CN203366699U - 数码管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数码管驱动电路，所述数码管至少包括一位LED数码管或8个ＬＥＤ，所述驱动电路包括用于驱动数码管的阴极的第一驱动电路、用于驱动数码管的阳极的第二驱动电路，及用于给第一驱动电路和第二驱动电路提供驱动信号的主控芯片，第一驱动电路包括转换寄存器和反相器，转换寄存器的输入端连接主控芯片，输出端串联反相器连接数码管的阴极。本实用新型的数码管驱动电路，减少了主控芯片I/O端口资源的占用，降低主控芯片的成本，且不影响数码管的显示效果。

Description

数码管驱动电路

技术领域

本实用新型涉及家电领域，特别是涉及一种数码管驱动电路。

背景技术

家用电器经常采用数码管来显示其运行状态，例如空调器往往需要数码管来显示温度、运行状态、故障代码等，一般采用双位（或多位）数码管来显示。现有技术中，双位数码管的驱动电路及数码管内部电路如图1和图2所示，数码管驱动电路由阳极驱动电路100、阴极驱动电路200组成。其中：数码管300的阳极COM1、COM2端由4个三极管、8个电阻组成的模拟达林顿管来驱动，需要2个芯片I/O控制；阴极端A、B、C、D、E、F、G、DP由ULN2003芯片U2及三极管Q1驱动，由主控芯片U1的8个I/O口实施扫描驱动实现。现有的数码管驱动电路，阴极控制端占用太多芯片I/O口资源，主控芯片需选用较高成本的芯片，不利于家用电器的成本控制。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种数码管驱动电路，其减少了芯片I/O资源的占用，降低成本。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种数码管驱动电路，所述数码管至少包括一位LED数码管或8个ＬＥＤ，

所述数码管驱动电路包括：

第一驱动电路，用于驱动所述数码管的阴极；

第二驱动电路，用于驱动所述数码管的阳极；

主控芯片，用于给所述第一驱动电路和第二驱动电路提供驱动信号；

所述第一驱动电路包括转换寄存器和反相器；

所述转换寄存器的输入端连接所述主控芯片，输出端串联所述反相器连接所述数码管的阴极。

较优地，所述反相器包括驱动芯片；

所述驱动芯片的输入端连接所述转换寄存器的输出端，所述驱动芯片的输出端连接所述数码管的阴极。

较优地，所述反相器还包括第一电阻和第一三极管，所述第一三极管的基极串联第一电阻连接所述转换寄存器，所述第一三极管的集电极连接所述8个ＬＥＤ中的一个，所述第一三极管的发射极接地。

较优地，所述驱动芯片为ULN2001、ULN2002、ULN2003或ULN2004。

较优地，所述第一驱动电路还包括第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述转换寄存器为74HC164芯片；

所述转换寄存器的串行数据输入口串联所述第二电阻连接所述主控芯片的数据口；

所述转换寄存器的时钟控制输入口串联所述第三电阻连接所述主控芯片的时钟控制端口；

所述转换寄存器的复位端口串联所述第四电阻接电源。

较优地，所述第二驱动电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第三三极管；

所述第二三极管的基极串联所述第八电阻连接所述主控芯片的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极分别串联所述第五电阻和第六电阻连接所述第三三极管的发射极，所述第三三极管的发射极接直流电源；

所述第三三极管的基极连接所述第五电阻和第六电阻相应的公共端，所述第三三极管的集电极串联所述第七电阻连接至数码管相应的公共端。

较优地，所述数码管相应的公共端为所述数码管的阳极。

较优地，所述第二驱动电路包括驱动电源芯片和第九电阻；

所述驱动电源芯片的输入端连接所述主控芯片，输出端串联所述第九电阻连接所述数码管相应的公共端。

较优地，所述驱动电源芯片型号为KID65783AP/AF；

所述数码管相应的公共端为所述数码管的阳极。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的数码管驱动电路，减少了主控芯片I/O端口资源的占用，相对于数码管现有驱动技术，本实用新型降低主控芯片的成本，且不影响数码管的显示效果。

附图说明

图1为现有技术共阳双位数码管驱动电路图；

图2为图1所示共阳双位数码管驱动电路的双位数码管内部电路图；

图3为本实用新型的数码管驱动电路共阳两位数码管显示一实施例的电路图；

图4为本实用新型的数码管驱动电路共阳四位数码管显示一实施例的电路图；

图5为图4所示数码管驱动电路的共阳四位数码管内部电路图；

图6为本实用新型的数码管驱动电路共阳四位数码管显示的另一实施例的电路图;

图7为共阴四位数码管驱动电路的电路图；

图8为图7所示共阴四位数码管的内部电路图；

图9为共阴四位数码管驱动电路另一实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型的数码管驱动电路进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图3至图6。如图3，本实用新型的数码管驱动电路一实施例包括数码管300、第一驱动电路200（阴极驱动电路）、第二驱动电路100（阳极驱动电路）、主控芯片U1：

数码管300至少包括一位LED数码管或8个LED；

第一驱动电路200用于驱动数码管300的阴极，第二驱动电路100用于驱动数码管300的阳极；

主控芯片U1用于给第一驱动电路200和第二驱动电路100提供驱动信号；

第一驱动电路200包括转换寄存器U3；优选地，转换寄存器U3为74HC164芯片;

转换寄存器U3的输入端连接主控芯片UI，输出端串联反相器连接数码管300的阴极。

反相器包括驱动芯片U2，驱动芯片U2的输入端连接转换寄存器U3的输出端，驱动芯片U2的输出端连接数码管300的阴极。优选地，驱动芯片U2为型号为ULN2001、ULN2002、ULN2003或ULN2004的芯片。

较优地，作为一种可实施方式，反相器还包括第一电阻R8和第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极串联第一电阻R8连接转换寄存器U3，第一三极管Q1的集电极连接8个ＬＥＤ中的一个（优选小数点段DP），第一三极管Q1的发射极接地。优选地，第一驱动电路200还包括第二电阻R1和第三电阻R2；

转换寄存器U3的串行数据输入口串联第二电阻R1连接主控芯片U1的数据口AB；

转换寄存器U3的时钟控制输入口CLK串联第三电阻R2连接主控芯片U1的时钟控制端口CLK。

其中，转换寄存器U3为74HC164芯片，74HC164芯片是8位串行输入、并行输出转换寄存器。其电源脚VCC接电源+5V，电容C2起滤波作用，GND脚接地；A1、A2脚为串行数据输入口，CLK脚为时钟控制输入口，电阻R1、R2起限流作用；RTS脚为复位脚（复位端口），这里经第四电阻R3接电源+5V，则不进行复位设置；A、B、C、D、E、F、G、H为8位并行数据输出口。

ULN2003芯片U2（也可以为ULN2001、ULN2002、ULN2004芯片）为反相转换器（反相器），当其输入端为高电平时，输出端为低电平。其电源引脚9接直流电源，优选地，该电源为+12V，也可以根据需要选择为其他电压，GND脚接地，电容C1起滤波作用。

电阻R8和NPN三极管Q1组成一个反相器，原理相当于ULN2003芯片U2内部一路反相器。

第一驱动电路200原理：主控芯片U1的AB数据口输出8位数据包，当74HC164芯片的CLK口的状态（由主控芯片U1控制）由低电平转换为高电平时，数据包就会在8个并行输出口A、B、C、D、E、F、G、H移动一位输出，从而驱动反相转换芯片U2、三极管Q1，它们的输出端输出低电平，进而驱动数码管300的阴极端。

第二驱动电路100包括第五电阻(R10,R14)、第六电阻(R11,R15)、第七电阻(R12,R16)、第八电阻(R9,R13)、第二三极管(Q2,Q4)和第三三极管(Q3,Q5)；

第二三极管(Q2,Q4)的基极串联第八电阻(R9,R13)连接所述主控芯片U1的输出端(COM1,COM2)，第二三极管(Q2,Q4)的发射极接地，第二三极管(Q2,Q4)的集电极分别串联第五电阻(R10,R14)和第六电阻(R11,R15)连接第三三极管(Q3,Q5)的发射极；

第三三极管(Q3,Q5)的基极连接第五电阻(R10,R14)和第六电阻(R11,R15)相应的公共端，第三三极管(Q3,Q5)的集电极串联第七电阻(R12,R16)连接至数码管300相应的公共端。数码管300的公共端为数码管300的阳极（共阳）。

第二驱动电路100分为数码管高位和低位阳极驱动，两者驱动原理是一样的。这里对高位阳极驱动进行说明：

当主控芯片U1的I/O口COM1输出高电平时，NPN三极管Q2的基极有驱动信号，Q2饱和导通，其集射极压降极小，电阻R10相当于接地，电源V1（一般为5V或12V，也可以为其他电压）经电阻R11、R10、三极管Q2到地，合理选用R11和R10的阻值，即可使PNP三极管Q3饱和导通，电源V1通过PNP三极管Q3驱动数码管300阳极端。

较优地（见图6），作为一种可实施方式，第二驱动电路100包括驱动电源芯片U4和第九电阻(R12,R16,R20,R24)；

驱动电源芯片U4的输入端连接主控芯片U1，输出端串联第九电阻(R12,R16,R20,R24)分别连接数码管300相应的公共端。驱动电源芯片U4的型号为KID65783AP/AF；数码管300的公共端为数码管300的阳极（共阳）。

图4与图3的区别在于，数码管300显示从2位扩展到4位（4位数码管内部电路图见图5）。相应地，主控芯片U1增加两个控制口COM3、COM4，第二驱动电路100增加两路。

图6与图4的区别在于，数码管300的第二驱动电路改为用KID65783AP/AF芯片U4来驱动，KID65783AP/AF芯片是8通道高电平驱动电源芯片，其输出电压比电源V1低1.8-2.0V，电容C3起滤波作用。

数码管驱动电路在控制过程中，其控制方法包括以下步骤：

数码管中每一段LED(发光二极管)的开通顺序为先开阴极再开阳极，关断顺序为先关阳极再关阴极。

采用此控制方法解决了数码管的漏光问题。

以上实施例中的数码管显示还可以根据实际需要扩展到5-8位。共阳数码管也可改为共阴数码管，如图7至图9所示，其中，图7与图6的区别在于，第二驱动电路100由阳极驱动电路变为阴极驱动电路，第一驱动电路200由阴极驱动电路变为阳极驱动电路，第一驱动电路200中的驱动芯片U2采用驱动电源芯片U4代替，第二驱动电路100中的驱动电源芯片U2采用了7位的驱动芯片U2，其中U2为反相器ULN2003，也可以为ULN2001、ULN2002、、ULN2004,数码管300相应的公共端为阴极。

在图7中，第一驱动电路200原理为：主控芯片U1的AB数据口输出8位数据包，当74HC164芯片的CLK口的状态（由主控芯片U1控制）由高电平转换为低电平时，数据包就会在8个并行输出口A、B、C、D、E、F、G、H移动一位输出，从而驱动电源芯片U4输出端输出高电平，进而驱动数码管300的阳极端。第二驱动电路100分为四路，驱动原理是一样的，这里对高位阴极进行说明：

当主控芯片U1的I/O口COM1输出高电平时，反相器U2第1通道有驱动信号，其第1通道就会输出低电平，从而驱动数码管300的高位阴极端，电阻R12起限流作用。其中，限流电阻也可以移到数码管300的阳极与电源芯片U4输出端之间，但相应地，每一路阳极都需有限流电阻。

图9与图7的区别在于，第二驱动电路100采用了三极管和电阻，每位数码管300的阴极通过一个三极管来控制。主控芯片U1的输出端(COM1,COM2,COM3,COM4)输出高电平时，三极管（Q1,Q2,Q3,Q4）导通，使得每位数码管300相应的公共端串联电阻（R12,R16,R20,R24）接地，第一驱动电路200驱动数码管300的阳极，数码管300被点亮。

对于图9与图7，数码管中每一段LED(发光二极管)的开通顺序为先开阳极再开阴极，关断顺序为先关阴极再关阳极。

上述实施例的数码管驱动电路，减少了主控芯片I/O端口资源的占用。相对于数码管现有驱动技术，本实用新型可以降低主控芯片的成本，且不影响数码管的显示效果。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种数码管驱动电路，所述数码管至少包括一位LED数码管或8个ＬＥＤ，其特征在于，包括：

第一驱动电路，用于驱动所述数码管的阴极；

第二驱动电路，用于驱动所述数码管的阳极；

主控芯片，用于给所述第一驱动电路和第二驱动电路提供驱动信号；

所述第一驱动电路包括转换寄存器和反相器；

所述转换寄存器的输入端连接所述主控芯片，输出端串联所述反相器连接所述数码管的阴极。

2.根据权利要求1所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述反相器包括驱动芯片；

所述驱动芯片的输入端连接所述转换寄存器的输出端，所述驱动芯片的输出端连接所述数码管的阴极。

3.根据权利要求2所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述反相器还包括第一电阻和第一三极管，所述第一三极管的基极串联第一电阻连接所述转换寄存器，所述第一三极管的集电极连接所述8个ＬＥＤ中的一个，所述第一三极管的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述驱动芯片为ULN2001、ULN2002、ULN2003或ULN2004。

5.根据权利要求4所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述第一驱动电路还包括第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述转换寄存器为74HC164芯片；

所述转换寄存器的串行数据输入口串联所述第二电阻连接所述主控芯片的数据口；

所述转换寄存器的时钟控制输入口串联所述第三电阻连接所述主控芯片的时钟控制端口；

所述转换寄存器的复位端口串联所述第四电阻接电源。

6.根据权利要求1-5任一项所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述第二驱动电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第二三极管和第三三极管；

所述第二三极管的基极串联所述第八电阻连接所述主控芯片的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极分别串联所述第五电阻和第六电阻连接所述第三三极管的发射极，所述第三三极管的发射极接直流电源；

所述第三三极管的基极连接所述第五电阻和第六电阻相应的公共端，所述第三三极管的集电极串联所述第七电阻连接至数码管相应的公共端。

7.根据权利要求6所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述数码管相应的公共端为所述数码管的阳极。

8.根据权利要求1-5任一项所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述第二驱动电路包括驱动电源芯片和第九电阻；

所述驱动电源芯片的输入端连接所述主控芯片，输出端串联所述第九电阻连接所述数码管相应的公共端。

9.根据权利要求8所述的数码管驱动电路，其特征在于：

所述驱动电源芯片型号为KID65783AP/AF；

所述数码管相应的公共端为所述数码管的阳极。

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