使用DC/DC转换器实现LED数码管显示的新方法

摘 要

针对以往74HC164或74LS164作单片机数码管显示接口存在的缺陷，介绍一种使用DC/DC转换器为LED数码管阳极公共端提供恒压工作电压的方法。设计的电路简洁、实用，具有高效率、低成本、显示无闪烁的特点。

【关键词】74HC164 MC34063A LED数码管显示 消隐

使用74xx164作静态显示接口，是单片机LED数码管诸多显示方案中常用的一种。具有编程简单、占用CPU时间少的特点。但传统的方法存在如下问题：

（1）LED数码管的每一段都接一只限流电阻。元件数量多，电路繁琐，可靠性差。

（2）每只数码管公共端分别接一只电阻的方法。数码管显示亮度将随显示段数的增多而降低，显示效果差。

（3）为取消限流电阻，使用LM317等线性稳压器将1.6V-2.5V范围内的稳定电压加在LED数码管阳极公共端上。稳压器因压降高，功耗大、发热严重。

上述三种方法还存在着刷新显示数据时，数码管出现闪烁的问题。若显示内容频繁更新，闪烁将严重影响显示效果。

1 硬件设计

采用DC/DC转换器技术，直接将电源电压转换为LED数码管的恒压供电电源，将大大降低显示部分的功耗，并可使数码管的显示亮度保持稳定、一致，不受显示内容的影响。利用所选用DC/DC转换器芯片的可关断特性，只需附加简单的消隐电路，即可避免显示闪烁的出现。

以12位数码管显示为例，如图1。单片机P1.0、P1.1脚分别用于显示数据和时钟输出。74HC164在输出端为低电平时，点亮所连接的LED数码管字段。MC34063A组成的开关降压模式的DC/DC转换器为数码管共阳公共端提供恒定电压。该电压由电阻R5和R4的比值决定：Uo=1.25（1+R5/R4）。通过设置电流取样电阻R1，可对输出过流和输出短路进行保护。其计算公式为：R1==0.15/Io（max）。

消隐电路由三极管Q1和电阻R2、R3组成。P1.2为低时，Q1截止，MC34063A工作，数码管正常显示；当单片机刷新显示数据时，使P1.2为高，Q1饱和，IpkS被拉低，MC34063A停止工作，数码管不显示；当显示数据快速传送完毕后，重新使P1.2为低，数码管可继续显示新内容。

2 软件设计

与使用74xx164作静态显示接口的软件设计类似。只需加入两条指令即可达到消隐目：在传送显示刷新数据前使P1.2为高电平，待完成刷新后再使P1.2为低电平。

3 电路实测

使12位数码管全部显示“8”。可测得在相同显示亮度的条件下，电源电压分别为5.0V、9.0V和12V时所对应的数码管显示电路功耗。采用传统线性稳压或电阻限流方式的功耗为0.65W、1.2W和1.8W，采用DC/DC转换器方式的功耗为0.36W、0.37W和0.39W。可见，新设计电路的功耗远小于传统方式电路的功耗。

4 应用说明

对于不同厂家、型号的数码管，为达到正常的显示亮度，数码管共阳端上所加电压一般会有所不同。调节并设定R5和R4比值可使数码管显示亮度达到要求。批量生产过程中，R5和R4选用1精度的低温漂固定金属膜电阻。只要保证所用LED数码管的厂家、型号、规格和批次不变，该电路就无需再进行调整。

5 结束语

本文介绍的电路已成功应用于采用24位LED数码管显示的某批量产品上。显示稳定、清晰。低成本、低功耗的电路特点在该产品的多年应用中得到充分体现。显示部分的极低故障率验证了所设计电路的高可靠性。

参考文献

[1]靳孝峰，伦长兴.LM317集成稳压电路在LED显示电路中的应用[J].焦作大学学报，2004（3）：95-96.

[2]ON Semiconductor，MC34063A，MC33063A，SC34063A，SC33063A，1.5A Step-Up/Down/Inverting Switching Regulators，https：///pub/Collateral/MC34063A-D.PDF.

作者单位

贵州省计量测试院 贵州省贵阳市 550003