专利名称：显示设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及显示控制领域，更具体的说涉及一种低功耗的、用于仪表显示尤其是车辆仪表显示的显示设备。
背景技术：
目前大型的家电仪器，其显示设备大多采用LCD等高成本的产品，但对于仪表这类需指示文字、数字及其他符号的设备，通常采用LED发光二极管组成的小型显示器件进行显示，LED发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。发光二极管有许多的优点，例如工作电压低，耗电量少；性能稳定；抗冲击，耐振动性强；重量轻，体积小，成本低等。
但对于LED模拟显示电路和LED数字显示电路，通常当显示器件数量比较大时，显示器件产生的电流也较大，功耗较高，造成发光器件的使用寿命降低，降低整机的可靠性。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种低功耗的显示设备，以进一步降低LED显示电路的耗电量，降低显示设备成本。
为解决上述问题，本实用新型的一种显示设备，包括显示电路，由若干组共阴极的发光二极管组成，通过控制各组发光二极管的导通进行相应显示；译码驱动电路，其译码输出端与所述显示电路的各组发光二极管的阳极连接，用于提供所述发光二极管的阳极驱动；时序驱动电路，其时序输出端与所述显示电路的相应各组发光二级光的阴极连接，用于对所述显示电路各组发光二极管的阴极提供扫描的时序驱动以便各组发光二极管扫描显示；中央控制电路，分别与所述译码驱动电路和时序驱动电路连接，用于控制所述译码驱动电路以及所述时序驱动电路的相应输出以便同步操作所述显示电路的各组发光二极管进行扫描显示。
其中，所述显示电路为模拟和或数字显示电路，组成所述模拟和或数字显示电路的各组发光二极管以模拟和或数字方式进行显示；所述译码驱动电路为模拟和或数字译码驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路的译码驱动；所述时序驱动电路为模拟和或数字时序驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路扫描显示的时序驱动。
其中，所述模拟译码驱动电路和数字译码驱动电路均采用74HC595或74HC164，所述模拟数字时序驱动电路采用CD4017和ULN2003，所述中央控制电路采用PIC系列单片机。
另外，本实用新型还提供了另一种显示设备，包括显示电路，由若干组共阳极的发光二极管组成，通过控制各组发光二极管的导通进行相应显示；译码驱动电路，其译码输出端与所述显示电路的各组发光二极管的阴极连接，用于提供所述发光二极管的阴极驱动；时序驱动电路，其时序输出端与所述显示电路的相应各组发光二级光的阳极连接，用于对所述显示电路各组发光二极管的阳极提供扫描的时序驱动以便各组发光二极管扫描显示；中央控制电路，分别与所述译码驱动电路和时序驱动电路连接，用于控制所述译码驱动电路以及所述时序驱动电路的相应输出以便同步操作所述显示电路的各组发光二极管进行扫描显示。
其中，所述显示电路为模拟和或数字显示电路，组成所述模拟和或数字显示电路的各组发光二极管以模拟和或数字方式进行显示；所述译码驱动电路为模拟和或数字译码驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路的译码驱动；所述时序驱动电路为模拟和或数字时序驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路扫描显示的时序驱动。
其中，所述模拟译码驱动电路和数字译码驱动电路均采用74HC595或74HC164，所述模拟数字时序驱动电路采用CD4017和ULN2003，所述中央控制电路采用PIC系列单片机。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果首先，本实用新型采用扫描导通的方式对进行显示的LED发光二极管进行控制，只要扫描频率足够高，组成显示设备的LED发光二极管就不会产生间断发光的感觉，从而可节省显示器件所耗电能。
进一步，由于耗电量的减少，本实用新型组成的显示设备的寿命也相对延长了，显示设备成本进一步降低。
图1是本实用新型设计显示设备的主要流程图；图2是本实用新型显示设备第一实施例的电路组成框图；图3是图2所示单片机控制电路的具体电路图；图4是图2所示LED共阴的模拟和数字时序驱动电路的具体电路图；图5是图2所示LED共阴的数字译码驱动电路的具体电路图；图6是图2所示数字显示电路的具体电路图；图7是图2所示LED共阴的模拟译码驱动电路的具体电路图；图8是本实用新型显示设备第二实施例的电路组成框图；图9是图8所示LED共阳的模拟和数字时序驱动电路的具体电路图；图10是图8所示LED共阳的模拟译码驱动电路的具体电路图；图11是图8所示LED共阳的数字译码驱动电路；图12是图8所示数字显示电路的具体电路图。
具体实施方式
本实用新型的核心在于采用扫描导通的方式对进行显示的LED发光二极管进行控制，只要扫描频率足够高，组成显示设备的LED发光二极管就不会产生间断发光的感觉，从而可节省显示器件所耗电能。
图1是本实用新型设计显示设备的主要流程图，主要包括以下步骤在步骤1)，首先设置若干组发光二极管以组成相应仪表显示电路；本实用新型中仪表显示电路采用LED发光二极管，根据显示的需要，可以组成模拟或数字显示电路，并根据模拟或数字显示的需要将所述发光二极管分成若干组，例如对于3位数字显示的数字电路可以按位数设置3组发光二极管，每组代表一个数字。
然后在步骤2)，将所述显示电路的各组发光二极管共阴极；如果若干组发光二极管同时发光的话，耗电量相对较大，因此可考虑扫描显示，只要扫描频率足够高，为此，为实现扫描控制，本步骤将各组发光二极管共阴。
进而在步骤3)，根据译码控制各组发光二极管的阳极以提供所述各组发光二极管的阳极驱动；最后在步骤4)，根据时序选通扫描各组发光二极管的阴极以提供所述各组发光二极管的共阴极驱动并进行相应显示。
需要说明的是，上述步骤2)也可采用将所述显示电路的各组发光二极管共阳极，然后在步骤3)，根据译码控制各组发光二极管的阴极以提供所述各组发光二极管的阴极驱动；最后在步骤4)，根据时序选通扫描各组发光二极管的阳极以提供所述各组发光二极管的共阳极驱动并进行相应显示。
采用上述的技术方案，由于LED不是同时发光，因此，耗电量相对较少，例如在一实例中，所用LED200多只，采用扫描显示，最多三组同时发光，每组平均电流80mA，三组耗电不超过0.25A。若同时发光，耗电将大于2A，同时，只要扫描频率足够高，就不会产生间断发光。
图2是本实用新型显示设备第一实施例的组成框图。本实用新型中显示设备包括单片机控制电路10、模拟/数字显示时序驱动电路11(LED阴极驱动)、数字译码驱动电路12(LED阳极驱动)、数字显示电路13、模拟译码驱动电路14(LED阳极驱动)以及模拟显示电路15。
下面具体进行说明。上述数字显示电路13和模拟显示电路15均由若干组LED发光二极管组成，本实施例中各组中的发光二极管采用共阴极的形式；另外数字译码驱动电路12和模拟译码驱动电路14分别对所述数字显示电路13和模拟显示电路15的发光二极管提供阳极驱动。而模拟/数字显示时序驱动电路11则对所述数字显示电路13和模拟显示电路15的各组发光二极管的阴极提供扫描的时序驱动以便各组发光二极管进行扫描显示。单片机控制电路10作为中央控制电路，用于控制所述数字译码驱动电路12和模拟译码驱动电路14以及所述模拟数字时序驱动电路11的相应输出以便操作所述数字显示电路13和模拟显示电路15的各组发光二极管进行扫描显示。
下面进行详细说明，图3是单片机控制电路10的具体组成电路示意图。各显示电路LED的扫描显示过程都由所述单片机控制。不失一般性，本实施例中以PIC16F676单片机为例进行原理说明，具体实施时还可采用其他类型的单片机。
参考图3，单片机PIC16F676具有数据输出口F和G，其中模拟显示数据由单片机的G端口输出到图7所示模拟译码驱动电路中IC3的14端口，IC3采用74HC595，它是串入/并出(8位并行输出)具有锁存功能的移位寄存器；而数字显示数据由单片机PIC16F676的F端口输出到图5中IC2的10端口。单片机PIC16F676的L端口的清“0”脉冲、K端口的移位时钟脉冲和J端口的锁存时钟，分别送到图5所示数字译码驱动电路IC2和图7所示模拟译码驱动电路IC3的三个两两同名端口30、31、32端口。单片机的I端口输出的复位脉冲、H端口输出的时钟脉冲分别送到图4所示模拟数字时序驱动电路中IC4的S端口和T端口。
图4是模拟和数字显示用时序驱动电路详细电路示意图(LED阴极驱动)。本实施例中IC4采用时序译码集成电路CD4017。它的S端口和T端口与图3所示单片机PIC16F676的I端口和H端口联接。IC4输出的十个时序脉冲与IC5和IC6对应的输入端联接，如图4所示。IC5和IC6采用具有7个输出端的ULN2003作为显示电路LED发光二极管的阴极驱动。IC6的驱动端K、L、M分别与图7中a、b、c三段共阴端11、12、13相联接。IC5的驱动端A、B、C、D、E、F、G和IC6的驱动端H、I，按字母顺序分别与图6中数字显示电路的共阴端1、2、3、4、5、6、7、8、9相联接。
下面简单说明各显示电路的组成情况，本实用新型中显示设备进行模拟显示采用LED发光二极管组成的模拟显示电路，8只LED发光二极管分为一段，接成共阴电路，如图7所示(图中只画了三段)。
需要说明的是，图7仅以三段的模拟显示电路用于示意性说明，在一些实用电路中，模拟显示用的LED可达到200多只。在这种情况下，要分为几十段，未尾一段可少于8只，可根据显示功能的不同进行相应分组分段。不同组可分别采用一个74HC595作为译码驱动。当几个组的段数较少时，可以共用一个74HC595。
另外，本实用新型显示设备中数字显示电路采用分字共阴LED数码管，就是表示每一位LED数码管的阴极和这一位的小数点的阴极连接在一起，如图6所示。图中只画了一个三位数码管(不用小数点)和一个六位数码管(只用一个小数点)。
同样需要说明的是，图6所示数字显示电路仅用于示意性说明，在一些实用电路中，数字显示用的LED数码管可达到更多的数量。可以根据显示功能的不同分组分段。一个LED数码管，由7只LED组成，加上一个小数点，不会超过8只LED，刚好分为一段(每段LED可少于8只)。
下面对所述显示设备的工作原理进行说明。
1.模拟扫描显示工作原理请一并参考图3、图4以及图7。图中用于模拟扫描显示的LED共24只，分为a、b、c三段。IC3模拟译码驱动(LED阳极驱动)的8个并行输出口Q0～Q7对应于a、b、c三段输出的驱动LED阳极的8个数据(“1”为高电位，“0”为低电位)，以一个简单的例子进行说明，Q0～Q7输出对应于a、b、c三段的数据如下Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7a1 1 1 1 1 1 1 1
b11001001c00100110在图3所示单片机PIC16F676的控制下，当IC3驱动a段的8位数据输出的同时，图4中时序电路IC4输出端Q0输出第一个时序脉冲，使IC6输入端4为高电位，对应的K端饱和导通(K端和a段共阴端11相联接)，为低电位。这样a段的8个LED都点亮。虽然b段和c段都加上了和a段相同的阳极驱动信号，但是由于b段共阴端口12(与IC6的L端相连接)和c段共阴端13(与IC6的M端相联接)处于高阻状态，所以b段和c段的LED都不会被点亮。同理，当IC3驱动b段的8位数据输出的同时，Q1输出第二个时序脉冲，IC6的L端饱和导通，b段与Q0、Q1、Q4、Q7对应的LED被点亮。同理，第三个时序脉冲到来时，c段与Q2、Q5、Q6对应的LED被点亮。只要扫描频率足够高，被点亮的这些LED，没有间断发光的感觉。
2.数字扫描显示工作原理请一并参考图3、图4、图5以及图6，其中数字扫描显示和模拟扫描显示共用一个时序驱动电路，如图4所示，数字扫描显示的工作原理简单例举说明如下每一个共阴数码管分为一段(7只LED)。数码管A为三位数，三个共阴端1、2、3。当数码管A显示246时，IC2的Q0到Q6，7个并行输出端口输出的数据如下Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6个位 1 0 1 1 1 1 1十位 0 1 1 0 0 1 1百位 1 1 0 1 1 0 1参考图5，当IC2输出个位数的7个数据的同时，参考图4，时序电路IC4输出端Q0输出一个脉冲，使IC5输入端1为高电位，对应的A端饱和导通(A端与个位数共阴端1相联接)，为低电位，这样个位数就显示6。虽然十位数和百位数也加上了和个位数相同的阳极驱动信号，但是十位数和百位数的共阴端2和3处于高阻态，所以十位和百位不会被点亮。同理当IC2输出十位数数据的同时，Q1输出第二个时序脉冲，十位数被点亮。百位数被点亮的原理与此相同。只要扫描频率足够高，视觉效果是三位数字同时在发光，没有间断和闪烁感。
图8是本实用新型显示设备第二实施例的组成框图。与第一实施例不同，本实施例中采用LED共阳电路实现扫描显示，具体的，本实施例中显示设备包括单片机控制电路20、模拟/数字显示时序驱动电路21(LED阳极驱动)、数字译码驱动电路22(LED阴极驱动)、数字显示电路23、模拟译码驱动电路24(LED阴极驱动)以及模拟显示电路25。
下面结合具体的电路图进行说明。
所述单片机控制电路20以采用图3所示的单片机PIC16F676为例进行说明，另外，模拟译码驱动电路24如图10所示，数字译码驱动电路如图11所示，数字显示电路如图12所示，模拟数字时序驱动电路如图9所示。
请参考图10所示，LED模拟扫描显示电路所用的LED全部采用共阳联接。每8个LED的阳极联接在一起。另外，请参考图12所示，LED数字扫描显示采用LED共阳数码管。本实施例中，模拟译码驱动电路还是采用74HC595，它的输出端与共阳LED的阴极相联接，但是在本实施例共阳电路中74HC595输出端是驱动LED阴极，所以74HC595驱动端Q0～Q7是低电平有效。可通过修改单片机的程序实现。
另外，参考图9，在共阳电路中，模拟和数字显示用时序驱动电路是驱动LED的阳极，如图示，IC5和IC6采用的两片ULN2003芯片要接成有源电路使用，在两片ULN2003的驱动端口接上一只上拉电阻，因ULN2003的驱动端口是接LED的共阳端，所以，IC5和IC6驱动端口为高电位有效。这样还必须把IC4时序译码电路的输出Q0～Q9反相。因此，本实施例中在IC4与IC5、IC6之间还增加了反相器IC7。
本实施例中采用共阳电路后，LED模拟和数字扫描显示的电路结构和工作原理与采用共阴电路的类似。本领域技术人员可参考上述共阴电路原理实现，这里不再赘述。
上述仅以优选实施例对本实用新型进行说明，非因此即局限本实用新型的权利范围，因此，在不脱离本实用新型思想的情况下，凡运用本实用新型说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本实用新型的权利要求范围内。
权利要求1.一种显示设备，其特征在于，包括显示电路，由若干组共阴极的发光二极管组成，通过控制各组发光二极管的导通进行相应显示；译码驱动电路，其译码输出端与所述显示电路的各组发光二极管的阳极连接，用于提供所述发光二极管的阳极驱动；时序驱动电路，其时序输出端与所述显示电路的相应各组发光二级光的阴极连接，用于对所述显示电路各组发光二极管的阴极提供扫描的时序驱动以便各组发光二极管扫描显示；中央控制电路，分别与所述译码驱动电路和时序驱动电路连接，用于控制所述译码驱动电路以及所述时序驱动电路的相应输出以便同步操作所述显示电路的各组发光二极管进行扫描显示。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述显示电路为模拟和或数字显示电路，组成所述模拟和或数字显示电路的各组发光二极管以模拟和或数字方式进行显示；所述译码驱动电路为模拟和或数字译码驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路的译码驱动；所述时序驱动电路为模拟和或数字时序驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路扫描显示的时序驱动。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于，所述模拟译码驱动电路和数字译码驱动电路采用74HC595或74HC164，所述模拟数字时序驱动电路采用CD4017和ULN2003，所述中央控制电路采用PIC系列单片机。
4.一种显示设备，其特征在于，包括显示电路，由若干组共阳极的发光二极管组成，通过控制各组发光二极管的导通进行相应显示；译码驱动电路，其译码输出端与所述显示电路的各组发光二极管的阴极连接，用于提供所述发光二极管的阴极驱动；时序驱动电路，其时序输出端与所述显示电路的相应各组发光二级光的阳极连接，用于对所述显示电路各组发光二极管的阳极提供扫描的时序驱动以便各组发光二极管扫描显示；中央控制电路，分别与所述译码驱动电路和时序驱动电路连接，用于控制所述译码驱动电路以及所述时序驱动电路的相应输出以便同步操作所述显示电路的各组发光二极管进行扫描显示。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述显示电路为模拟和或数字显示电路，组成所述模拟和或数字显示电路的各组发光二极管以模拟和或数字方式进行显示；所述译码驱动电路为模拟和或数字译码驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路的译码驱动；所述时序驱动电路为模拟和或数字时序驱动电路以提供相应模拟和或数字显示电路扫描显示的时序驱动。
6.根据权利要求5所述的显示设备，其特征在于，所述模拟译码驱动电路和数字译码驱动电路均采用74HC595或74HC164，所述模拟数字时序驱动电路采用CD4017和ULN2003，所述中央控制电路采用PIC系列单片机。
专利摘要本实用新型公开一种显示设备，主要用于仪表显示。所述显示设备主要包括由若干共阴或共阳的发光二极管组成的显示电路、对所述发光二极管相应提供阳极或阴极驱动的译码驱动电路、对所述发光二极管提供相应阴极或阳极驱动的时序驱动电路和中央控制电路。由于采用扫描方式进行显示，本实用新型可减少显示所耗电量，从而减少了发热量，降低了设备温升，大大减少了由于温升过高对元器件带来的有害影响，延长了设备使用寿命，节省成本。
文档编号G09G3/04GK2724137SQ20042007797
公开日2005年9月7日 申请日期2004年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者陈树林 申请人:潘飞蹊