CN105405378B - 数码管驱动装置及显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供数码管驱动装置及显示设备，所述装置包括：控制器、驱动电路；驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元与N位数码管每组并联的笔段连接，用于控制N位数码管每组并联的笔段的打开或者关闭，第二驱动单元与N位数码管中每位数码管的公共电极连接，用于控制N位数码管的公共电极的打开或者关闭；控制器通过驱动电路按照一定的频率扫描N位数码管的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动N位数码管，其中，位笔段显示信息码由控制器根据N位数码管的显示数码译码得到。应用本发明可以一次性驱动无数位数码管，而且显示不会出现闪烁感。

Description

数码管驱动装置及显示设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种数码管驱动装置及显示设备。

背景技术

目前，在某些行业，如家用电器行业，一般使用大量的数码管显示系统的运行状态、温度和告警信息等。由于静态驱动数码管需要的IO(Input/Output，输入输出)引脚多，因此硬件成本高。为了降低硬件成本，可动态驱动数码管。

现有技术中，可按位驱动数码管，按位驱动数码管是一种动态驱动数码管的方式，可以依次输出每一位数码管的笔段代码及位扫描码，轮流点亮各数码管，实现按位驱动数码管。为了防止出现闪烁现象，数码管刷新频率必须大于25Hz，即每位数码管相临两次点亮时间间隔要小于40ms。在按位驱动数码管的方式中，对于具有N位数码管的动态显示电路来说，如果LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器刷新频率为f，那么刷新周期为1/f，每一位数码管的显示时间为1/(f*N)s，在按位驱动数码管时，当数码管显示位数在12位以上时，即使将显示刷新频率降低到25Hz，仍不能保证每位数码管相临两次点亮时间间隔小于40ms，导致数码管显示有闪烁感。

发明内容

本发明提供一种数码管驱动装置及显示设备，以解决现有技术中显示位数在12位以上时，数码管显示有闪烁感的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种数码管驱动装置，所述装置用于驱动N位数码管，所述N位数码管中每位数码管对应相同的笔段并联，所述装置包括：控制器、驱动电路；

所述驱动电路，所述驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述N位数码管每组并联的笔段连接，用于控制所述N位数码管每组并联的笔段的打开或者关闭，所述第二驱动单元与所述N位数码管中每位数码管的公共电极连接，用于控制所述N位数码管的公共电极的打开或者关闭；

所述控制器，通过所述驱动电路按照一定的频率扫描所述N位数码管的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管，其中，所述位笔段显示信息码由所述控制器根据所述N位数码管的显示数码译码得到。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种显示设备，包括如上所述的数码管驱动装置以及N位数码管。

应用本发明实施例，控制器通过驱动电路的第一驱动单元按照一定的频率扫描所述N位数码管的八组并联的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管。由于对于8段的数码管，不管有多少位数码管，也只有8组笔段，即使数码管刷新频率为50Hz，每组笔段相临两次点亮时间间隔也小于40ms，因此使用本发明技术方案可以一次性驱动无数位数码管，而且数码管显示不会出现闪烁感。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一种实施方式中数码管驱动装置图；

图2为本发明一种实施方式中数码管驱动电路图；

图3为本发明一种实施方式中数码管驱动电路图。

具体实施方式

下面将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或者相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实例方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请文件中提到的按照笔段驱动，是指按照一定的频率对数码管的8个笔段依次进行扫描，根据位笔段显示信息码来选择点亮相对应的数码管，由于人眼的视觉惰性以及发光二极管的余晖效应，使得N位数码管看上去是同时点亮，达到驱动N位数码管的目的。

参见图1，为本发明一种实施方式中数码管驱动装置图，该装置用于驱动N位数码管：

其中，本申请文件中N可以为任意值，不对N的值进行限定。

该装置包括：控制器110、驱动电路120。

其中，驱动电路120，所述驱动电路包括第一驱动单元121和第二驱动单元122，所述第一驱动单元与所述N位数码管每组并联的笔段连接，用于控制所述N位数码管每组并联的笔段的打开或者关闭，所述第二驱动单元与所述N位数码管中每位数码管的公共电极连接，用于控制所述N位数码管的公共电极的打开或者关闭。

所述控制器110，通过所述驱动电路按照一定的频率扫描所述N位数码管的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管，其中，所述位笔段显示信息码由所述控制器根据所述N位数码管的显示数码译码得到。

具体的，控制器110包括输出接口111、译码单元112、控制单元113。

可选的，第一驱动单元121包括八个笔段控制开关，用来对应控制八组并联的笔段；第二驱动单元122包括N个公共电极控制开关，用来对应控制N位数码管的公共电极的打开或者关闭。

译码单元112，用于将所接收到的显示数码转换为位笔段显示信息码；控制单元113，用于按照一定的频率通过所述输出接口向所述第一驱动单元输出笔段控制信号，并根据所述位笔段显示信息码，通过所述输出接口向所述第二驱动单元输出公共电极控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管，其中，所述笔段控制信号用于控制所述笔段控制开关的打开或者关闭；所述公共电极控制信号用于控制所述公共电极控制开关的打开或者关闭。

位笔段显示信息码为每位数码管中各个笔段的显示信息码，用来标识对应的笔段是否点亮。

优选的，控制器可按照一定的频率依次驱动N位数码管的笔段a、b、c、d、e、f、g、dp，也可以随机驱动，即不按照固定的次序N位数码管的八组并列的笔段。

其中，显示数码可由控制器从显示设备的显示系统中获取。

其中，译码单元112可以包括：第一存储模块，用于将所接收到的显示数码存储于显示数码缓冲区；第一译码模块，用于将所述显示数码缓冲区中的显示数码转换为笔段数码；第二存储模块，用于将所述笔段数码存储于笔段数码缓冲区；第二译码模块，用于将所述笔段数码缓冲区中的笔段数码转换为位笔段显示信息码。

在一种可选的实现方式中，N位数码管可以为共阴数码管，参见图2，为本发明一种实施方式中数码管驱动电路图：

其中，第一驱动单元121包括八个笔段控制开关，用来对应控制八组笔段，所述笔段控制开关为PNP管，所述PNP管的发射极与一个直流电源的正极连接，所述PNP管的基极与所述控制器的输出接口连接，所述PNP管的集电极与对应的每组笔段连接。所述第二驱动单元122包括N个7404反相器，用来对应控制N位数码管的公共电极的打开或者关闭。

其中，如果控制器可以吸收的电流比较大，也可以不使用图2中的7404反相器，而且，本申请中并不限定使用7404反相器，还可以为其他能实现同等驱动功能的器件。

驱动电路120为图2所示的电路图时，按照笔段驱动数码管的流程如下：在第一个扫描周期，输出接口P7输出低电压，笔段a对应的PNP管导通，笔段a与电源DC接通，笔段a被打开，P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6输出高电压，笔段b、c、d、e、f、g、dp对应的PNP管截止，笔段b、c、d、e、f、g、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段a需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。例如，如果P10输出接口对应的数码管的笔段a需要点亮，则P10接口可输出高电压，这样对应的7404反相器输出端为低电压，笔段a被点亮；如果P10输出接口对应的数码管的笔段a不需要亮，则P10接口可输出低电压，这样对应的7404反相器输出端为高电压，笔段a不亮。在第二个扫描周期，控制器110的输出接口P6输出低电压，笔段b对应的PNP管导通，笔段b与电源DC接通，笔段b被打开，P0、P1、P2、P3、P4、P5、P7输出高电压，笔段a、c、d、e、f、g、dp对应的PNP管截止，笔段a、c、d、e、f、g、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段b需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第三个扫描周期，控制器110的输出接口P5输出低电压，笔段c对应的PNP管导通，笔段c与电源DC接通，笔段c被打开，P0、P1、P2、P3、P4、P6、P7输出高电压，笔段a、b、d、e、f、g、dp对应的PNP管截止，笔段a、b、d、e、f、g、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段c需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第四个扫描周期，由控制器110的输出接口P4输出低电压，笔段d对应的PNP管导通，笔段d与电源DC接通，笔段d被打开，P0、P1、P2、P3、P5、P6、P7输出高电压，笔段a、b、c、e、f、g、dp对应的PNP管截止，笔段a、b、c、e、f、g、dp被关闭，如果根据位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段d需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第五个扫描周期，控制器110的输出接口P3输出低电压，笔段e对应的PNP管导通，笔段e与电源DC接通，笔段e被打开，P0、P1、P2、P4、P5、P6、P7输出高电压，笔段a、b、c、d、f、g、dp对应的PNP管截止，笔段a、b、c、d、f、g、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段e需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第六个扫描周期，控制器110的输出接口P2输出低电压，笔段f对应的PNP管导通，笔段f与电源DC接通，笔段f被打开，P0、P1、P3、P4、P5、P6、P7输出高电压，笔段a、b、c、d、e、g、dp对应的PNP管截止，笔段a、b、c、d、e、g、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段f需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第七个扫描周期，控制器110的输出接口P1输出低电压，笔段g对应的PNP管导通，笔段g与电源DC接通，笔段g被打开，P0、P2、P3、P4、P5、P6、P7输出高电压，笔段a、b、c、d、e、f、dp对应的PNP管截止，笔段a、b、c、d、e、f、dp被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段f需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。在第八个扫描周期，控制器110的输出接口P0输出低电压，笔段dp对应的PNP管导通，笔段dp与电源DC接通，笔段dp被打开，P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7输出高电压，笔段a、b、c、d、e、f、g对应的PNP管截止，笔段a、b、c、d、e、f、g被关闭，如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段dp需要点亮，则把对应数码管的阴极打开，否则关闭对应数码管的阴极。

重复执行上述流程即可实现按照笔段驱动N位数码管。

由于人眼的视觉惰性以及发光二极管的余晖效应，数码管刷新频率大于25Hz时，图2中每位数码管看上去是同时点亮的，即使图2中的数码管数目更多，数码管的显示也不会出现闪烁感。

在另一种可选的实现方式中，N位数码管可以为共阳数码管，参见图3，为本发明一种实施方式中数码管驱动电路图：

其中，所述第一驱动单元121包括八个笔段控制开关，用来对应控制八组笔段，其中，所述笔段控制开关可以为7407驱动器，当然也可以为NPN管，或者其他能实现与7407驱动器相同功能的器件。所述第二驱动单元122包括N个PNP管，用来对应控制N位数码管的公共电极，所述PNP管的发射极与一个直流电源的正极连接，所述PNP管的基极与所述控制器的输出接口连接，所述PNP管的集电极与对应的每位数码管的公共电极连接。

驱动电路120为图3所示的电路图时，按照笔段驱动数码管的流程与图2所示的流程类似。下面以驱动笔段a的操作简单介绍图3所示驱动电路的工作过程：控制器110的输出接口P7输出低电压，经过7407缓冲驱动器接笔段a，笔段a处的电压也为低电压，笔段a被打开，P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6输出高电压，对应的笔段b、c、d、e、f、g、dp处的电压也为高电压。如果根据每位数码管的位笔段显示信息码，确定数码管的显示数码对应的笔段a需要点亮，则把对应数码管的阳极打开，否则关闭对应数码管的阳极。例如，如果P10输出接口对应的数码管的笔段a需要点亮，则P10接口可输出低电压，这样对应的PNP管被导通，数码管公共电极与电源Vcc接通，笔段a被点亮；如果P10输出接口对应的数码管的笔段a不需要亮，则P10接口可输出高电压，这样对应的PNP管被截止，数码管公共电极与电源Vcc断开，笔段a不亮。

按照上述的点亮笔段a的操作方法，可以按照一定的频率依次扫描其他的笔段。

由于人眼的视觉惰性以及发光二极管的余晖效应，数码管刷新频率大于25Hz时，图3中每位数码管看上去是同时点亮的，即使图3中的数码管数目更多，数码管的显示也不会出现闪烁感。

本发明实施例还保护一种显示设备，该显示设备中包括图1所示的数码管驱动装置，以及N位数码管，在该显示设备中，控制器通过驱动电路按照一定的频率扫描所述N位数码管的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管。该显示设备中数码管按照笔段驱动的过程具体详见上述装置中的描述，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种数码管驱动装置，其特征在于，所述装置用于驱动N位数码管，所述N位数码管中每位数码管对应相同的笔段并联，所述装置包括：控制器、驱动电路；

所述驱动电路，所述驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元与所述N位数码管每组并联的笔段连接，用于控制所述N位数码管每组并联的笔段的打开或者关闭，所述第二驱动单元与所述N位数码管中每位数码管的公共电极连接，用于控制所述N位数码管的公共电极的打开或者关闭；

所述控制器，通过所述驱动电路按照一定的频率扫描所述N位数码管的笔段，并根据位笔段显示信息码，向N位数码管的各个公共电极输出控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管，其中，所述位笔段显示信息码由所述控制器根据所述N位数码管的显示数码译码得到。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动单元包括八个笔段控制开关，用来对应控制八组并联的笔段；

所述第二驱动单元包括N个公共电极控制开关，用来对应控制N位数码管的公共电极的打开或者关闭。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器通过所述驱动电路按照一定的频率扫描所述N位数码管的笔段，包括：

所述控制器通过所述驱动电路按照一定的频率依次扫描所述N位数码管的每组笔段；或者，所述控制器通过所述驱动电路按照一定的频率随机扫描所述N位数码管的每组笔段。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器包括：输出接口、译码单元、控制单元；

所述译码单元，用于将所接收到的显示数码转换为位笔段显示信息码；

所述控制单元，用于按照一定的频率通过所述输出接口向所述第一驱动单元输出笔段控制信号，并根据所述位笔段显示信息码，通过所述输出接口向所述第二驱动单元输出公共电极控制信号，以实现按照笔段驱动所述N位数码管，其中，所述笔段控制信号用于控制所述笔段控制开关的打开或者关闭；所述公共电极控制信号用于控制所述公共电极控制开关的打开或者关闭。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述译码单元包括：

第一存储模块，用于将所接收到的显示数码存储于显示数码缓冲区；

第一译码模块，用于将所述显示数码缓冲区中的显示数码转换为笔段数码；

第二存储模块，用于将所述笔段数码存储于笔段数码缓冲区；

第二译码模块，用于将所述笔段数码缓冲区中的笔段数码转换为位笔段显示信息码。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述N位数码管为共阴数码管时，所述笔段控制开关为PNP管，所述PNP管的发射极与一个直流电源的正极连接，所述PNP管的基极与所述控制器的输出接口连接，所述PNP管的集电极与对应的每组笔段连接；

所述公共电极控制开关为7404反相器或者为其他能实现与7404反相器相同驱动功能的器件，用来对应控制N位数码管的公共电极的打开或者关闭。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述N位数码管为共阳数码管时，所述笔段控制开关为NPN管，或者为7407驱动器，或者为其他能实现与7407驱动器相同驱动功能的器件；

所述公共电极控制开关为PNP管，所述PNP管的发射极与一个直流电源的正极连接，所述PNP管的基极与所述控制器的输出接口连接，所述PNP管的集电极与对应的每位数码管的公共电极连接。

8.一种显示设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1-7所述的数码管驱动装置以及N位数码管。