用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管多種顏色顯示

薛克瑞，顧漢玉（．深圳市良機(jī)自動(dòng)化設(shè)備有限公司，廣東深圳，58000；.華潤(rùn)賽美科微電子（深圳）有限公司，廣東深圳，58000）

用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管多種顏色顯示

薛克瑞1，顧漢玉2
（1．深圳市良機(jī)自動(dòng)化設(shè)備有限公司，廣東深圳，518000；2.華潤(rùn)賽美科微電子（深圳）有限公司，廣東深圳，518000）

傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管都是單色（如紅色或綠色）的，隨著藍(lán)光LED芯片的普及，單顆彩色LED成品已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但成品數(shù)碼管還沒有彩色的；在一些特殊場(chǎng)合，需要數(shù)碼管顯示多種顏色?；趯?shí)際需求，本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)方案，實(shí)現(xiàn)了LED數(shù)碼管的任意顏色顯示。

LED；單片機(jī)；數(shù)碼管

1 實(shí)現(xiàn)原理

用多顆彩色LED成品排列成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼管形狀，通過控制不同段的發(fā)光實(shí)現(xiàn)數(shù)字的顯示，通過改變LED三原色比例，實(shí)現(xiàn)不同顏色的顯示。

2 硬件設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)組成框圖

圖2 顯示驅(qū)動(dòng)電路

圖1 為系統(tǒng)組成框圖，顯示信息由上位機(jī)通過串口送到下位單片機(jī)，單片機(jī)采用一般的8位機(jī)即可滿足要求；圖2為顯示驅(qū)動(dòng)電路，74HC595是一款常見的8位移位寄存器芯片，廣泛用于LED顯示驅(qū)動(dòng)；三個(gè)NPN三極管組成掃描電路，由單片機(jī)控制其輸出。單片機(jī)通過接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)，控制74HC595移位寄存器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)LED的字符顯示，配合掃描電路，實(shí)現(xiàn)顏色的控制。顯示位數(shù)可以根據(jù)需要擴(kuò)展。PCB設(shè)計(jì)時(shí)將三色LED擺成數(shù)碼管形狀（如圖3）。

圖3 LED排列方式

圖4 實(shí)際顯示效果

3 軟件流程

以四位顯示為例，目標(biāo)是依次顯示1/2/3/4,顏色為黃色/為綠色/橙色/藍(lán)色。

上位機(jī)通過串口將4位數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)處理后將數(shù)據(jù)傳給74HC595，但數(shù)據(jù)并不是同時(shí)傳給74HC595，而是采用“分位傳送，逐次傳送有效位”的方式，由于74HC595是級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)會(huì)依次向下移位。首先是第一位（1）；然后是第二位（2）；第三位（3）；第四位（4）。

數(shù)據(jù)傳送完后LED不會(huì)立即顯示，還要配置顏色。當(dāng)傳送完第一位數(shù)據(jù)（1）的時(shí)候，第一位的控制電路會(huì)開啟顯示顏色（黃）1MS后再關(guān)閉；接著傳送第二位數(shù)據(jù)（2），第二位的控制電路會(huì)開啟顯示顏色（綠）1MS配置顏色（綠色）顯示1MS后再關(guān)閉；依次類推，然后又從第一位開始，一直循環(huán)。（注：這里的1MS時(shí)間并不是固定值，可參考下面顏色配置所需的時(shí)間），雖然掃描是間斷的，由于人眼的“視覺暫留”效應(yīng)，我們看到的是常亮的。

4 顏色配置

單色（紅、綠、藍(lán)）直接控制相應(yīng)的LED就可以了，可以打開1000us后關(guān)閉。

其它顏色需要用組合控制方式。黃色：紅色和綠色組合，紅色打開1000us后關(guān)閉，綠色打開300us后關(guān)閉；橙色：紅色和綠色組合，紅色打開600us后關(guān)閉，綠色打開100us后關(guān)閉，紅色打開1000us后關(guān)閉；其它顏色根據(jù)三原色比例配置，由于不同彩色LED的發(fā)光效率不同，實(shí)際調(diào)試時(shí)要對(duì)時(shí)間參數(shù)做優(yōu)化。需要注意控制掃描周期，周期太長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)閃爍。

5 結(jié)論

基于上述硬件，我們實(shí)現(xiàn)了0-9、A、C、E、F數(shù)字和字符的顯示。顯示的顏色可以根據(jù)三原色來配置，較為明顯的顏色有紅、綠、藍(lán)、白、黃、橙、紫、青色等。顯示的亮度可以通過LED的開關(guān)時(shí)間來調(diào)節(jié)，LED打開的時(shí)間越長(zhǎng)亮度越高，反之越暗。

[1]應(yīng)用電路分析Applied circuit analysis,[美]Matthew N.O. Sadiku，SarhanM.Musa,CharlesK.Alexander著，機(jī)械工業(yè)出版社，2103年4月出版.

[2]模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，孫肖子，張企民，西安電子科技大學(xué)出版社，2006年12月第9次印刷.

[3]電子儀器手冊(cè)，（美）庫姆斯主編, 科學(xué)出版社，2006年出版. [4]實(shí)用電子技術(shù)，科學(xué)出版社，2006年3月出版.

[5]Altium Designer 簡(jiǎn)明教程，電子工業(yè)出版社，2014年8月出版.

[6]proteus電子電路設(shè)計(jì)及仿真，電子工業(yè)出版社，2012年1月出版.

Application of color LEDs in 7-segment Display

Xue Kerui1，Gu Hanyu2
(1．Shenzhen liangji automatic equipment Co.,Ltd,Shenzhen Guangdong,518000; 2. China Resources Semicon Microelectronics(Shen Zhen) Co.,Ltd,Shenzhen Guangdong,518000 )

Normally 7-segment LED display is monochrome(such as red or green)，color LEDs is widely used as the mass Production of blue LED chip, but we can’t buy a color 7-segment LED display on the market. Sometimes we want to display a character on a 7-segment display with different color. this paper proposes a method that display different colors on a 7-segment display by using a MCU.

LED;MCU;7-segment LED display