPUCPU时间，可靠性差时间，可靠性差硬件刷新硬件刷新——8279——8279，，MAX7219/7221MAX7219/7221等等8279——8279——并行接口，需外接显示驱动电路〔见并行接口，需外接显示驱动电路〔见P37 P37 图图2.142.14〕〕MAX7219 MAX7219 串行接口，具有刷新、驱动功能，串行接口，具有刷新、驱动功能， 可直接驱动可直接驱动8 8个共个共 阴极阴极LEDLED数码管，可级联使用数码管，可级联使用MAX7221 MAX7221 上升沿锁存、高位在前、上升沿锁存、高位在前、1616位位SPISPI接口接口 1 1〕〕〕〕MAX7219/7221MAX7219/7221与与与与LEDLED的接口电路〔串行〕的接口电路〔串行〕的接口电路〔串行〕的接口电路〔串行〕亮度调节方法亮度调节方法〔〔1〕硬件调节〕硬件调节〔〔2〕软件调节〕软件调节图图2.16 MAX7219与与8位位LED接口接口 级联方式：级联方式：DOUT(1)——DIN(2)DOUT(1)——DIN(2)多级串联使用时，要使每个芯片所接多级串联使用时，要使每个芯片所接LED数保持均衡数保持均衡图图2.17 MAX7219驱动驱动16个个LED显示接口显示接口 2 2〕〕〕〕MAX7219/7221MAX7219/7221的再驱动的再驱动的再驱动的再驱动 7219/7221最大段驱动电流为40mA, 每个数码管的段平均电流为5mA。
当亮度要求较高时，可增加驱动电路DIG0DG0220Ω330ΩVCC来自来自7219SE-ASE-BSE-CSE-DSE-ESE-FSE-GULN2803SEBSECSEDSEESEFSEGSEA12Ω12ΩIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7OUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7共阳极LED图图2.18 MAX7219在驱动在驱动接接7219 2.4大尺寸显示器的接口►►大尺寸大尺寸LEDLED的特点的特点工作电流大、驱动电压大►►导通电压大于导通电压大于3.6V 3.6V 时，常采用时，常采用OCOC门加高压驱动门加高压驱动〔1〕驱动电压低于12V时，取LED导通压降加2V~3V〔2〕LED导通压降较高时，驱动电压应高于导通压降的 15％～20％加2V 假设LED尺寸较大，驱动电压高于VCC时，为驱动前应加OC门如7407►►MAX7219/7221MAX7219/7221的再驱动的再驱动VDD(+12V)DIG0DG0220Ω330Ω7407来自7219见P40 图2.20 P41 图2.21 高压输出驱动电路►►图图2.20 2.20 用用MAX7219MAX7219驱动大导通鸭讲的驱动大导通鸭讲的LEDLED电路电路显示刷新模块显示刷新模块段驱动段驱动OCOC门位驱动门位驱动 使用负电压的接口使用负电压的接口使用负电压的接口使用负电压的接口电路电路电路电路►►图图2-21 2-21 使用负电压的接口电路使用负电压的接口电路使用负电压的接口电路使用负电压的接口电路段驱动段驱动 2.5动态显示驱动管的散热问题►►驱动管路板上应均与分布►►大量的驱动块不能集中在一起►►通风良好►►驱动电压不能太大►►注意安装 2.6 实例对线器的设计►►问题长线连接信号，对线困难1.1.设计思路设计思路一端发顺序号脉冲的驱动另一端的发光二极管一端发顺序号脉冲的驱动另一端的发光二极管图图2.22 2.22 对线器的使用原理对线器的使用原理 2.原理图图图2.23 242.23 24路对线器原理图路对线器原理图 3.软件设计图图2.24 2.24 各通道信号时序各通道信号时序 2.7 实例：2.3英寸LED显示器驱动电路设计1.1.器件特性器件特性 2.2.驱动电源选择与电路设计驱动电源选择与电路设计 。