一种点阵式数码管的制作方法

1.本实用新型涉及数码管显示技术领域，具体涉及一种点阵式数码管。


背景技术：

2.数码管，也称作辉光管，是一种可以显示数字和其他信息的电子设备。其由于其价格低廉、控制简单，在显示领域得到了广泛的发展，在各种检测仪器中的应用中，四位“8”字形数码管的应用最为广泛。
3.但本申请实用新型人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
4.传统的静态方式驱两个4位的数码管需要用到48个i/o口，即便采用价格更高的态扫描方式驱动两个4位的数码管，也需要16个i/o口；过多的引脚需求使得硬件设计难以简化，成本难以进一步降低，由于引脚过多的关系也增加了不良风险，良品率也难以达到较高的水准；另外，过多的引脚需求，也意味着控制ic所需要的i/o口数量，利用率低，后续的驱动过程也较为繁琐。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种点阵式数码管。
6.依据本实用新型的一个方面，提供一种点阵式数码管，包括：
7.引脚，用于与单片机的i/o口相连；
8.二极管组，与所述引脚相连；
9.所述二极管组包括若干个发光二极管，若干个所述发光二极管的正极均与一所述引脚连接；
10.若干个所述发光二极管的负极分别与不同的所述引脚连接，且不同的所述引脚区别于与所述发光二极管的正极连接的所述引脚；
11.所述引脚的数量为8，8个所述引脚分别与所述单片机不同的i/o口相连。
12.优选的，与第n个所述引脚连接的所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管的负极与第n+i+1个所述引脚连接；
13.其中，所述n+i+1小于或等于所述引脚的数量。
14.优选的，与第n+i+1个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管的负极与第m个所述引脚连接；
15.其中，所述m为大于或等于1，且小于或等于所述n+i的自然数。
16.优选的，所述点阵式数码管，还包括：
17.若干个小数点二极管，与电源或所述单片机不同的i/o口相连。
18.优选的，所述二极管组的数量与所述引脚的数量相同。
19.优选的，所述二极管组包括7个所述发光二极管。
20.优选的，所述引脚连接有信号输送线路；
21.若干个所述发光二极管的正极均通过该信号输送线路与所述引脚连接，与第n个所述引脚连接的所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管的负极通过该信号输送线路与第n+i+1个所述引脚连接。
22.优选的，所述信号输送线路的数量与所述引脚的数量相同。
23.优选的，所述单片机的型号为ut3300。
24.本实用新型的有益效果为：本实用新型的电路设计合理巧妙，只需配备与二极管组数量相同的引脚、i/o口即可实现对二极管组中所有发光二级管中一个或多个的点亮；即本点阵式数码管的驱动，只需要用到与位数相匹配的引脚、i/o口即可；即驱动两个4位的数码管，只需要8个引脚、i/o口，由于引脚减少的关系，利于良品率的提高；简化硬件设计，降低成本；另外，由于i/o口所需数量的减少，提高了利用率，解决了后续的驱动过程繁琐、良品率难以提高、成本难以降低的问题。
25.下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。
附图说明
26.图1是本实用新型实施例中一种点阵式数码管的电路图；
27.图2是本实用新型实施例中一种点阵式数码管的封装示意图；
28.图3是本实用新型实施例中单片机的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
33.实施例，参见图1至图3，本实施例提供的一种点阵式数码管，包括：
34.引脚，用于与单片机的i/o口相连；
35.二极管组，与所述引脚相连；
36.所述二极管组包括若干个发光二极管，若干个所述发光二极管的正极均与一所述引脚连接；
37.若干个所述发光二极管的负极分别与不同的所述引脚连接，且不同的所述引脚区别于与所述发光二极管的正极连接的所述引脚。
38.优选的，与第n个所述引脚连接的所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管的负极与第n+i+1个所述引脚连接；
39.其中，所述n+i+1小于或等于所述引脚的数量。
40.具体地，所述二极管组的数量与所述引脚的数量相等，在本实施例中，其数量为8个；
41.在本实施例中，本点阵式数码管同样是“8”字形，如图2所示，8字的外圈从顶部开始顺时针依次分为a、b、c、d、e、f段，其中间部分横杆为g段；也就是说，每一所述二极管组均包含第一至第七发光二极管，后文中，第一个二极管组中第一至第七发光二极管用leda1、ledb1、ledc1、ledd1、lede1、ledf1、ledg1表示；第二个二极管组中第一至第七发光二极管用leda2、ledb2、ledc2、ledd2、lede2、ledf2、ledg2表示；第三个二极管组中第一至第七发光二极管用leda3、ledb3、ledc3、ledd3、lede3、ledf3、ledg3表示；第四个二极管组中第一至第七发光二极管用leda4、ledb4、ledc4、ledd4、lede4、ledf4、ledg4表示；第五个二极管组中第一至第七发光二极管用leda5、ledb5、ledc5、ledd5、lede5、ledf5、ledg5表示；第六个二极管组中第一至第七发光二极管用leda6、ledb6、ledc6、ledd6、lede6、ledf6、ledg6表示；第七个二极管组中第一至第七发光二极管用leda7、ledb7、ledc7、ledd7、lede7、ledf7、ledg7表示；第八个二极管组中第一至第七发光二极管用leda8、ledb8、ledc8、ledd8、lede8、ledf8、ledg8表示。而第一至第八二极管组则用led1、led2、led3、led4、led5、led6、led7、led8表示。
42.也就是说，通过点亮所述二极管组中一个或多个发光二极管，实现不同字符的显示；那么，传统的点亮方法是分别往不同的发光二极管输入高电平或低电平，实现对不同发光二极管的点亮。
43.而本方案中，则通过若干个所述发光二极管的正极均与所述引脚连接，与第n个所述引脚连接的所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管的负极与第n+i+1个所述引脚连接的方式，使得只需往第n个所述引脚提供高电平，第n+i+1个所述引脚提供低电平，并且向其余所述引脚提供高阻态，则接通第n个所述引脚、第n+i个所述发光二极管、第n+i+1个所述引脚，从而点亮所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管；再由于i为自然数，即通过此电路设计，使得只需配备与二极管组(即数码管的位数)数量相同的引脚、i/o口即可实现对二极管组中第n个及第n个之后的发光二级管中一个或多个的点亮。
44.现举例说明，当n取1、i取0时，第1个所述引脚连接的所述二极管组中的第1个所述发光二极管的负极与第2个所述引脚连接；当n取1、i取1时，第1个所述引脚连接的所述二极管组中的第2个所述发光二极管的负极与第3个所述引脚连接；以此类推，直至n取1、i取6时，第1个所述引脚连接的所述二极管组中的第7个所述发光二极管的负极与第8个所述引脚连接。那么，也就是说，对于二极管组中第n个、第n个之后的发光二级管，只需根据显示的字符需求，调整提供至不同引脚的高电平/低电平/高阻态，即能实现不同的字符显示；而实现上述控制，只需每个二极管组接入一个引脚即可。进而，本点阵式数码管的驱动，只需要
用到与位数相匹配的引脚、i/o口即可，即驱动两个4位的数码管，只需要8个引脚、i/o口，由于引脚减少的关系，利于良品率的提高；简化硬件设计，降低成本；另外，由于i/o口所需数量的减少，提高了利用率，解决了后续的驱动过程繁琐、良品率难以提高、成本难以降低的问题。
45.优选的，与第n+i+1个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管的负极与第m个所述引脚连接；
46.其中，所述m为大于或等于1，且小于或等于所述n+i的自然数。
47.进一步地，所述i的取值不能等于
‑
n。
48.具体地，本方案中，通过与第n+i+1个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管的负极与第m个所述引脚连接，使得在驱动时，只需往第n+i个所述引脚提供高电平，第m个引脚提供低电平，并且向其余所述引脚提供高阻态，则接通第n+i+1个所述引脚、与第n+i+1个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管、第m个所述引脚，从而点亮第n+i+1个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管；再由于m为大于或等于1，且小于或等于所述n+i的自然数，即通过此电路设计，使得只需配备与二极管组(即数码管的位数)数量相同的引脚、i/o口即可实现对二极管组中第n个之前的发光二级管中一个或多个的点亮。
49.现举例说明，x＝8，当n取1、i取0时，n+i+1＝2，m小于或等于1，即与第2个所述引脚连接的二极管组中的第m个所述发光二极管的负极与第m个所述引脚连接，也就是说，与第2个所述引脚连接的二极管组中的第1个发光二极管与第1个所述引脚连接；当n取1、i取1时，n+i+1＝3，m小于或等于2，即与第3个所述引脚连接的二极管组中的第1个至第2个所述发光二极管的负极分别与第1个、第2个所述引脚连接；以此类推，直至n取7、i取0时，n+i+1＝8，m小于或等于7，即与第8个所述引脚连接的二极管组中的第1个至第7个所述发光二极管的负极分别与第1个、第2个、第3个、第4个、第5个、第6个、第7个所述引脚连接。那么，也就是说，二极管组中第n个之前的发光二极管，只需根据显示的字符需求，调整提供至不同引脚的高电平/低电平/高阻态，即能实现不同的字符显示；
50.综上，二极管组中第n个之前、第n个、第n个之后的发光二级管，即所述二极管组中所有的发光二极管，只需根据显示的字符需求，调整提供至不同引脚的高电平/低电平/高阻态，即能实现不同的字符显示；在上述过程每次只点亮一个二极管组的情况下，降低不同二极管组被点亮的间隔，即提高显示刷新率后，从而达到在视觉上所需字符的显示效果。
51.而实现上述控制，只需每个二极管组接入一个引脚即可。进而，本点阵式数码管的驱动，只需要用到与位数相匹配的引脚、i/o口即可，即驱动两个4位的数码管，只需要8个引脚、i/o口，由于引脚减少的关系，利于良品率的提高；简化硬件设计，降低成本；另外，由于i/o口所需数量的减少，提高了利用率，解决了后续的驱动过程繁琐、良品率难以提高、成本难以降低的问题。
52.优选的，所述引脚的数量为8，8个所述引脚分别与所述单片机不同的i/o口相连。
53.具体地，由于各种检测仪器中的应用中，四位“8”字形数码管、或两个四位“8”字形数码管阵列的应用最为广泛，故针对该情况，引脚的数量设置为8个。
54.优选的，所述二极管组包括7个所述发光二极管。
55.具体地，由于各种检测仪器中的应用中，四位“8”字形数码管、或两个四位“8”字形
数码管阵列的应用最为广泛，故针对该情况，所述二极管组包括7个所述发光二极管即可实现数字8的显示。
56.优选的，所述点阵式数码管还包括：
57.若干个小数点二极管(dp)，与电源或所述单片机不同的i/o口相连。
58.具体地，在封装后，所述小数点二极管(dp)设置在点阵式数码管各段的第二位数的右下角，通过电源直接导通或断开控制小数点的点亮，或通过单片机的i/o口控制小数点的点亮。
59.优选的，所述二极管组的数量与所述引脚的数量相同。
60.优选的，所述引脚连接有信号输送线路；
61.若干个所述发光二极管的正极均通过该信号输送线路与所述引脚连接，与第n个所述引脚连接的所述二极管组中的第n+i个所述发光二极管的负极通过该信号输送线路与第n+i+1个所述引脚连接。
62.具体地，通过信号传输线路的设置，便于所述发光二极管的位置布局。
63.依据本实用新型的另一个方面，提供一种点阵式数码管显示控制方法，包括：
64.对二极管组中所有发光二极管的正极输入高电平，对所述二极管组中不需要被点亮的发光二极管的负极输入高阻态；
65.依次对不同的所述二极管组执行上述高电平/高阻态输入。
66.优选的，在对二极管组中所有发光二极管的正极输入高电平，对所述二极管组中不需要被点亮的发光二极管的负极输入高阻态的同时，还包括：
67.对需要被点亮的发光二极管的负极输入低电平。
68.优选的，在依次对不同的所述二极管组执行上述高电平/高阻态输入时，还包括：
69.根据引脚数量获取若干组电平标识信息，所述电平标识信息为其中一个所述二极管组在显示设定字符时不同引脚需要输入的高电平/低电平/高阻态标识；
70.根据若干组所述电平标识信息同时向不同的所述引脚依次输入高电平/低电平/高阻态。
71.具体地，若干组电平标识信息的数量为8，与引脚的数量相同；电平标识信息具体表现为用1代表高电平、用0代表低电平、用h代表高阻态的二维字符串，例如“1000000h”、“0100000h”等，其对应的意义为“向8个引脚输入高电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、高阻态”、“向8个引脚输入低电平、高电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、高阻态”；
72.以第一二极管组(led1)显示字符“1”为例，如图2所示，8字的外圈从顶部开始顺时针依次分为a、b、c、d、e、f段，其中间部分横杆为g段，那么需要点亮的是b、c段，即需要点亮ledb1、ledc1；
73.那么获取的这组电平标识信息，即点阵式数码管其中第一二极管组(led1)需要显示的字符“1”所需的向8个引脚输入高电平/低电平/高阻态的标识为高电平、高阻态、低电平、低电平、高阻态、高阻态、高阻态、高阻态；也就是说，分别与8个引脚连接的第一二极管组(led1)至第八二极管组(led8)的输入状态依次为高电平、高阻态、低电平、低电平、高阻态、高阻态、高阻态、高阻态；此时，仅导通ledb1、ledc1，从而实现字符“1”的显示；
74.再根据剩下的7组电平标识信息，依次对第一二极管组(led1)至第八二极管组
(led8)输入高电平/低电平/高阻态，即可实现点阵式数码管各数位的一次动态显示；
75.重复上述向8个所述引脚的输入，并维持设定的循环速率，即可实现点阵式数码管各数位的动态显示。
76.另外，当第一二极管组(led1)需要显示字符“2”时，需要点亮的是a、b、d、e、g段，即需要点亮leda1、ledb1、ledd1、lede1、ledg1，其点亮过程原理同上，此处便不再详述；以此类推，本点阵式数码管可实现任意字符的动态显示。
77.优选的，在根据引脚数量获取若干组电平标识信息时，还包括：
78.生成二维数组，所述二维数组包括每一所述二极管组显示不同字符对应的所述电平标识信息；
79.获取显示指令，所述显示指令为点阵式数码管所需显示的字符组合；
80.根据所述显示指令从所述二维数组中调取若干组所述电平标识信息。
81.具体地，上述二维数组为led1至led8显示不同字符所需不同电平标识信息的集合，如表1所示：
82.表1二维数组
83.[0084][0085]
其中，用0代表低电平、1代表高电平、h代表高阻态。
[0086]
显示指令为所述点阵式数码管所需显示的字符组合，字符组合是“12345678”、“123456iau”、“88888888”等。
[0087]
优选的，在根据所述显示指令从所述二维数组中调取若干组所述电平标识信息时，还包括：
[0088]
获取修改指令，所述修改指令为所述点阵式数码管所需更新显示的字符组合；
[0089]
判断所述修改指令与所述显示指令是否相同；
[0090]
若是，根据所述显示指令从所述二维数组中调取若干组所述电平标识信息；
[0091]
若否，根据所述修改指令从所述二维数组中调取若干组所述电平标识信息。
[0092]
具体地，修改指令可以是人为输入，也可以是定时自动从不同寄存器获取的指令，其具体是“12345678”、“123456iau”、“88888888”等。
[0093]
进一步地，上述显示控制方法由单片机执行，对第一二极管组(led1)至第八二极管组(led8)输入的高电平/低电平/高阻态由单片机不同的i/o口通过引脚输出。
[0094]
需要注意的是，通过该方法实施对点阵式数码管的显示控制，由于一次只点亮一个二极管组，也就是一次只点亮点阵式数码管的一个位数，在该时间点其他位不会显示，在循环刷新过程中始终只有一个位显示，所以不同二极管组之间不会发生干扰。
[0095]
本实施例中，所述单片机为ut3300；
[0096]
在使用时，以依次显示字符组合“88888888”、“18888888”为例，先获取显示指令“88888888”，从二维数组中调取对应的8组电平标识信息：10000000、01000000、00100000、00010000、00001000、00000100、00000010、00000001；
[0097]
根据8组电平标识信息，向8个引脚提供“高电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平”，相当于接通第一引脚、leda1、第二引脚，第一引脚、ledb1、第三引脚，第一引脚、ledc1、第四引脚，第一引脚、ledd1、第五引脚，第一引脚、lede1、第六引脚，第一引脚、ledf1、第七引脚，第一引脚、ledg1、第八引脚；从而点亮leda1、ledb1、ledc1、ledd1、lede1、ledf1、ledg1，使得点阵式数码管的第一位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0098]
再提供“低电平、高电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第二位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0099]
再提供“低电平、低电平、高电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第三位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0100]
再提供“低电平、低电平、低电平、高电平、低电平、低电平、低电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第四位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0101]
再提供“低电平、低电平、低电平、低电平、高电平、低电平、低电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第五位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0102]
再提供“低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、高电平、低电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第六位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0103]
再提供“低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、高电平、低电平”，原理同上，使得点阵式数码管的第七位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0104]
再提供“低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、低电平、高电平”，理同上，使得点阵式数码管的第八位数显示字符“8”，其他位数不显示；
[0105]
循环上述过程，并维持设定的循环速率，便能获得同时“88888888”的显示效果。
[0106]
再者，获取修改指令“18888888”，判定修改指令与显示指令是否相同，从二维数组中调取对应的8组电平标识信息：1h00hhhh、01000000、00100000、00010000、00001000、00000100、00000010、00000001；
[0107]
根据8组电平标识信息，向8个引脚提供“高电平、高阻态、低电平、低电平、高阻态、高阻态、高阻态、高阻态”，相当于只接通第一引脚、ledb1、第三引脚，第一引脚、ledc1、第四引脚；从而点亮ledb1、ledc1，使得点阵式数码管的第一位数显示字符“1”，其他位数不显示；其余位数的显示过程同上，依次点亮第一位数显示字符“1”、第二位数显示字符“8”、第三位数显示字符“8”、第四位数显示字符“8”、第五位数显示字符“8”、第六位数显示字符“8”、第七位数显示字符“8”、第八位数显示字符“8”；
[0108]
循环上述过程，并维持设定的循环速率，便能获得同时“18888888”的显示效果，从而实现点阵式数码管依次显示字符组合“88888888”、“18888888”。
[0109]
而小数点的显示，根据显示需求通过电源或者单片机的i/o口控制所述小数点二极管(dp)点亮即可。
[0110]
本实用新型的电路设计合理巧妙，只需配备与二极管组(即数码管的位数)数量相同的引脚、i/o口即可实现对二极管组中所有发光二级管中一个或多个的点亮；即本点阵式数码管的驱动，只需要用到与位数相匹配的引脚、i/o口即可，即驱动两个4位的数码管，只需要8个引脚、i/o口，由于引脚减少的关系，利于良品率的提高；简化硬件设计，降低成本；另外，由于i/o口所需数量的减少，提高了利用率，解决了后续的驱动过程繁琐、良品率难以提高、成本难以降低的问题。
[0111]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0112]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术手段和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。