通用型智能數字顯示面板的設計方法

0 引言

　　目前，控制儀表經(jīng)常使用的顯示面板主要有LCD和LED兩種類(lèi)型，其中LCD比較美觀(guān)，省電，顯示方式靈活，但是價(jià)格比較昂貴，最重要的是它的醒目程度較低，可視角度也比較小;而LED數碼管雖然功耗較大，但它亮度高，用作工業(yè)現場(chǎng)指示時(shí)更醒目，而且價(jià)格低。因此，用LED作為工業(yè)現場(chǎng)的指示器，具有更好的性?xún)r(jià)比。

　　本文介紹一種采用LED數碼管作為顯示元件的通用型智能數字顯示面板的設計方法。該面板根據80×160 ×160標準儀表機箱設計，采用AT98C5X單片機作為控制器。它既可作為其他儀表的顯示單元，也可作為獨立的現場(chǎng)顯示器使用。

　　1 LED顯示面板的功能

　　本文的LED通用智能型顯示面板如圖l所示。該面板中央為兩排LED數碼管，每排4位。上排為紅色，下排為綠色。面板左邊為四個(gè)發(fā)光二極管，右邊為四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)。其顯示和開(kāi)關(guān)可根據不同應用定義。

　　該面板作為調節儀表的顯示器時(shí)，上排LED可顯示測量值，下排LED可顯示閥位反饋值。左邊的發(fā)光二極管用做工作狀態(tài)指示，從上到下，依次為高報警、低報警、自動(dòng)(亮)/手動(dòng)、以及儀表通信狀態(tài)指示。右邊的按鍵用于參數設定與查詢(xún)等操作。為方便描述，其按鍵從上到下分別稱(chēng)為按鍵1～4。

　　在調節儀表正常工作狀態(tài)下，按鍵1按下時(shí)，報警上限值顯示;按鍵2按下時(shí)，報警下限值顯示;按鍵3為閥門(mén)開(kāi)度手動(dòng)/自動(dòng)切換。當設為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按鍵1和按鍵2用于遙調閥門(mén)開(kāi)度，每按一次，閥位反饋值(綠色LED最后一位)±1。按鍵4為功能切換按鍵。

　　在儀表參數設定狀態(tài)下，按鍵1為循環(huán)方式選擇參數，紅色LED顯示當前設定值，綠色LED顯示被設置參數的序號;按鍵2為設置位參數值

　　加1;按鍵3可以右循環(huán)方式選擇設置參數的當前位，當前設置的數據位用閃爍表示;按鍵4為確認參數設置，連按兩次按鍵4可進(jìn)行功能切換。

　　作為獨立的顯示器單元時(shí)，本顯示面板可作為多路巡回顯示報警器。正常巡檢時(shí)，上排LED顯示測量值，下排LED顯示巡檢回路號。左邊的發(fā)光二極管顯示回路工作狀態(tài)，從上到下依次為高報警、低報警、回路中斷、巡檢(亮)/停止狀態(tài)。當某回路參數越限時(shí)，對應的報警指示二極管發(fā)亮。

　　右邊的按鍵可用于設定參數與查詢(xún)等操作。正常工作(巡檢)時(shí)，按鍵2為功能切換，按鍵4為顯示方式切換。按鍵4按下一次，停止巡檢，保持當前顯示狀態(tài)。在此狀態(tài)下，按下按鍵1和按鍵2，可分別顯示該回路上、下限報警設定值。按鍵3用于循環(huán)選擇顯示回路號，每按一次，回路號加一。按下按鍵4一次。系統又將進(jìn)入正常巡檢狀態(tài)。

　　2 硬件部分設計

　　2.1 LED數碼管顯示電路

　　LED數碼管是由若干個(gè)發(fā)光二極管按一定的規律排列而成的，當某個(gè)發(fā)光二極管導通時(shí)，相應的段就會(huì )被點(diǎn)亮。根據內部發(fā)光二極管連接方式的不同，LED數碼管可以分為共陽(yáng)極和共陰極兩類(lèi)。本文采用共陽(yáng)極顯示方式，段碼值從0到9依次為：Ox0C0、OxF9、Ox0A4、Ox0BO、0x9 9、0x92、0x82、0x0F8、Ox80、0x90。

　　數碼管顯示驅動(dòng)方式可以分為動(dòng)態(tài)(掃描)驅動(dòng)和靜態(tài)驅動(dòng)，以下是三種設計方案：

　　(1)靜態(tài)驅動(dòng)方式

　　該方式中，各個(gè)LED數碼管同時(shí)顯示各自的字符，并維持不變，直到顯示下一個(gè)字符為止。這種方式下，每一個(gè)數碼管要對應一個(gè)8位驅動(dòng)存儲器，8個(gè)數碼管共需64根驅動(dòng)線(xiàn)，因而需要較多芯片，顯示面板面積較大。

　　(2)采用8根位選線(xiàn)的動(dòng)態(tài)驅動(dòng)顯示

　　這是將所有數碼管相同的段選線(xiàn)并聯(lián)，各數碼管位選線(xiàn)輪流選通，分時(shí)多路復用。這種方案在任一時(shí)刻只有一位數碼管被選中發(fā)光，然后利用人眼的視覺(jué)暫留特點(diǎn)實(shí)現同時(shí)顯示的效果。本顯示面板有8個(gè)數碼管，只需要8個(gè)位驅動(dòng)線(xiàn)和8個(gè)段驅動(dòng)線(xiàn)。但8位循環(huán)顯示時(shí)，每一位數碼管的發(fā)光時(shí)間只占1/8循環(huán)時(shí)間，可能導致數碼管顯示閃爍。

　　(3)采用4位分組動(dòng)態(tài)驅動(dòng)顯示

　　這是將兩個(gè)LED數碼管共用一根位選線(xiàn)。這種方案相對于方案2少用一個(gè)8位驅動(dòng)器，每一位發(fā)光時(shí)間有1/4循環(huán)，因而比較容易保證數碼管顯示不閃爍。

　　本設計選用4位分組動(dòng)態(tài)驅動(dòng)顯示方式。顯示面板采用AT89C5X單片機作為L(cháng)ED控制驅動(dòng)器。單片機的P1和P2口分別與兩個(gè)LED數碼管的段選線(xiàn)相連，P0口的P0.0、PO.1、P0.2、P0.3分別是兩個(gè)LED數碼管的位選線(xiàn)，主要用來(lái)控制兩個(gè)數碼管的相同位。

　　2.2 發(fā)光二極管電路

　　發(fā)光二極管電路的設計比較簡(jiǎn)單?？蓪纹瑱CP3口的P3.0、P3.1、P3.6、P3.7分別與四個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極相連，以便控制四個(gè)發(fā)光二極管的工作。