数码管显示电路和用电设备的制作方法

本实用新型涉及数码管技术领域，尤其涉及一种数码管显示电路和用电设备。

背景技术：

图1为现有两位数码管内部的连接示意图，图2为现有三位数码管内部的连接示意图，图3为现有四位数码管内部的连接示意图。当现有的用电设备需要显示更多的信息时，需要用到更多位的数码管。

现有技术中，为了使得多位数码管能够正常显示，需要向多位数码管提供更多的驱动输入/输出(I/O)口。例如，如图1所示，现有二位数码管(8 个段位端SEG0-SEG7，2个片选端COM0-COM1)通常共需要10个I/O口 (I/O0-I/O9)驱动。如图2所示，现有三位数码管(8个段位端SEG0-SEG7， 3个片选端COM0-COM2)通常共需要11个I/O口(I/O0-I/O10)来驱动。如图3所示，现有四位数码管(8个段位端SEG0-SEG7，4个片选端 COM0-COM3)通常共需要12个I/O口(I/O0-I/O11)来驱动。而增加译码驱动器进行驱动时，增加了硬件电路的复杂性。

然而，无论是随着数码管的位数增加，占用的驱动I/O口越多，还是译码驱动器的增加，皆会导致较高的芯片成本和封装成本。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种数码管显示电路和用电设备，在保证n位数码管正常显示的基础上，减少了I/O口的数量，节约了芯片成本，降低了功耗。

第一方面，本实用新型提供一种数码管显示电路，包括：控制单元及n 位数码管；

其中，所述控制单元中包括：m个输入/输出I/O口，所述n位数码管的段选端按照所述n位数码管的p个片选端分为p组，所述n位数码管的p个片选端分别与所述m个I/O口的部分或全部连接，所述n位数码管的每组段选端分别与所述m个I/O口的部分连接，且与所述片选端连接的I/O口和与所述片选端对应的一组段选端连接的I/O口不同，任意两个段选端所连接的 I/O口和与任意两个段选端分别对应的两个片选端所连接的I/O口不能同时相同，所述控制单元的I/O口的个数m小于q+n，其中，q为所述n位数码管中各位数码管的最多发光二极管个数，n、m、p、q为正整数。

可选地，所述I/O口的个数m大于或等于所述p组段选端中最多段选端的个数。

可选地，所述p组段选端中各组段选端的个数皆为m-1。

可选地，所述I/O口的个数m与所述p组段选端中各组段选端的个数m-1 的乘积大于等于所述n位数码管中发光二极管的总数。

可选地，从m个所述I/O口中任选m-1个I/O口分别与所述n位数码管中一组段选端连接，且所述n位数码管中每组段选端对应连接的m-1个I/O 口不同。

可选地，从m个所述I/O口中选择除了与所述n位数码管中m-1个段选端连接之外的I/O口和与所述m-1个段选端对应的片选端连接。

可选地，所述电路还包括：m个电阻；

其中，所述n位数码管的每组段选端分别通过各自对应的电阻与所述m 个I/O口的部分连接。

可选地，所述n位数码管中每个发光二极管的正极分别对应于所述段选端，所述n位数码管中每个发光二极管的负极分别对应于所述片选端。

可选地，所述n位数码管中每个发光二极管的负极分别对应于所述段选端，所述n位数码管中每个发光二极管的正极分别对应于所述片选端。

第二方面，本实用新型提供一种用电设备，包括：如第一方面所述的数码管显示电路。

本实用新型提供的数码管显示电路和用电设备，其中数码管显示电路包括n位数码管及控制单元，通过控制单元的I/O口的个数m小于n位数码管的位数和n位数码管中任一数码管的发光二极管个数之和的设置，以及n位数码管的段选端按照n位数码管的p个片选端分为p组，n位数码管的p个片选端分别与m个I/O口的部分连接，n位数码管的每组段选端分别与m个 I/O口的部分或全部连接，且保证与片选端连接的I/O口和与片选端对应的每组段选端连接的I/O口不同。本实施例中，采用同一个I/O口既可以与段选端连接，又可以与片选端连接的方式，大大减少了I/O口的数量，实现了n位数码管的动态显示功能，不仅结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，充分利用且节省了端口资源，还有效降低了芯片成本和封装成本。

附图说明

为了清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有两位数码管内部的连接示意图；

图2为现有三位数码管内部的连接示意图；

图3为现有四位数码管内部的连接示意图；

图4为本实用新型提供的数码管显示电路的结构示意图；

图5为本实用新型提供的数码管显示电路的结构示意图；

图6为本实用新型提供的两位数码管内部的连接示意图；

图7为本实用新型提供的三位数码管内部的连接示意图；

图8为本实用新型提供的四位数码管内部的连接示意图；

图9为本实用新型提供的用电设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型实施例保护的范围。

图4为本实用新型提供的数码管显示电路的结构示意图，如图4所示，本实施例的数码管显示电路40包括：控制单元41及n位数码管42。

其中，控制单元41中包括：m个输入/输出I/O口，n位数码管42的段选端按照n位数码管42的p个片选端分为p组，n位数码管42的p个片选端分别与m个I/O口的部分或全部连接，n位数码管42的每组段选端分别与 m个I/O口的部分连接，且与片选端连接的I/O口和与片选端对应的一组段选端连接的I/O口不同，任意两个段选端所连接的I/O口和与任意两个段选端分别对应的两个片选端所连接的I/O口不能同时相同，控制单元41的I/O口的个数m小于q+n，其中，q为n位数码管42中各位数码管的最多发光二极管个数，n、m、p、q为正整数。

本实施例中，控制单元41具有多种实现形式。控制单元41可以为单片机，也可以包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)数据接口、数据锁存器和按键扫描等模块，本实施例对此不做限定，只需满足控制单元41提供 m个I/O口即可。

进一步地，现有技术中需要向多位数码管提供的I/O口个数等于n位数码管42的位数n与各位数码管中最多发光二极管的个数q(如，7或8)之和。进而，本实施例中，若n位数码管42所需要的I/O口的个数m小于q+n，便可减少I/O口的个数，节约端口资源。

例如，若三位数码管中各位数码管的发光二极管个数皆为8，则控制单元41只需提供3+8＝11个I/O口；若三位数码管中各位数码管的发光二极管个数依次为7、8、8，则控制单元41只需提供3+最多发光二极管个数8＝11 个I/O口。

本实施例中，n位数码管42的段选端可以按照n位数码管42的片选端的个数p，划分为p组，其中每组段选端的个数可以相同，也可以不同，本实施例对此不做限定。且每组段选端分别与m个I/O口的部分连接，使得m 个I/O口中留有I/O口可以与各组段选端分别对应的片选端连接，即与片选端连接的I/O口和与片选端对应的一组段选端连接的I/O口不同，这样，p个片选端可以分别与m个I/O口的部分或全部连接。

进一步地，基于上述内容，上述设定无法保证存在有一个发光二极管对应的段选端连的I/O和片选端连接的I/O与其他任一发光二极管对应的段选端连的I/O和片选端连接的I/O皆相同的情况，因此，还需设定任意两个段选端所连接的I/O口和与任意两个段选端分别对应的两个片选端所连接的I/O口不能同时相同，以避免相同的I/O口同时控制多个发光二极管的情形，使得控制单元41分别通过不同的I/O口来控制片选端和与片选端对应的一组段选端，从而实现n位数码管42的显示功能。

本实施例中，控制单元41在控制n位数码管42进行显示时，由于任一片选端与对应的I/O口连接，与片选端对应的一组段选端分别与对应的其余 I/O口连接，且I/O口的个数m小于q+n，因此，控制单元41可以先确定n 位数码管42的显示内容，再通过控制一个片选端对应的I/O口来选定与片选端对应的一组段选端所对应的发光二极管，接着分别控制与该片选端对应的一组段选端分别连接的I/O口来选通对应的发光二极管中的部分，从而完成n 位数码管42中部分发光二极管的显示过程。

进一步地，对于n位数码管42的接下来的显示内容，可以依照上述过程，此处不做赘述，从而使得控制单元41的I/O口可以先通过片选端选定发光二极管，再通过与片选端对应的一组段选端选通对应的发光二极管，使得n位数码管42可以正常进行显示。

例如，当n位数码管42的显示内容为第一位数码管中的发光二极管全亮时，如果第一位数码管中的四个发光数码管分别对应于片选端11和与片选端 11对应的一组段选端01-04，其余四个发光数码管分别对应于片选端12和与片选端12对应的一组段选端05-08，则控制单元41可以先确定一组段选端 01-04对应的I/O口01-04需要输出二进制“1111”，再控制片选端11对应连接的I/O口05输出二进制“0”，接着分别控制一组段选端01-04对应连接的I/O口01-04输出二进制“1111”，可以使得四个发光数码管导通。同理，控制单元41可以先确定一组段选端05-08对应的I/O口01、02、03、05需要输出二进制“1111”，再控制片选端12对应连接的I/O口04输出二进制“0”，接着分别控制一组段选端05-08对应连接的I/O口01、02、03、05输出二进制“1111”，可以使得其余四个发光数码管导通，从而完成第一位数码管中发光二极管全部点亮的过程。

进一步地，由于数码管的点亮时间很短，且人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上n位数码管42中每组段选端对应的发送二极管并非同时点亮，但只需保证扫描的速度足够快，那么给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，从而实现了n位数码管42的动态显示。且由于控制单元41的I/O口的个数m小于q+n，因此，本实施例中的数码管显示电路40能够节省大量的I/O端口，使得功耗降低，节约芯片成本和封装成本。

本实施例的数码管显示电路，包括n位数码管及控制单元，通过控制单元的I/O口的个数m小于n位数码管的位数和n位数码管中任一数码管的发光二极管个数之和的设置，以及n位数码管的段选端按照n位数码管的p个片选端分为p组，n位数码管的p个片选端分别与m个I/O口的部分连接，n 位数码管的每组段选端分别与m个I/O口的部分或全部连接，且保证与片选端连接的I/O口和与片选端对应的每组段选端连接的I/O口不同。本实施例中，采用同一个I/O口既可以与段选端连接，又可以与片选端连接的方式，大大减少了I/O口的数量，实现了n位数码管的动态显示功能，不仅结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，充分利用且节省了端口资源，还有效降低了芯片成本和封装成本。

在上述图4实施例的基础上，对本实施例数码管显示电路40所包含的具体结构进行详细说明。可选地，I/O口的个数m大于或等于p组段选端中最多的段选端个数。

现有技术中，通常控制单元41所需提供的I/O口个数等于q+n，且片选端的个数等于n位数码管42的位数n，段选端的个数等于n位数码管42中各位数码管的最多发光二极管个数q。

本实施例中，由于控制单元41所需提供的I/O口个数m小于q+n，且任一片选端对应的I/O口可以选择除了自身片选端对应的一组段选端连接的I/O 口之外的I/O口，即该I/O口可以为与各段选端有连接关系的I/O口，也可以为与各段选端无连接关系的I/O口，因此，可以设置I/O口的个数m大于或等于p组段选端中最多段选端个数。

进一步地，为了更加节省I/O口的数量，可选地，p组段选端中各组段选端的个数皆为m-1。具体地，当p组段选端中各组段选端的个数皆为m-1时，由于控制单元41提供的I/O口只有m个，使得与各组段选端对应的片选端只有一个I/O口可供选择，也使得I/O口的个数m与p组段选端中各组段选端的个数m-1的乘积大于等于n位数码管42中发光二极管的总数，有效保证了控制单元41向n位数码管42提供的I/O口的个数m最少，大大节省了端口资源和芯片成本。

可选地，从m个I/O口中任选m-1个I/O口分别与n位数码管42中一组段选端连接，且n位数码管42中每组段选端对应连接的m-1个I/O口不同。可选地，从m个I/O口中选择除了与n位数码管42中m-1个段选端连接之外的I/O口和与m-1个段选端对应的片选端连接。

本实施例中，由于p组段选端中每组段选端的个数皆为m-1，因此，可从控制单元41中的m个I/O口中随机选择m-1个I/O口分别与n位数码管 42中一组段选端对应连接，控制单元41中剩余的一个I/O口则与该组段选端对应的片选端连接，同时还需保证任意两个段选端所连接的I/O口和与任意两个段选端分别对应的两个片选端所连接的I/O口不能同时相同，即每组段选端分别与m-1个I/O口的连接方式不同，这样，相同的I/O口无法同时控制多个发光二极管，避免一个片选端对应多组段选端的问题，从而可以实现 n位数码管42的显示功能。

进一步地，当确定I/O口的个数m以及每组段选端的个数为m-1时，可以根据将n位数码管42中发光二极管的总数除以p组段选端中各组段选端的个数m-1，得到的商向上取整可以得到n位数码管42的片选端的个数p，确定了n位数码管42中各片选端和各段选端的个数以及连接方式，且在减少I/O 口数量的前提下，保证了n位数码管42的显示功能。

在上述图4实施例的基础上，结合图5对本实施例数码管显示电路40的具体元器件进行详细说明。

可选地，如图5所示，数码管显示电路40还包括：m个电阻43。其中， n位数码管42的每组段选端分别通过各自对应的电阻43与m个I/O口的部分连接。

具体地，m个I/O口中任一I/O口皆通过一个电阻43与n位数码管42 中对应的段选端连接，即在各段选端皆增加一个电阻43，起到限流作用，从而保证n位数码管42中各发光二极管的亮度和量度的均匀性。

进一步地，由于数码管中的发光二极管具有共阴极和共阳极两种接法，因此，下面分别从共阴极和共阳极两种接法对本实施例数码管显示电路40的 n位数码管42的具体结构进行详细说明。

一方面，可选地，n位数码管42中每个发光二极管的正极分别对应于段选端，n位数码管42中每个发光二极管的负极分别对应于片选端。

本实施例中，n位数码管42中的各发光二极管选用共阴极的接法时，控制单元41可向n位数码管42中任一发光二极管的段选端输入高电平，向发光二极管的片选端输入低电平，使得发光二极管点亮。

另一方面，可选地，n位数码管42中每个发光二极管的负极分别对应于段选端，n位数码管42中每个发光二极管的正极分别对应于片选端。

本实施例中，n位数码管42中的各发光二极管选用共阳极的接法时，控制单元41可向n位数码管42中任一发光二极管的段选端输入低电平，向发光二极管的片选端输入高电平，使得发光二极管点亮。

本领域技术人员可以理解，数码管内部由a-g七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各发光二极管的亮暗组合成字符。下面，通过图6-图8，对本实施例数码管显示电路40中n位数码管42的片选端和段选端的设置进行详细说明。其中，图6-图8中以每个I/O口皆通过一个电阻与n位数码管42中对应的段选端连接，且n位数码管42中的各发光二极管选用共阴极的接法为例，进行示意。

图6为本实用新型提供的两位数码管内部的连接示意图，如图6所示，本实施例中的二位数码管包括16个发光二极管，为了最大程度的减少端口资源，本实施例中的二位数码管共需要5个I/O口(I/O0-I/O4)驱动，其中4 个片选端COM0-COM3，四组段选端中有4个段选端SEG0-SEG3。与图1中现有二位数码管需要10个I/O口相比，减少了5个I/O口。

图7为本实用新型提供的三位数码管内部的连接示意图，如图7所示，本实施例中的三位数码管包括24个发光二极管，为了最大程度的减少端口资源，本实施例中的三位数码管共需要6个I/O口(I/O0-I/O5)驱动，其中5 个片选端COM0-COM4，四组段选端中有5个段选端SEG0-SEG4，一组段选端中有4个段选端SEG0-SEG3。与图2中现有三位数码管需要11个I/O口相比，减少了5个I/O口。

图8为本实用新型提供的四位数码管内部的连接示意图，如图8所示，本实施例中的四位数码管包括32个发光二极管，为了最大程度的减少端口资源，本实施例中的四位数码管共需要7个I/O口(I/O0-I/O6)驱动，其中6 个片选端COM0-COM5，五组段选端中有6个段选端SEG0-SEG5，一组段选端中有2个段选端SEG0-SEG1。与图3中现有四位数码管需要12个I/O口相比，减少了5个I/O口。

需要说明的是：n位数码管42可以根据实际情况去掉小原点发光二极管，使得n位数码管42中发光二极管的个数减少，从而减少了控制单元41提供 I/O口的数量，节省芯片的端口资源，降低功耗。

图9为本实用新型提供的用电设备的结构示意图，如图9所示，本实施例的用电设备90包括：数码显示电路91；其中，

数码管显示电路91，包括：控制单元及n位数码管；

其中，所述控制单元中包括：m个输入/输出I/O口，所述n位数码管的段选端按照所述n位数码管的p个片选端分为p组，所述n位数码管的p个片选端分别与所述m个I/O口的部分或全部连接，所述n位数码管的每组段选端分别与所述m个I/O口的部分连接，且与所述片选端连接的I/O口和与所述片选端对应的一组段选端连接的I/O口不同，任意两个段选端所连接的 I/O口和与任意两个段选端分别对应的两个片选端所连接的I/O口不能同时相同，所述控制单元的I/O口的个数m小于q+n，其中，q为所述n位数码管中各位数码管的最多发光二极管个数，n、m、p、q为正整数。

可选地，所述I/O口的个数m大于或等于所述p组段选端中最多段选端的个数。

可选地，所述p组段选端中各组段选端的个数皆为m-1。

可选地，所述I/O口的个数m与所述p组段选端中各组段选端的个数m-1 的乘积大于等于所述n位数码管中发光二极管的总数。

可选地，从m个所述I/O口中任选m-1个I/O口分别与所述n位数码管中一组段选端连接，且所述n位数码管中每组段选端对应连接的m-1个I/O 口不同。

可选地，从m个所述I/O口中选择除了与所述n位数码管中m-1个段选端连接之外的I/O口和与所述m-1个段选端对应的片选端连接。

可选地，所述电路还包括：m个电阻；

其中，所述n位数码管的每组段选端分别通过各自对应的电阻与所述m 个I/O口的部分连接。

可选地，所述n位数码管中每个发光二极管的正极分别对应于所述段选端，所述n位数码管中每个发光二极管的负极分别对应于所述片选端。

可选地，所述n位数码管中每个发光二极管的负极分别对应于所述段选端，所述n位数码管中每个发光二极管的正极分别对应于所述片选端。

本实用新型提供的用电设备包括如上所述的数码管显示电路，其中，数码管显示电路包括n位数码管及控制单元，通过控制单元的I/O口的个数m 小于n位数码管的位数和n位数码管中任一数码管的发光二极管个数之和的设置，以及n位数码管的段选端按照n位数码管的p个片选端分为p组，n 位数码管的p个片选端分别与m个I/O口的部分连接，n位数码管的每组段选端分别与m个I/O口的部分或全部连接，且保证与片选端连接的I/O口和与片选端对应的每组段选端连接的I/O口不同。本实施例中，采用同一个I/O 口既可以与段选端连接，又可以与片选端连接的方式，大大减少了I/O口的数量，实现了n位数码管的动态显示功能，不仅结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，充分利用且节省了端口资源，还有效降低了芯片成本和封装成本。

本实施例中，用电设备90可以为电磁炉、电饭煲、电子秤等具备显示功能的用电设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。