CN101094547B - Led及数码管显示控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED及数码管显示控制电路，其主要是在I/O端口与LED发光元件之间连接有多个起开关作用的三极管，配合控制软件的使用和人的视觉分辨特点实现这种控制电路利用两个I/O端口来驱动三个LED或者驱动数码管的三个COM口，从而可以使用更少管脚的单片机以降低成本低，实现低成本和低能耗的目的。

Description

LED及数码管显示控制电路
技术领域
本发明涉及一种LED及数码管显示控制电路。
背景技术
现有的单片机的I/O口是驱动两个LED或者数码管的两个COM口。例如中国专利号98251181.7、名称为“单片机控制市电LED霓虹灯”的专利，该专利文献记载的单片机的I/O口既是每一位输出连接一路双向可控硅与一个发光组件。这种一对一的驱动方式是一种很常规的思维方式，容易让人理解和应用。但是由于单片机的广泛应用，单片机强大的计算处理功能在这种结构中没有被充分利用。对于驱动三个LED或驱动数码管的三个COM口的应用中，传统的做法仍然需要划分出单片机的三个管脚来负责控制这三个LED或者数码管的三个COM口。
在单片机的应用中，应该充分利用其管脚，从而避免管脚的浪费，进而在实现相同的功能的前提下选用管脚更少的单片机，这样可以很大程度的降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED及数码管显示控制电路，这种电路的目的是要利用两个I/O口来驱动三个LED或驱动数码管的三个COM口，实现用较少管脚的单片机来控制更多的LED或数码管的COM，较少管脚的单片机成本低，从而实现低成本和低能耗的目的。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种LED及数码管显示控制电路，包括单片机和LED发光元件，其中LED发光元件为为三组，单片机包括驱动三组LED发光元件的输入/输出I/O端口。
所述单片机的用来驱动三组LED发光元件输入/输出I/O端口为两个；所述控制电路还包括五个控制三组LED发光元件开关的三极管，其中第一个三极管、第二个三极管、第三个三极管、第五个三极管为PNP三极管，第四个三极管为NPN三极管。
其中第一个三极管的基极连接第一个I/O端口，其集电极连接第一个LED发光元件，其发射极连接第二个三极管的集电极，并连接第五个三极管的发射极和第三个三极管的基极，在第一个三极管与第三个三极管之间串接有起分压作用的第五个电阻。
第二个三极管的发射极连接电源VDD，其基极连接第四个NPN三极管的集电极，第二个三极管的基极与第四个三极管之间串接有起分压作用的第二个电阻，第二个三极管的基极同时与连接在电源VDD上的起分压作用的第四个电阻连接。
第三个三极管的发射极连接电源VDD，其集电极连接第二个LED发光元件。
第四个三极管的发射极接地，其基极分别连接所述单片机的第一个I/O端口和第二个I/O端口，其中与第一个I/O端口连接的支路上串接有第三个电阻，在其与第二个I/O端口连接的支路上串接有第七个电阻。
第五个三极管的基极连接第二个I/O端口，其集电极连接第三个LED发光元件。
优选地：所述第一个三极管与第一个I/O端口之间连接有起限流作用的第一个电阻。
优选地：所述第五个三极管与第二个I/O端口之间连接有起限流作用的第八个电阻。
优选地：所述LED发光元件为LED发光二极管。
优选地：三个LED发光二极管所在支路上串接有分压电阻。
优选地：所述LED发光元件为数码管，所述第一个三极管的集电极、第三个三极管的集电极和第五个三极管的集电极分别与数码管的电源端口连接，为数码提供电源。
本发明相比现有技术的有益效果如下。
(1)利用两个I/O口驱动三个LED元件组，现有的电路两个I/O口只能驱动两个LED；
(2)可以实现利用两个I/O的逻辑组合(一共有四种组合状态)来控制三个LED的四种不同显示状态；
(3)利用软件程序的控制，配合I/O口的不同组合状态来控制三个LED的更多显示状态。
附图说明
图1是本发明的第一种实施例的电路原理图。
图2是本发明的第二种实施例的电路原理图。
具体实施方式
本发明提供一种LED及数码管显示控制电路，包括单片机和LED发光元件，其中LED发光元件为三组，单片机包括驱动三组LED发光元件的输入/输出I/O端口。发光元件可以为LED发光二极管，也可以为数码管。
本发明的第一种实施例参看图1，图1中发光元件为LED发光二极管。
单片机的用来驱动三组LED发光元件输入/输出I/O端口为两个，即第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2。还包括五个控制三组LED发光元件开关的三极管，其中第一个三极管TR1、第二个三极管TR2、第三个三极管TR3、第五个三极管TR5为PNP三极管，第四个三极管TR4为NPN三极管。
其中第一个三极管TR1的基极连接第一个I/O端口I/O1，其集电极连接第一个LED发光二极管LED1，其发射极连接第二个三极管TR2的集电极，并连接第五个三极管TR5的发射极和第三个三极管TR3的基极，在第一个三极管TR1与第三个三极管TR3之间串接有起分压作用的第五个电阻R5。第一个三极管TR1与第一个I/O端口之间连接有起限流作用的第一个电阻R1。
第二个三极管TR2的发射极连接电源VDD，其基极连接第四个三极管TR4的集电极，第二个三极管TR2的基极与第四个三极管TR4之间串接有起分压作用的第二个电阻R2，第二个三极管TR2的基极同时与连接在电源VDD上的起分压作用的第四个电阻R4连接。
第三个三极管TR3的发射极连接电源VDD，其集电极连接第二个LED发光二极管LED2。
第四个三极管TR4的发射极接地，其基极分别连接单片机的第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2，其中与第一个I/O端口连接的支路上串接有第三个电阻R3，在其与第二个I/O端口连接的支路上串接有第七个电阻R7。
第五个三极管TR5的基极连接第二个I/O端口，其集电极连接第三个LED发光二极管LED2，第五个三极管TR5与第二个I/O端口之间连接有起限流作用的第八个电阻R8。
在第一个LED发光二极管所在支路上串接有分压的第十个电阻R10，在第二个LED发光二极管所在的支路上串接有分压的第十一个电阻R11，在第三个LED发光二极管所在的支路上串接有分压的第十二个电阻R12。
本发明的第二个实施例是LED发光元件为数码管的情况，其电路原理图参看图2。第一个三极管TR1的集电极、第三个三极管TR3的集电极和第五个三极管TR5的集电极分别与数码管的COM电源端口连接，为数码提供电源。其它部分与实施例一相同。
本发明电路的工作原理和工作过程：
(1)当第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2同时输出0时，NPN型的第四个三极管TR4的基极为0而截止，PNP型的第二个三极管TR2的基极为1而截止，从而导致第一个三极管TR1和第五个三极管TR5的发射极无电源VDD，也就是LED1和LED3的阳极无电源输入而熄灭，此时NPN型的第三个三极管TR3的基极通过第五个电阻R5和第六个电阻R6接地而导通，为LED2提供电源VDD而点亮LED2，此处要注意适当选择第五个电阻R5和第六个电阻R6的阻值(一般分别为10KΩ和1KΩ)，防止由于第六个电阻R6上的压降过高导致第一个三极管TR1和第五个三极管TR5导通。小结：当第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2同时输出0时，LED2被点亮，LED1和LED3熄灭；
(2)当第一个I/O端口I/O1输出0和第二个I/O端口I/O2输出1时，第五个三极管TR5的基极为1而截止，从而LED3无电源输入而熄灭，适当选择第三个电阻R3和第七个电阻R7的阻值(一般都选择为4.7KΩ)使第四个三极管TR4的基极电压为VDD/2而导通，适当选择第四个电阻R4和第二个电阻R2的阻值(一般分别为10KΩ和1.2KΩ)，使第二个三极管TR2的基极为0而导通，为第一个三极管TR1的发射极提供电源VDD，由于此时第一个I/O端口I/O1输出0，从而第一个三极管TR1导通，为LED1提供电源VDD而被点亮，同时第二个三极管TR2导通使第三个三极管TR3的基极为1而截止，从而导致LED2熄灭。小结：当第一个I/O端口I/O1输出0和第二个I/O端口I/O2输出1时，LED1被点亮，LED2和LED3熄灭。
(3)与上述(2)同理，当第一个I/O端口I/O1输出1和第二个I/O端口I/O2输出0时，LED3被点亮，LED1和LED2熄灭。
(4)当第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2都同时输出1时，第一个三极管TR1和第五个三极管TR5都截止，从而LED1和LED3都熄灭，此时由于第四个三极管TR4导通而使第二个三极管TR2导通，给第三个三极管TR3基极加了一个高电平而截止，使LED2熄灭。小结：当第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2同时输出1时，LED1、LED2和LED3都熄灭。第一个I/O端口I/O1和第二个I/O端口I/O2的逻辑关系与三个LED的亮灭关系如下表：
  I/O1   I/O2   LED1   LED2   LED3
  0   0   熄灭   点亮   熄灭
  0   1   点亮   熄灭   熄灭
  1   0   熄灭   熄灭   点亮
  1   1   熄灭   熄灭   熄灭
(5)上表只是满足单个LED点亮，需要当同时点亮两个或三个LED的时候，需要用软件按照上表的逻辑关系来控制，使每个LED轮流被点亮，使每个需要点亮的LED的亮灭频率超过人眼能分辨的频率(60Hz以上)，这样就给人的感觉是两个或三个LED同时被点亮了。
(6)此种电路为数码管提供电源VDD，控制原理与上相同。

Claims (4)

1.一种LED及数码管显示控制电路，包括单片机和LED发光元件，其中LED发光元件为三组，单片机包括驱动三组LED发光元件的输入/输出I/O端口；其特征在于：
所述单片机的用来驱动三组LED发光元件输入/输出I/O端口为两个；所述控制电路还包括五个控制三组LED发光元件开关的三极管，其中第一个三极管、第二个三极管、第三个三极管、第五个三极管为PNP三极管，第四个三极管为NPN三极管；
其中第一个三极管的基极连接第一个I/O端口，其集电极连接第一个LED发光元件，其发射极连接第二个三极管的集电极，并连接第五个三极管的发射极和第三个三极管的基极，在第一个三极管与第三个三极管之间串接有起分压作用的第五个电阻；
第二个三极管的发射极连接电源VDD，其基极连接第四个NPN三极管的集电极，第二个三极管的基极与第四个三极管之间串接有起分压作用的第二个电阻，第二个三极管的基极同时与连接在电源VDD上的起分压作用的第四个电阻连接；
第三个三极管的发射极连接电源VDD，其集电极连接第二个LED发光元件；
第四个三极管的发射极接地，其基极分别连接所述单片机的第一个I/O端口和第二个I/O端口，其中与第一个I/O端口连接的支路上串接有第三个电阻，在其与第二个I/O端口连接的支路上串接有第七个电阻；
第五个三极管的基极连接第二个I/O端口，其集电极连接第三个LED发光元件；
所述第一个三极管与第一个I/O端口之间连接有起限流作用的第一个电阻；
所述第五个三极管与第二个I/O端口之间连接有起限流作用的第八个电阻。
2.根据权利要求1所述的LED及数码管显示控制电路，其特征在于：所述LED发光元件为LED发光二极管。 
3.根据权利要求2所述的LED及数码管显示控制电路，其特征在于：三个LED发光二极管所在支路上串接有分压电阻。
4.根据权利要求1所述的LED及数码管显示控制电路，其特征在于：所述LED发光元件为数码管，所述第一个三极管的集电极、第三个三极管的集电极和第五个三极管的集电极分别与数码管的电源端口连接，为数码提供电源。 
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