专利名称：一种led驱动装置及方法
技术领域：
本发明涉及控制领域，更具体地说，涉及一种LED驱动装置及方法。
背景技术：
在单片机(微控制器，MCU)控制领域，在许多情况下都会涉及表示某一状态的 LED (发光二极管)控制。这些LED通常表示单片机所处的某一状态。这种情况比较常见。 通常，这些LED是由上述单片机的多个I/O端口通过扫描的方式来控制其点亮或熄灭的。随 着技术的发展及单片机性能的提高，其处理能力越来越高，也可以执行越来越复杂的任务， 其I/O端口的资源也越来越紧张。通常而言，复杂的任务使用的I/O端口较多，这就使得在 一些场合下，单片机可能没有足够的端口用于控制LED。当然可以使用具有较多的I/O端 口的单片机来解决这个问题，但是，通常I/O端口数量的增加会导致单片机成本的上升。因 此，常常会出现单片机的端口资源被用于指示的LED占用太多从而使得其资源分配出现困 难或由于被迫使用较多端口数的单片机从而使得产品成本大幅上涨的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于LED占用较多端口资源 而导致资源分配困难或成本大幅上涨的缺陷，提供一种占用端口资源较少、成本较低的一 种LED驱动装置及方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种LED驱动装置，包括电平转移单元包括第一时钟信号输入端、第一数据输入端和多个电平输出端； 用于在所述第一时钟作用下在其多个电平输出端上依次输出设定电平；串并转换单元包括第二时钟信号输入端、第二数据输入端和多个数据输出端； 用于将其接收到的串行数据在所述第二时钟作用下转换为并行数据；微控制器用于为所述电平转移单元和串并转换单元提供时钟信号和数据信号；被驱动的多个LED分为多个共阳或共阴的连接部分，各部分分别电连接于所述电 平转移单元的各电平输出端和所述串并转换单元的各数据输出端之间，所述电平转移单元 的电平输出端分别为共阳或共阴连接端；一个共阳或共阳连接部分的多个LED的另一端分 别连接到所述串并转换单元的各数据输出端。在本发明所述的LED驱动装置中，所述第一时钟信号的周期为两倍第二时钟信号 周期乘以所述串并转换单元的数据输出端个数。在本发明所述的LED驱动装置中，所述电平转移单元和串并转换单元均为移位寄 存器，所述移位寄存器分别为4位、8位或16位移位寄存器。在本发明所述的LED驱动装置中，所述第一数据输入端和第二数据输入端与所述 微控制器的同一个I/O端口连接。在本发明所述的LED驱动装置中，两个电平转移单元的连接有被驱动的LED的电 平输出端之间至少相隔一个未连接被驱动LED的电平输出端。
本发明还涉及一种LED驱动方法，被驱动的多个LED分为多个共阳或共阴的连接 部分，各部分分别电连接于电平转移单元的各电平输出端和串并转换单元的各数据输出端 之间，所述电平转移单元的电平输出端分别为共阳或共阴连接端；一个共阳或共阴连接部 分的多个LED的另一端分别连接到所述串并转换单元的各数据输出端；所述方法包括如下 步骤A)产生表示一个共阳或共阴部分的多个LED的阴极或阳极状态的串行数据以及 输送到所述串并转换单元的第二时钟信号，使所述串行数据同时出现在所述串并转换单元 的数据输出端；B)产生并输送第一时钟信号到所述电平转移单元，使所述共阳或共阴部分的阳极 或阴极所电连接的电平转移单元的电平输出端为设定电平；C)取出下一个共阳或共阴部分的所述串行数据，返回步骤A)。在本发明所述的LED驱动方法中，所述步骤C)进一步包括Cl)判断所述共阳或共阴部分是否遍历，如是，取出第一个共阳或共阴部分数据。在本发明所述的LED驱动方法中，所述两个电平转换装置的连接有被驱动的LED 的电平输出端之间至少相隔一个未连接被驱动LED的电平输出端；所述步骤A)中第二时钟 信号产生于所述未连接被驱动LED的电平输出端被置于设定电平时间段内。在本发明所述的LED驱动方法中，所述电平转移单元和串并转换单元均为移位寄 存器，所述移位寄存器分别为4位、8位或16位移位寄存器。在本发明所述的LED驱动方法中，所述第一时钟信号的周期为两倍第二时钟信号 周期乘以所述串并转换单元的数据输出端个数。实施本发明的LED驱动装置及方法，具有以下有益效果由于使用电平转移单元 和串并转换单元连接在微控制器和LED之间，使得仅用数个I/O端口就可以实现传统的LED 控制方法需要十数个I/O端口才能控制的LED数，所以其占用资源较少；同时，由于采用的 电平转移单元和串并转换单元成本较低，对产品的整体成本而言基本没有影响，故成本较 低。
图1是本发明LED驱动装置及方法实施例中驱动装置的结构示意图；图2是所述实施例中驱动装置的电路原理图；图3是所述实施例中方法流程图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。如图1所示，在本发明LED驱动装置及方法实施例中，该LED驱动装置包括微控制 器(图中未示出)、电平转移单元1、串并转换单元2，而被驱动的LED被分为多个共阳的部 分(图1中的第一共阳或共阴部分31、第η共阳或共阴部分3η等)连接在上述电平转移单 元1的输出端和串并转换单元2的输出端之间。图1中的第一时钟信号、第二时钟信号以 及数据信号等端口，都是上述未示出的微控制器的I/O端口。在本实施例中，如图1所示， 电平转移单元1包括第一时钟信号输入端、第一数据输入端和多个电平输出端；电平转移单元1用于在上述第一时钟作用下在其多个电平输出端上依次输出设定电平。而串并转换 单元2包括第二时钟信号输入端、第二数据输入端和多个数据输出端；串并转换单元2用于 将其接收到的串行数据在所述第二时钟作用下转换为并行数据同时出现在其数据输出端 上。在本实施例中，上述电平转移单元1的数据和串并转换单元2的数据都使用同一个微 控制器的I/O端口，其在微控制器的作用下，在第二时钟信号出现时输出串并转换单元2的 数据，而在第一时钟上升沿出现时输出电平转换单元1的数据，这样使得微控制方面能够 节省一个输出端口。当然，在对于微控制器的I/O端口不是太敏感的时候，也可以将上述数 据分开，分别使用不同的微控制器端口。在本实施例中，上述电平转移单元1和串并转换单 元2均为8位移位寄存器，在其他的实施例中，视具体情况，也可以是4位或16位的移位寄 存器，或者上述两个单元的位数也可以不同，例如一个是4位而另一个是8位。在本实施例中，上述的LED组成的共阳部分的结构是每一部分包括多个LED，这 些LED的数量与上述串并转换单元2的数据输出位数相同，每个LED的阴极(即负极)分 别连接到上述串并转移单元2的每个数据输出端，其阳极(即正极)并接在一起后与上述 电平转移单元1的一个电平输出端电连接。在本实施例中，该电连接还包括一个驱动三极 管，参见图2。在本实施例中，并不是每个电平转移单元1的电平输出端都连接有这样一个 LED共阳部分，两个电平转移单元1的连接有被驱动的LED共阳部分的电平输出端之间相隔 一个未连接被驱动LED的电平输出端。这样的好处是可以在该未连接LED的电平输入端被 设定到指定电平(在本实施例中，该指定电平是高电平)的时候，输出第二时钟信号，由于 此时除上述被置位的未连接LED的电平输出端外，其他的电平转移单元1的输出端均为低 电平，所以不会造成LED的闪烁。在其他对闪烁要求不高的实施例中，也可以每个电平输出 端都连接上述LED部分，以便驱动更多的LED。同时，在本实施例中，为更好地驱动LED显示，上述第一时钟信号与第二时钟信号 还存在一定的关系，一个基本的要求是，第一时钟信号的周期一定比第二时钟信号的周期 大，第一时钟信号的周期为两倍第二时钟信号周期乘以所述串并转换单元2的数据输出端 个数.在本实施例中，上述串并转换单元2的输出端为8位，所以，在第一时钟信号的半个 周期内，上述第二时钟信号为8个周期。图2是本实施例中装置的电路图，在图2中，八位移位寄存器Ul (电平转移单元1) 的输出端QA QH不是每个脚都接被控对象，而是每隔一个脚接一个控制对象(即上述共 阳部分)，其中QA、QC、QE和QG闲置，QB、QD、QF和QH接被控对象，八位移位寄存器U2 (串 并转换单元2)的输出脚全部接被控对象(上述共阳部分的各LED阴极)；微控制器控制I/ 05 口和 1/06 口，使 Ul 的 QA QH 依次循环输出 10000000、01000000、00100000、00010000、 00001000、00000100、000000010 和 00000001 ；而在 Ul 输出 10000000、00100000、00001000 和000000010时刻，控制1/07 口，使U2的CLK(第二控制信号)输入时钟波形，该波形频率 16倍于第一时钟信号(即Ul的CLK)，也就是说，只在Ul的闲置口为高时(此时Ul的其他 输出口都为低)，使U2有数据输出，其他时刻都保持原有数据，这样的软件控制目的是防止 32个LED在扫描点亮时有闪烁。本实施例中还涉及一种在上述装置中LED的驱动方法，如图3所示；该方法包括如 下步骤步骤SlO产生并输出第一时钟信号和电平转移单元数据在本步骤中，微控制器开始驱动LED，其首先产生第一时钟信号并将其输送到电平转移单元1的时钟输入端，该第 一时钟信号产生之后在下面的步骤中，一直是存在的；而电平转移单元1的数据由于在本 实施例中，其与串并转换单元2的数据共用微控制器的一个I/O端口，所以当串并转换单元 2的数据需要输出时，要将其清除掉；当串并转换单元2的数据输出后，再将串并转换单元 2的数据清除而换成电平转移单元1的数据。值得一提的是，在本实施例中，不管是上述数 据还是时钟信号，都是由微控制器产生并输出的。步骤Sll判断电平转移单元未连接LED的输出端是否置位在本步骤中，由于本实 施例中的LED并不是连接在电平转移单元1的每个输出端，而是在两个连接有LED的电平 输出端之间有一个未连接LED的电平输出端。在本步骤中，就是判断上述未连接LED的电 平输出端是否被置位，如是，执行步骤S12 ；否则，返回步骤S11。步骤S12输出第二时钟信号及串并转换单元数据当判断上述未连接LED的电平 输出端被置位时，微控制器输出表示该被置位的电平输出端的下一个连接有LED的电平输 出端的各LED的负极的状态的数据；这些数据是微控制器依据其内部的各种状态或读取到 的种种外接设备的状态，按照事先设置的LED位置及其代表的含义而产生的。同时，产生第 二时钟信号并将其输出到串并转换单元2，使得上述微控制器输出的串行数据在第二时钟 信号的作用下，并行出现在上述串并转换单元2的各数据输出端。此时由于这些LED的正 极还没有被置位，所以，就算是其负极出现电平变换，这些LED也不会出现闪烁的情况。在 本实施例中，由于第二时钟信号需要使得串并转换单元2在上述指定的时间内完成一系列 的动作，其周期自然不能与第一时钟信号一样。可以得知的是，第一时钟信号的周期为两倍 第二时钟信号周期乘以串并转换单元2的数据输出端个数。由于本实施中上述电平转移单 元1和串并转换单元2都是8位的移位寄存器，所以，第一时钟信号周期是第二时钟信号周 期的16倍。步骤S13完成串并转换？在本步骤中，判断是否完成上述串并转换，如是，执行步 骤S14 ；否则，返回步骤S12。步骤S14输出电平转换单元数据在本步骤中，微控制器的数据线输出电平转移 单元1的数据，其在并未停止的第一时钟信号的作用下，将步骤S12中那些负极状态已经确 认的LED的正极所电连接的电平转移单元1的电平输出端置位，这一步骤使得这些LED中 应该被点亮的LED在上述电平转移单元1和串并转换单元2的作用下被点亮。步骤S15所有共阳或共阴部分已遍历？在前面已经描述过，在本实施例中，LED都 是被分为多个部分(某种程度上也可以将其理解为模块)，上述步骤已经描述了一个LED部 分的驱动方法，对于全部LED而言，要做的就是将上述LED部分都驱动一遍，就完成了一次 LED的驱动；不断地进行这种一次次的驱动，LED即可不断地、正确地被驱动了。在本步骤 中，判断是否完成一次上述所有LED部分的遍历，如是执行步骤S17 ；否则执行步骤S16。步骤S16取出下一个串并转换单元数据在本步骤中，由于没有完成一次LED部分 的遍历，因此，微控制器取出表示下一个LED部分的负极状态的数据，并返回步骤S10。步骤S17取出首个串并转换单元数据在本步骤中，由于已经完成一次LED部分的 遍历，因此，微控制器取出表示首个LED部分的负极状态的数据，并返回步骤S10。值得一提的是，在本实施例中，上述第二时钟信号出现在第一时钟信号将未连接 LED的电平转移单元1的电平输出端置位区间，也就是第一时钟信号的高电平持续时间内。如果在对LED闪烁要求不高的其他实施例中，上述电平转移单元1的每个电平输出端都可 能连接有LED，此时，上述第二时钟信号也可以出现在第一时钟信号的低电平持续时间内。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
一种LED驱动装置，其特征在于，包括电平转移单元包括第一时钟信号输入端、第一数据输入端和多个电平输出端；用于在所述第一时钟作用下在其多个电平输出端上依次输出设定电平；串并转换单元包括第二时钟信号输入端、第二数据输入端和多个数据输出端；用于将其接收到的串行数据在所述第二时钟作用下转换为并行数据；微控制器用于为所述电平转移单元和串并转换单元提供时钟信号和数据信号；被驱动的多个LED分为多个共阳或共阴的连接部分，各部分分别电连接于所述电平转移单元的各电平输出端和所述串并转换单元的各数据输出端之间，所述电平转移单元的电平输出端分别为共阳或共阴连接端；一个共阳或共阳连接部分的多个LED的另一端分别连接到所述串并转换单元的各数据输出端。
2.根据权利要求1所述的LED驱动装置，其特征在于，所述第一时钟信号的周期为两倍 第二时钟信号周期乘以所述串并转换单元的数据输出端个数。
3.根据权利要求2所述的LED驱动装置，其特征在于，所述电平转移单元和串并转换单 元均为移位寄存器，所述移位寄存器分别为4位、8位或16位移位寄存器。
4.根据权利要求3所述的LED驱动装置，其特征在于，所述第一数据输入端和第二数据 输入端与所述微控制器的同一个I/O端口连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的LED驱动装置，其特征在于，两个电平转移单元的 连接有被驱动的LED的电平输出端之间至少相隔一个未连接被驱动LED的电平输出端。
6.一种驱动LED的方法，其特征在于，被驱动的多个LED分为多个共阳或共阴的连接部 分，各部分分别电连接于电平转移单元的各电平输出端和串并转换单元的各数据输出端之 间，所述电平转移单元的电平输出端分别为共阳或共阴连接端；一个共阳或共阴连接部分 的多个LED的另一端分别连接到所述串并转换单元的各数据输出端；所述方法包括如下步 骤A)产生表示一个共阳或共阴部分的多个LED的阴极或阳极状态的串行数据以及输送 到所述串并转换单元的第二时钟信号，使所述串行数据同时出现在所述串并转换单元的数 据输出端；B)产生并输送第一时钟信号到所述电平转移单元，使所述共阳或共阴部分的阳极或阴 极所电连接的电平转移单元的电平输出端为设定电平；C)取出下一个共阳或共阴部分的所述串行数据，返回步骤A)。
7.根据权利要求6所述的驱动LED的方法，其特征在于，所述步骤C)进一步包括Cl)判断所述共阳或共阴部分是否遍历，如是，取出第一个共阳或共阴部分数据。
8.根据权利要求7所述的驱动LED的方法，其特征在于，所述两个电平转移单元的连接 有被驱动的LED的电平输出端之间至少相隔一个未连接被驱动LED的电平输出端；所述步 骤A)中第二时钟信号产生于所述未连接被驱动LED的电平输出端被置于设定电平时间段 内。
9.根据权利要求8所述的驱动LED的方法，其特征在于，所述电平转移单元和串并转换 单元均为移位寄存器，所述移位寄存器分别为4位、8位或16位移位寄存器。
10.根据权利要求9所述的驱动LED的方法，其特征在于，所述第一时钟信号的周期为 两倍第二时钟信号周期乘以所述串并转换单元的数据输出端个数。
全文摘要
本发明涉及一种LED驱动装置，包括电平转移单元、串并转换单元及微控制器；被驱动的多个LED分为多个共阳或共阴的连接部分，各部分分别电连接于所述电平转移单元的各电平输出端和所述串并转换单元的各数据输出端之间，所述电平转移单元的电平输出端分别为共阳或共阴连接端；一个共阳或共阳连接部分的多个LED的另一端分别连接到所述串并转换单元的各数据输出端。本发明还包括一种LED驱动方法。实施本发明的LED驱动装置及方法，具有以下有益效果其占用资源较少，成本较低。
文档编号H05B37/02GK101925233SQ20101025608
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者姜西辉 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司