基于微控制器8線I/O端口實(shí)現(xiàn)8段條形圖LED顯示設(shè)計(jì)

帶有數(shù)字顯示器的儀器設(shè)計(jì)也許會(huì)受益于一個(gè)提供顯示參數(shù)的模擬版的副顯示器。條形圖顯示器提供了一種很容易解釋的圖形指示器，該指示器允許與它的滿刻度值相比較，但基于微控制器的常規(guī)設(shè)計(jì)要使用至少一個(gè)8線I/O端口來驅(qū)動(dòng)8段條形圖LED顯示器。

作為替代方案，一些微控制器包含PWM（脈寬調(diào)制）輸出。如果使用PWM輸出來驅(qū)動(dòng)National Semiconductor公司的LM3914條形圖顯示器驅(qū)動(dòng)電路或等效器件，就能把需要的I/O線路數(shù)量減少至最低程度。在操作中，微控制器的程序調(diào)節(jié)PWM輸出的脈寬，使得輸送給LM3914電路的平均電壓能照明顯示器中必要數(shù)量的條形。

圖1中的設(shè)計(jì)消除了這些方法的缺點(diǎn)，并且只使用一條端口線路來驅(qū)動(dòng)一個(gè)8段條形圖。該設(shè)計(jì)不使用PWM輸出，因此能應(yīng)用到任何微控制器。請(qǐng)參考圖2中的時(shí)序示意圖，無論條形圖顯示器何時(shí)需要更新，微控制器的軟件都通過它的輸出端口提供一個(gè)脈沖序列。第一個(gè)脈沖的寬度為T1，它比脈沖寬度T2更寬，后者是通過觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)IC1（74123 或等效器件）產(chǎn)生的。把兩個(gè)脈沖施加到IC3（7400或等效NAND門），它和IC1 一起組成一個(gè)長(zhǎng)脈沖檢測(cè)器。利用IC1的數(shù)據(jù)表中的公式來為C1和R1 選值，它們?yōu)?T2 的輸出脈沖產(chǎn)生約為1.5ms的值。T1和T3 的典型寬度分別是3ms和1ms。

C3的輸出脈沖變低，持續(xù)時(shí)間為T1-T2，并且該脈沖清空IC2（一個(gè)8Bit串入并出移位寄存器），這迫使 IC2 的所有輸出變低，并點(diǎn)亮條形圖陣列（LED1 ~ LED8）的所有段。

為了點(diǎn)亮條形圖陣列的N段，微控制器立即通過輸出端口線路發(fā)送一個(gè)由（8-N）個(gè)寬度為T3的脈沖組成的串行序列。由于這些脈沖的寬度小于 T2，NAND門IC3的輸出始終保持高電平，因此不清空移位寄存器。微控制器的每個(gè)輸出脈沖的上升沿都把一個(gè)高電平加載到IC2的某個(gè)輸出端。

請(qǐng)注意：移位寄存器IC2的QA輸出連接到條形圖最重要的段。因此，第一個(gè)脈沖關(guān)斷最重要的段。從最重要的段開始，對(duì)于（8-N）個(gè)脈沖，8-N個(gè)段關(guān)斷，而由最不重要的段開始的N個(gè)段則保持點(diǎn)亮。運(yùn)用這個(gè)反向邏輯，就可利用移位寄存器的輸出端的能力來使吸收的電流大于它們能供應(yīng)的電流——分別是8mA和0.4mA，因此在不添加輸出緩沖器的前提下產(chǎn)生了更亮的條形圖顯示。圖2顯示了一張樣本時(shí)序示意圖，它點(diǎn)亮了8個(gè)顯示段中的5個(gè)。

如果還有第二條輸出端口線路，則可不使用單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器IC1和NAND門IC3，而是使用第二個(gè)端口，通過在條形圖需要更新時(shí)輸出零來清空移位寄存器。為了獲得更好的分辨率，可以串聯(lián)額外的移位寄存器來向條形圖添加一些段。為了點(diǎn)亮M段長(zhǎng)顯示器的 N 個(gè)段，第一個(gè)輸出端口向移位寄存器的時(shí)鐘輸入發(fā)送 M-N 個(gè)脈沖。

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