专利名称：一种两线双色数码管控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能仪器领域，具体地说是一种两线双色数码管控制器。
背景技术：
在智能仪器领域，测量数据的显示必不可少。七段数码管因其亮度高、驱动简单以及长寿命等优点，被越来越多地应用在各种各样的仪器中。但传统的驱动方式或占用较多的CPU I/O口(在动态扫描方式中，可以驱动8个七段数码管为例，需16个CPU I/O，参见图2)，或占用其串口资源(通常单片机只有1个标准串口，如采用串-＞并转换的静态驱动法，参见图3)。
另外，双色数码管由于其发光元件采用两只发光二极管实现双色，其驱动电压不同，故同一电压下其亮度不同；同时，同一数码管由于其显示字符笔划数不同时，由于公共端限流电阻的分压，流过数码管公共端的电流会不同，造成其显示不同字符时亮度不一致。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种连接结构简单、可保持亮度一致的两线双色数码管控制器，采用本发明可实现使用两线串行接口，双色且亮度可调之目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是由第1～8串-＞并转换逻辑器件、第1～8双色数码管、第0～7电阻、第0～6电容、第1～2可调三端稳压器、单片机、第1晶体管及第1继电器组成，其中所述第1～8串-＞并转换逻辑器件具有串行数据输入端及串行数据输出端，第1串-＞并转换逻辑器件的串行数据输入端为整个驱动单元的串行数据输入，信号来自单片机，其串行数据输出端逐级联至下一级串-＞并转换逻辑器件的串行数据输入端；第1～8串-＞并转换逻辑器件的Q0～Q7端分别接第1～8双色数码管的A～G七个笔划端及小数点端，其时钟并联在一起；第1～8双色数码管为双色数码管，具有红色和绿色字符笔划的公共端(分别为1脚及5脚)，分别与第1～2可调三端稳压器相连；所述第1～2可调三端稳压器调整端分别与第1、0电阻及第4、3电阻的交点相连，第1、4电阻经第2、5电阻接地，第0、3电阻的另一端分别至第1～2可调三端稳压器输出端，第1～2可调三端稳压器输入端接电源；第1～2电容接在电源与地之间，第3～4电容接在第1～2可调三端稳压器输出端与地之间；第1继电器的电磁线圈接第1晶体管Q1发射极，常闭触点与第1～8双色数码管红色字符笔划的公共端(1脚)及第1可调三端稳压器输出端相连，其常开触点与第1～8双色数码管绿色字符笔划的公共端(5脚)及第2可调三端稳压器输出端相连；所述单片机的12～14脚分别与第1串-＞并转换逻辑器件的串行数据输入端、时钟端相连，并通过第6电阻与第1晶体管控制端相连。
与现有技术相比，本发明更具有如下有益效果1.结构简单，可靠性强。本发明用单片机的两根普通I/O线软件模仿串口进行串行数据发送，只占用2根普通I/O口，使数码管驱动简便易行，整个驱动器结构紧凑，与采用16个CPU I/O相比，既节省了动扫法的大量I/O线，又节省了静态驱动法的同步串口，解决了长期困扰设计人员的数码显示不理想问题，同时大大减化了电路，提高了可靠性，使双色数码广泛、方便地应用于智能仪器中成为可能。
2.可保持双色数码管亮度一致。本发明设置了亮度可调的控制装置，可随时按需要调整双色数码管的亮度，本发明驱动双色数码管的设计不但每划亮度均匀稳定，显示不同颜色时亦可轻松实现亮度一致，完美解决了双色数码管的驱动问题。
3.方便、轻型。由于本发明采用帖片元件，体积很小，接口简单方便。
图1为本发明电路结构示意图。
图2为现有技术中动态扫描方式驱动8个七段数码管的电路原理图。
图3为现有技术中串-＞并转换的静态驱动法电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1本发明由第1～8串-＞并转换逻辑器件U1～U8、第1～8双色数码管SEG1～SEG8、第0～7电阻R0～R7、第0～6电容C0～C6、第1～2可调三端稳压器U9～U10、单片机U11、第1晶体管Q1及第1继电器RD1组成，具体连接为第1～8串-＞并转换逻辑器件U1～U8的1、2脚为串行数据输入端，13脚为串行数据输出端，第1串-＞并转换逻辑器件U1的串行数据输入端为整个驱动单元的串行数据输入(参见图中LEDATA网络标识)，信号来自单片机U11的12脚，其串行数据输出端逐级联至下一级串-＞并转换逻辑器件的串行数据输入端，如经第1串-＞并转换逻辑器件U1串行数据输出端联至第2串-＞并转换逻辑器件U2的串行数据输入端，第2串-＞并转换逻辑器件U2串行数据输出端联至第3串-＞并转换逻辑器件U3的串行数据输入端，以此类推，至第8串-＞并转换逻辑器件U8的串行数据输入端；第1～8串-＞并转换逻辑器件U1～U8的时钟并联在一起作为整个驱动单元的时钟端(参见图中LEDSCLK网络标识)，其Q0～Q7分别接第1～8双色数码管SEG1～SEG8的A～G七个笔划端及小数点端(Dp)，每个双色数码管的8位串行数据在串行时钟(LEDSCLK)的同步下由其数据端LEDATA输入来自单片机U11的信号，显示完整一帧字符串需8×8共64位串行数据及64个时钟周期，如图1所示，第1～8双色数码管SEG1～SEG8为双色数码管(本实施例中为红色VCRED和绿色VCGRN)，其1脚及5脚分别为红色和绿色字符笔划的公共端，第1～2可调三端稳压器(U9、U10)分别与第1～8双色数码管SEG1～SEG8的1、5脚相连，使用第1～2可调三端稳压器(U9、U10)分别对第1～8双色数码管SEG1～SEG8的1(图中VCRED网络标识)、5(图中VCGRN网络标识)脚供电，通过第2、5电阻R2、R5(为可调电位器)调节其供电电压，进而改变其亮度。
第1～4电容C1～C4均为滤波电容，避免因第1～8双色数码管SEG1～SEG8的笔划变化导致电流突变对其它电路造成干扰，其中第1～2电容C1～C2接在电源与地之间，第3～4电容C3～C4接在第1～2可调三端稳压器U9～U10输出端Vout与地之间。
第1～2可调三端稳压器U9～U10调整端ADJ分别与第1、0电阻R1、R0及第4、3电阻R4、R3的交点相连，第1、4电阻R1、R4经第2、5电阻R2、R5接地，第0、3电阻R0、R3的另一端分别至第1～2可调三端稳压器U9～U10输出端Vout，第1～2可调三端稳压器U9～U10输入端Vin接电源；所述第1继电器RD1的电磁线圈接第1晶体管Q1发射极，常闭触点与第1～8双色数码管SEG1～SEG8 1脚及第1可调三端稳压器U9输出端Vout相连，其常开触点与第1～8双色数码管SEG1～SEG81 5脚及第2可调三端稳压器U10输出端Vout相连；单片机U11的12～14脚分别与第1串-＞并转换逻辑器件U1的串行数据输入端LEDATA、时钟端LEDSCLK、通过第6电阻R6与第1晶体管Q1控制端CLRCTRL相连；在所述单片机U11的XT2、XT1之间设晶体震荡器X1，又于其复位端RST、XT1之间并联第0电容C0及第7电阻R7。
本实施例中第1～8串-＞并转换逻辑器件U1～U8采用芯片74LS164，考虑到其整体体积，采用贴片封装器件；单片机U11采用芯片AT89C2051；第1～2可调三端稳压器U9～U10采用LM317器件。
本发明原理是第1～8双色数码管SEG1～SEG8的红、绿两种发光二极管供电电压不同，通常情况下，红色和绿色数码管要达到相同亮度，电压差值在0.3～0.7V间，所以采用单电源供电不容易实现其亮度一致，因此多数国内智能仪器不采用双色数码管。本发明电路只采用单一+5V(图中VCC网络标识)供电，使用2只第1～2可调三端稳压器U9、U10分别对第1～8双色数码管SEG1～SEG8的1(图1中VCRED网络标识)、5(图1中VCGRN网络标识)脚供电，通过调节第2、5电阻R2、R5供电电压，进而改变其亮度。
本实施例参照目前极为流行的I2C总线实现数码管驱动器与单片机的接口，用单片机的两根普通I/O线软件模仿串口进行串行数据发送，既节省了动扫法的大量I/O线，又节省了静态驱动法的同步串口，使数码管驱动简便易行，接口简单方便，可靠性大大提高。
相关比较例现有技术中大部分仪器(如JXZ系列吸阻仪)或是驱动复杂，或笔划亮度不均匀，或未采用双色数码显示。
权利要求
1.一种两线双色数码管控制器，其特征在于由第1～8串-＞并转换逻辑器件(U1～U8)、第1～8双色数码管(SEG1～SEG8)、第0～7电阻(R0～R7)、第0～6电容(C0～C6)、第1～2可调三端稳压器(U9～U10)、单片机(U1 1)、第1晶体管(Q1)及第1继电器(RD1)组成，其中所述第1～8串-＞并转换逻辑器件(U1～U8)具有串行数据输入端及串行数据输出端，第1串-＞并转换逻辑器件(U1)的串行数据输入端为整个驱动单元的串行数据输入，信号来自单片机(U11)，其串行数据输出端逐级联至下一级串-＞并转换逻辑器件的串行数据输入端；第1～8串-＞并转换逻辑器件(U1～U8)分别接第1～8双色数码管(SEG1～SEG8)的七个笔划端及小数点端，其时钟并联在一起；第1～8双色数码管(SEG1～SEG8)为双色数码管，具有红色和绿色字符笔划的公共端，分别与第1～2可调三端稳压器(U9、U10)相连。
2.按权利要求1所述两线双色数码管控制器，其特征在于所述第1～2可调三端稳压器(U9～U10)调整端分别与第1、0电阻(R1、R0)及第4、3电阻(R4、R3)的交点相连，第1、4电阻(R1、R4)经第2、5电阻(R2、R5)接地，第0、3电阻(R0、R3)的另一端分别至第1～2可调三端稳压器(U9～U10)输出端，第1～2可调三端稳压器(U9～U10)输入端接电源；第1～2电容(C1～C2)接在电源与地之间，第3～4电容(C3～C4)接在第1～2可调三端稳压器(U9～U10)输出端与地之间；第1继电器(RD1)的电磁线圈接第1晶体管(Q1)发射极，常闭触点与第1～8双色数码管(SEG1～SEG8)红色字符笔划的公共端及第1可调三端稳压器(U9)输出端相连，其常开触点与第1～8双色数码管(SEG1～SEG8)绿色字符笔划的公共端及第2可调三端稳压器(U10)输出端相连。
3.按权利要求1所述两线双色数码管控制器，其特征在于所述单片机(U11)分别与第1串-＞并转换逻辑器件(U1)的串行数据输入端、时钟端相连，并通过第6电阻(R6)与第1晶体管(Q1)控制端相连。
全文摘要
本发明公开一种两线双色数码管控制器。它主要由第1～8串－＞并转换逻辑器件、第1～8双色数码管、第1～2可调三端稳压器、单片机组成，其中所述第1～8串－＞并转换逻辑器件具有串行数据输入端和串行数据输出端，第1串－＞并转换逻辑器件的串行数据输入端为整个驱动单元的串行数据输入，信号来自单片机，其串行数据输出端逐级联至下一级串－＞并转换逻辑器件的串行数据输入端；第1～8串－＞并转换逻辑器件分别接第1～8双色数码管的笔划端及小数点端，时钟并联在一起，第1～8双色数码管为双色数码管分别与第1～2可调三端稳压器相连。它节省动扫法的大量I/O线及静态驱动法的同步串口，使数码管驱动简便易行，接口简单方便，可靠性高。
文档编号G09G3/20GK1508768SQ0214478
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月13日 优先权日2002年12月13日
发明者张利国 申请人:中国科学院沈阳科学仪器研制中心