第2章发光二极管显示器件的接口技术
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数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式 注意两种方法的应用场合
视觉暂留
人眼的视觉暂留特点，当显示刷新的频率高 于某一值时，人眼将觉察不到闪烁。对LED 显示刷新而言，刷新频率不能低于50次/秒。 高于60次/秒将使视觉更舒服。
1、动态显示的注意事项 （1）动态扫描频率不能低于50HZ (2)要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值
大多数TTL器件，高电平输出一般在3.5V或更低
1
0
1
1
左移寄存器
0
1
0
1
0 Q3
0 Q2
1 Q1
0Q0
0
0
0
1
0 Q J 0 Q J 0 Q J0
F3
F2
F1
K Q
K Q
K Q
QJ
F0
K Q
10 1 1 1011
D
1
RD 清零
J0=10 K0=01 J1=01 K1=10 J2=01 K2=10 J3=01 K3=10
74LS244:高电平输出时，可以流出最大15mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电流
器件选用
对需要更大输出电流、更高输出电压时，还可选择 高压输出的OC门驱动器7406/7407。
7406/7407器件低电平时的注入电流可达40mA，高 电平输出时，可耐压30V。
专用驱动器ULN2003/ ULN2803/ULN2023/ULN2823更适合LED的大电流 驱动，导通时可注入500mA的极限电流，可在 300mA电流下长期工作，高电平输出耐压可达 50V(ULN2003/ULN2803)或 95V(ULN2023/ULN2823)。
电流;显示亮度由流过一个发光二极管的平均 电流决定
（2）扫描的行数：要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值电流
行扫描线以高电平驱动，列扫描线以低电平驱动，通常以逐行扫描方式工作(以 共阳显示块为例)，即一次扫描一行。当一行高电平选中时，对应位置的发光二 极管是否点亮由列扫描线是否处于低电平决定。适当延时后，切换到下一行显 示，显示亮度由流过一个发光二极管的平均电流决定。
74LS244/245等 有些单片机可直接驱动
1）发光二极管类型：
超高亮: 1.7V~1.9V, 设计电流通常选为15mA 高亮: 1.6V~1.8V，设计电流通常选为12mA 普亮：1.4V~1.7V，设计电流通常选为8mA 设计电流的选择应根据应用环境及对亮度的要求来定
注意：
大多数单管LED不应在超过50mA的情况下长时间工作
2）发光二极管的特性
由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在
其导通阀值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制
电流值。
I
V Vt
近似的恒压特性，使用时需串接限流电阻
3）限流电阻的计算
驱动器件的低电 平输出电压
R VCC VLED VDRV I LED
工作电流
例1：某超高亮LED,5V工作，工作电流为8mA，导通压 降为1.7V,电路如下图
1234 移位脉冲
6）使用串行芯片的静态显示使用静态方式，通常使用移位寄存器扩展显示位数。
常用的移位寄存器有74HC164/165，74HC594等。多片移位寄存器可串联使用。 带输出寄存器的8位移位寄存器74HC594更适合LED静态显示，由于移位和存储 寄存器都提供了分离的时钟，即便级联了很多片74HC594，显示过程也不会出 现闪烁现象
（2）耐压值——大于等于驱动电压 7406、7407耐压值为30V ULN2003耐压值为50V
5） LED数码管
a
共
f gb
阴
e
d
c dp
极 L E
D
共 阳 极
L
E
需注意的问题：
D
（1）小数点的驱动——导通压降较低和工作电流较小
（2）共阴极LED限流电阻的计算——阳极驱动电压
专用的驱动器，高电平输出一般在4.5V左右
第二章
发光二极管显示器件的接口技术
重点难点动态扫描
发光二极管LED
尽管LCD(液晶)显示器的应用已越来越多，但目前的中低 端测控系统中，LED(发光二极管)仍占有主要地位。 主要原因有以下几个： 1)LED接口简单；2)LED自发光且亮度高，即便在室外仍具 有很好的可见度；3)容易做大，十几平方米的大LED屏 已很普遍；4)成本低、寿命长。 电气特性 驱动电流一般为3~20mA 导通时管压降一般2V左右
+48V
P I 2 R 0.015 2 980 0.22(W )
ULN2003工作电压不超过50伏 选用1/2W的阻值为1KΩ ,35=25*1.4
4） 驱动器的选择——要考虑到2个参数
（1）驱动电流——大于等于LED的工作电流 7406、7407注入电流为40mA ULN2003注入电流为300mA
VCC
7406 R
5 1.7 0.3 R 8103 375()
器件选用
高电平输出驱动与低电平输出驱动，器件选用和计 算方法有所不同
74LS04:高电平输出时，可以流出最大0.4mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大8mA的电流 74LS594的高电平输出时，可以流出最大2.6mA的 电流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电 流
图2.5 74HC594的级联使用及LED显示驱动
2.2 LED的动态刷新显示 本章重点难点
LED显示方式
1）静态显示
同时点亮，硬件较多，软件设计简单;静态的LED显示将耗
用大量的I/O端口和驱动、限流电路。如要显示10个24点阵汉字的单色显示屏， 将需要720个8位I/O口
2）动态显示
轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂
显示驱动方式 静态显示：用于信息少 动态显示：用于信息多
2.1 静态显示
常采用的驱动器件
7406、7407
专用驱动电路如ULN2003/2008,74HC373等
有些单片机可直接驱动（拉电流，灌电流）
注：高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流
2.1 静态显示
常采用的驱动电路
7406、7407 专用驱动电路如ULN2003/2008,74HC373、244、245
高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流。 所以，一般情况下应使Байду номын сангаас低电平驱动方式
例2：某室外LED数码显示块，每段由100个LED组成，超高亮 LED，工作电流为15mA，导通压降为1.4V,选用ULN2003驱动
ULN2003
R 50 35 0.3 R 15103 980()
视觉暂留
人眼的视觉暂留特点，当显示刷新的频率高 于某一值时，人眼将觉察不到闪烁。对LED 显示刷新而言，刷新频率不能低于50次/秒。 高于60次/秒将使视觉更舒服。
1、动态显示的注意事项 （1）动态扫描频率不能低于50HZ (2)要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值
大多数TTL器件，高电平输出一般在3.5V或更低
1
0
1
1
左移寄存器
0
1
0
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0 Q3
0 Q2
1 Q1
0Q0
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0 Q J 0 Q J 0 Q J0
F3
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K Q
K Q
K Q
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RD 清零
J0=10 K0=01 J1=01 K1=10 J2=01 K2=10 J3=01 K3=10
74LS244:高电平输出时，可以流出最大15mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电流
器件选用
对需要更大输出电流、更高输出电压时，还可选择 高压输出的OC门驱动器7406/7407。
7406/7407器件低电平时的注入电流可达40mA，高 电平输出时，可耐压30V。
专用驱动器ULN2003/ ULN2803/ULN2023/ULN2823更适合LED的大电流 驱动，导通时可注入500mA的极限电流，可在 300mA电流下长期工作，高电平输出耐压可达 50V(ULN2003/ULN2803)或 95V(ULN2023/ULN2823)。
电流;显示亮度由流过一个发光二极管的平均 电流决定
（2）扫描的行数：要保证通过LED的瞬时电流不超过其峰值电流
行扫描线以高电平驱动，列扫描线以低电平驱动，通常以逐行扫描方式工作(以 共阳显示块为例)，即一次扫描一行。当一行高电平选中时，对应位置的发光二 极管是否点亮由列扫描线是否处于低电平决定。适当延时后，切换到下一行显 示，显示亮度由流过一个发光二极管的平均电流决定。
74LS244/245等 有些单片机可直接驱动
1）发光二极管类型：
超高亮: 1.7V~1.9V, 设计电流通常选为15mA 高亮: 1.6V~1.8V，设计电流通常选为12mA 普亮：1.4V~1.7V，设计电流通常选为8mA 设计电流的选择应根据应用环境及对亮度的要求来定
注意：
大多数单管LED不应在超过50mA的情况下长时间工作
2）发光二极管的特性
由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在
其导通阀值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制
电流值。
I
V Vt
近似的恒压特性，使用时需串接限流电阻
3）限流电阻的计算
驱动器件的低电 平输出电压
R VCC VLED VDRV I LED
工作电流
例1：某超高亮LED,5V工作，工作电流为8mA，导通压 降为1.7V,电路如下图
1234 移位脉冲
6）使用串行芯片的静态显示使用静态方式，通常使用移位寄存器扩展显示位数。
常用的移位寄存器有74HC164/165，74HC594等。多片移位寄存器可串联使用。 带输出寄存器的8位移位寄存器74HC594更适合LED静态显示，由于移位和存储 寄存器都提供了分离的时钟，即便级联了很多片74HC594，显示过程也不会出 现闪烁现象
（2）耐压值——大于等于驱动电压 7406、7407耐压值为30V ULN2003耐压值为50V
5） LED数码管
a
共
f gb
阴
e
d
c dp
极 L E
D
共 阳 极
L
E
需注意的问题：
D
（1）小数点的驱动——导通压降较低和工作电流较小
（2）共阴极LED限流电阻的计算——阳极驱动电压
专用的驱动器，高电平输出一般在4.5V左右
第二章
发光二极管显示器件的接口技术
重点难点动态扫描
发光二极管LED
尽管LCD(液晶)显示器的应用已越来越多，但目前的中低 端测控系统中，LED(发光二极管)仍占有主要地位。 主要原因有以下几个： 1)LED接口简单；2)LED自发光且亮度高，即便在室外仍具 有很好的可见度；3)容易做大，十几平方米的大LED屏 已很普遍；4)成本低、寿命长。 电气特性 驱动电流一般为3~20mA 导通时管压降一般2V左右
+48V
P I 2 R 0.015 2 980 0.22(W )
ULN2003工作电压不超过50伏 选用1/2W的阻值为1KΩ ,35=25*1.4
4） 驱动器的选择——要考虑到2个参数
（1）驱动电流——大于等于LED的工作电流 7406、7407注入电流为40mA ULN2003注入电流为300mA
VCC
7406 R
5 1.7 0.3 R 8103 375()
器件选用
高电平输出驱动与低电平输出驱动，器件选用和计 算方法有所不同
74LS04:高电平输出时，可以流出最大0.4mA的电 流，而低电平输出时，可以注入最大8mA的电流 74LS594的高电平输出时，可以流出最大2.6mA的 电流，而低电平输出时，可以注入最大24mA的电 流
图2.5 74HC594的级联使用及LED显示驱动
2.2 LED的动态刷新显示 本章重点难点
LED显示方式
1）静态显示
同时点亮，硬件较多，软件设计简单;静态的LED显示将耗
用大量的I/O端口和驱动、限流电路。如要显示10个24点阵汉字的单色显示屏， 将需要720个8位I/O口
2）动态显示
轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂
显示驱动方式 静态显示：用于信息少 动态显示：用于信息多
2.1 静态显示
常采用的驱动器件
7406、7407
专用驱动电路如ULN2003/2008,74HC373等
有些单片机可直接驱动（拉电流，灌电流）
注：高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流
2.1 静态显示
常采用的驱动电路
7406、7407 专用驱动电路如ULN2003/2008,74HC373、244、245
高电平时的输出电流远小于低电平时的注入电流。 所以，一般情况下应使Байду номын сангаас低电平驱动方式
例2：某室外LED数码显示块，每段由100个LED组成，超高亮 LED，工作电流为15mA，导通压降为1.4V,选用ULN2003驱动
ULN2003
R 50 35 0.3 R 15103 980()