一種實(shí)用的LED光柱顯示器驅(qū)動(dòng)方法

LED光柱顯示器因具有顯示直觀，亮度均勻，可靠性高以及成本低、抗振、耐沖擊等特點(diǎn)已用于各種顯示調(diào)節(jié)儀表，作為過(guò)程量或控制量以及閥位的模擬指示，已成為當(dāng)代國(guó)際面板表的最新潮流。但是以往見(jiàn)到的驅(qū)動(dòng)方法復(fù)雜，需用很多集成電路，難以實(shí)現(xiàn)高可靠和簡(jiǎn)單實(shí)用。本文巧妙地利用點(diǎn)/柱顯示驅(qū)動(dòng)器LM3914和一些分立器件設(shè)計(jì)了一種101線(xiàn)光柱驅(qū)動(dòng)電路，簡(jiǎn)單實(shí)用。
1 LED光柱顯示器簡(jiǎn)介
　　LED光柱顯示器是由若干LED管芯按規(guī)定長(zhǎng)度等距排列組成，按所含發(fā)光二極管數(shù)有101線(xiàn)，51線(xiàn)、41線(xiàn)，線(xiàn)間距有1mm、0.9mm、0.75mm，可視寬度一般為3.5mm，具有紅、橙、綠等顏色。下面是JDG101A光柱使用的極限參數(shù)：
　　·環(huán)境溫度：－25°C～+60°C
　　·存儲(chǔ)溫度：－30°C～+70°C
　　·每段正向電流：10mA，其中正向脈沖電流15mA(脈寬3ms，占空比1：1)
　　·耗散功率：2200mW
　　光電特性(25°C，每段)：
　　·正向電壓(10mA):2.2V
　　·反向電流：最大10μA
　　·發(fā)光強(qiáng)度(5mA):0.4～0.5mcd
　　其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示(以共陽(yáng)極為例)。
　　它有10組發(fā)光二極管(1)～(10)，也稱(chēng)為10段，每段又有10個(gè)發(fā)光二極管，也稱(chēng)為10個(gè)點(diǎn)。每段的陽(yáng)極相連，共引出10個(gè)陽(yáng)極，依次標(biāo)記為A～J，各段的相應(yīng)發(fā)光二極管陰極相連，共引出10個(gè)陰極，依次標(biāo)記為1～10，另外還有一個(gè)發(fā)光二極管一般用于電源指示，也可以不用。
2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
　　LED光柱的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)決定了其顯示方式必然是段掃描及點(diǎn)顯示的掃描顯示。驅(qū)動(dòng)電路的基本原理就是把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并用動(dòng)態(tài)掃描方法輸出轉(zhuǎn)變的數(shù)字量。
　　LM3914是10位發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器，它可以把輸入模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出驅(qū)動(dòng)10位發(fā)光二極管來(lái)進(jìn)行點(diǎn)顯示或柱顯示。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及基本應(yīng)用電路如圖2所示。

4腳和6腳之間連接有10個(gè)精密分壓電阻，7腳和8腳之間是一個(gè)參考電壓源，9腳為點(diǎn)/柱模式選擇，5腳為信號(hào)輸入端。LM3914參考電壓源輸出約
　　1.2V，即在7腳和8腳之間維持一個(gè)1.2V的基準(zhǔn)電壓Vref，該基準(zhǔn)可以直接給內(nèi)部分壓器使用，這樣當(dāng)Vin(5腳)輸入一個(gè)0～1.2V電壓時(shí)，通過(guò)比較器即可點(diǎn)亮0～10個(gè)發(fā)光二極管。
　　8腳也可以按需要調(diào)整到合適的電位上，此時(shí)需要8腳對(duì)地接電阻R2(圖中未畫(huà)出)，則8腳電位為：V⑧＝(Vref/R1)×R2。利用這一關(guān)系可以將8腳電位設(shè)計(jì)為浮動(dòng)的，即段掃描時(shí)同時(shí)改變R2，則可在8腳產(chǎn)生一個(gè)階梯電位，6腳和4腳則可以產(chǎn)生一個(gè)階梯基準(zhǔn)，這樣當(dāng)掃描到第N(N＝1～10)段時(shí)，該段基準(zhǔn)電壓即決定了該段光柱所點(diǎn)亮的線(xiàn)數(shù)。
　　所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示，圖中GV即表示101線(xiàn)LED光柱。555和R1，R2，C1組成振蕩器，為4017提供時(shí)鐘信號(hào)，4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器，每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘周期，Q0～Q9依次輸出一個(gè)高電平，T1～T10依次導(dǎo)通，進(jìn)行光柱段掃描，同時(shí)T11～T20也依次導(dǎo)通，改變每段的基準(zhǔn)電壓，通過(guò)LM3914進(jìn)行點(diǎn)顯示，這樣不斷的進(jìn)行段掃描和點(diǎn)顯示，當(dāng)掃描頻率大于50Hz時(shí)，人的肉眼不會(huì)感覺(jué)到顯示閃爍。

3 實(shí)用結(jié)果
　　上述驅(qū)動(dòng)電路在本人設(shè)計(jì)的SXG系列光柱顯示調(diào)節(jié)儀中采用，效果很好，該電路稍加改動(dòng)，即可用于51線(xiàn)或41線(xiàn)光柱。使用時(shí)注意R11～R20應(yīng)采用精密電阻。還要注意輸入信號(hào)送到LM3914前應(yīng)有調(diào)零和調(diào)滿(mǎn)。