LED显示器动态扫描驱动电路要点

本科生课程设计（论文） 摘 要 随着社会的不断进步，LED 在日常生活中尤为常见，随着计算机技术和电子 技术的飞速发展和广泛应用,电器设备的输出显示技术也变得复杂多样。 在这些显 示当中,LED 数码管的显示电路较为简单,成本也较低,在功能单一的仪器仪表与 机电设备中应用较广。 对于LED显示器动态扫描驱动电路设计首先用555定时器产生固定频率的信 号作为节拍发生器的时钟， 将此时钟连到由74LS160接成的四进制加法计数器上， 由具有八个译码输出端的 74LS138 作为数码管的译码器。其次，当 7447 引脚接 到高电平时驱动共阴极七段 LED 数码管轮流显示对应数据。 利用仿真软件验证设计的正确性，当各引脚输出的高电平频率达到一定程度 时，数码管呈现闪烁现象。 关键词：定时器；数码管；译码器； I 本科生课程设计（论文） 目 录 第 1 章 绪论 1 1.1 LED 显示器动态扫描驱动电路的设计概况1 1.2 本文研究内容 .1 第 2 章 LED 显示器动态扫描驱动电路设计 2 2.1 LED 显示器动态扫描驱动电路总体设计方案2 2.2 具体电路设计 .3 2.2.1 多谐振荡器电路设计 .3 2.2.2 计数器的设计 .3 2.2.3 译码器的电路设计 .4 2.2.4 共阴极 LED 动态驱动电路设计 .5 2.2.5 七段数码管的设计 .5 2.3 元器件型号选择 .6 2.4 MULTISIM仿真图 7 第 3 章 课程设计总结 8 参考文献 .9 附录Ⅰ 10 附录Ⅱ 12 II 本科生课程设计（论文） 第1章 绪论 1.1 LED 显示器动态扫描驱动电路的设计概况 随着计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用 ,电器设备的输出显示技 术也变得复杂多样,诸如 CRT 显示、LCD 显示、多位 LED 显示及发光二极管显示等 应运而生。 在这些显示当中,LED 及发光二极管显示电路较为简单,成本也较低,在 功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。 但当设备显示的点或位较多时,就需 要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。 所谓动态显示就是让各位显示元件分时工作。若刷新的速度太高，显示元件 的开关速度却不够高，以致在前一个字符尚未完全熄灭的情况下，后续的字符段 就点亮。若刷新的速度太慢时，将发生闪烁。因此刷新频率不要低于 100 HZ ， 肉眼观察到的数码的显示情况将是连续的。利用动态显示法可以降低系统功耗， 减少成本。 在 LED 的驱动和显示单元的设计中,采用的方式有许多种:利用计算机芯片的 端口作为 LED 的驱动口,并通过软件编程加外部驱动实现,缺点是占用计算机芯片 的时间和相关资源；利用专用接口芯片如 Intel8155、8255 等作为计算机芯片的 端口扩展,并通过软件编程加外部驱动实现,缺点是电路较复杂,功耗较大,也要占 用计算机芯片的时间和相关资源；利用显示专用芯片如Intel8279、MAX7219、 PS7219 等,可实现较复杂的功能,但其占用计算机芯片端口还是较多,并且芯片价 格较高。 大多数显示驱动器都没有严格的总线时序,在强干扰环境下容易造成时序 混乱,使显示不正常。 1.2 本文研究内容 对于LED显示器动态扫描驱动电路设计首先用555定时器产生固定频率的信 号作为节拍发生器的时钟， 将此时钟连到由74LS160接成的四进制加法计数器上， 由具有八个译码输出端的 74LS138 作为数码管的译码器。其次，当 7447 引脚接 到高电平时驱动共阴极七段 LED 数码管轮流显示对应数据。 最后利用仿真软件验 证设计的正确性，当各引脚输出的高电平频率达到一定程度时，数码管呈现闪烁 现象。 1 本科生课程设计（论文） 第2章 LED 显示器动态扫描驱动电路设计 2.1 LED 显示器动态扫描驱动电路总体设计方案 方案一：方案一： 本设计的电路可以使用集成芯片74LS138、74LS160。对于 74LS160 可以接成任意进制的加法计数器，再由 74LS138 译码器控制哪一个 选通，从而实现设计要求的四位 LED 的显示屏的显示。对于本设计的要求实 现动态驱动扫描，显然不能够满足，因此本设计不采用此方案。 方案二：方案二：对于此电路的实现可以由 555 定时器产生时钟脉冲，通过计数 器控制译码器，由译码器控制输出中间级使其数据传送到 LED 七段数码显示 管。这里计数器采用 74LS160 设计成同步四进制加法计数器，译码器采用 74LS138 译码器。 LED 显示按要求采用 4 位分立元件， 其內部由多只发光二极 管构成，按连接方式不同可分为共阳极 LED 与共阴极 LED，其电路特性基本 一致：发光二极管导通压降为 1.2V～1.8V，正向工作电流为 2mA～15mA，本 设计采用共阴极连接方式。在显示驱动方式中，采用集成芯片 7447 驱动。当 扫描到公共端时， LED 驱动器分别对应输出 a～dp 的显示段， LED 就能正常显 示。 综上所述，对于 LED 显示器动态扫描驱动电路的设计采用方案二。 总体设计框图如下： 图 2.1 总体方案框图 节 拍 发 生器 控制 计数器 显 示 译 码器器 显示 节拍发生器用于产生时钟脉冲，为后续电路提供脉冲信号；控制计数器用于 控制整体电路的循环次数；显示译码器的功能是将计数器给出的四组二进制 BCD 码转换成相对应的地址码；显示器用于显示地址码相对应数字。 2 本科生课程设计（论文） 2.2 具体电路设计 2.2.1 多谐振荡器电路设计 用 555 定时器连接成多谐振器，作为节拍发生器的时钟。如图 2.2 所示 图 2.2 用 555 定时器构成的多谐振荡器 2.2.2 计数器的设计 计数器选用集成电路 74LS160 进行设计较方便。74LS160 是同步四位十 进制加/减计数器 ,它具有同步清零、同步计数的功能。本设计需要应用 74LS160 设计出同步四进制加法计数器，如图 2.3 所示 3 本科生课程设计（论文） 图 2.3 四进制加法计数器 2.2.3 译码器的电路设计 译码器选用集成电路 74LS138 进行设计比较简单。74LS138 的逻辑功能 是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号或另外一个代 码。1、2、3 引脚接入输入信号，4、5、6 引脚接入 MREQ，其它引脚为编译 后的输出，8 引脚接地，16 引脚接电源。其片子引脚图如图 2.4 所示。 图 2.4 74LS138 引脚图 4 本科生课程设计（论文） 2.2.4 共阴极 LED 动态驱动电路设计 动态驱动是将所有数码管使用一个专门的译码驱动器，使各位数码管逐个轮 流受控显示，这就是动态驱动。由于扫描速度极快，显示效果与静态驱动相同， 所以可以用 7447 来驱动，7447 的引脚图如图 2.5 所示： 图 2.5 7447 引脚图 LED 显示器分类： （1）按字高分：笔画显示器字高最小有1mm（单片集成式多位数码管字 高一般在 2～3mm） 。其他类型笔画显示器最高可达 12.7mm（0.5 英寸）甚至 达数百 mm。 （2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。 （3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片