用單片機實現數碼管多種顏色顯示

薛克瑞，顧漢玉（．深圳市良機自動化設備有限公司，廣東深圳，58000；.華潤賽美科微電子（深圳）有限公司，廣東深圳，58000）

用單片機實現數碼管多種顏色顯示

薛克瑞1，顧漢玉2
（1．深圳市良機自動化設備有限公司，廣東深圳，518000；2.華潤賽美科微電子（深圳）有限公司，廣東深圳，518000）

傳統的LED數碼管都是單色（如紅色或綠色）的，隨著藍光LED芯片的普及，單顆彩色LED成品已經得到了廣泛的應用，但成品數碼管還沒有彩色的；在一些特殊場合，需要數碼管顯示多種顏色。基于實際需求，本文設計了一種單片機方案，實現了LED數碼管的任意顏色顯示。

LED；單片機；數碼管

1 實現原理

用多顆彩色LED成品排列成標準數碼管形狀，通過控制不同段的發光實現數字的顯示，通過改變LED三原色比例，實現不同顏色的顯示。

2 硬件設計

圖1 系統組成框圖

圖2 顯示驅動電路

圖1 為系統組成框圖，顯示信息由上位機通過串口送到下位單片機，單片機采用一般的8位機即可滿足要求；圖2為顯示驅動電路，74HC595是一款常見的8位移位寄存器芯片，廣泛用于LED顯示驅動；三個NPN三極管組成掃描電路，由單片機控制其輸出。單片機通過接收上位機的數據，控制74HC595移位寄存器驅動實現LED的字符顯示，配合掃描電路，實現顏色的控制。顯示位數可以根據需要擴展。PCB設計時將三色LED擺成數碼管形狀（如圖3）。

圖3 LED排列方式

圖4 實際顯示效果

3 軟件流程

以四位顯示為例，目標是依次顯示1/2/3/4,顏色為黃色/為綠色/橙色/藍色。

上位機通過串口將4位數據傳送給單片機，單片機處理后將數據傳給74HC595，但數據并不是同時傳給74HC595，而是采用“分位傳送，逐次傳送有效位”的方式，由于74HC595是級聯設計，數據會依次向下移位。首先是第一位（1）；然后是第二位（2）；第三位（3）；第四位（4）。

數據傳送完后LED不會立即顯示，還要配置顏色。當傳送完第一位數據（1）的時候，第一位的控制電路會開啟顯示顏色（黃）1MS后再關閉；接著傳送第二位數據（2），第二位的控制電路會開啟顯示顏色（綠）1MS配置顏色（綠色）顯示1MS后再關閉；依次類推，然后又從第一位開始，一直循環。（注：這里的1MS時間并不是固定值，可參考下面顏色配置所需的時間），雖然掃描是間斷的，由于人眼的“視覺暫留”效應，我們看到的是常亮的。

4 顏色配置

單色（紅、綠、藍）直接控制相應的LED就可以了，可以打開1000us后關閉。

其它顏色需要用組合控制方式。黃色：紅色和綠色組合，紅色打開1000us后關閉，綠色打開300us后關閉；橙色：紅色和綠色組合，紅色打開600us后關閉，綠色打開100us后關閉，紅色打開1000us后關閉；其它顏色根據三原色比例配置，由于不同彩色LED的發光效率不同，實際調試時要對時間參數做優化。需要注意控制掃描周期，周期太長會出現閃爍。

5 結論

基于上述硬件，我們實現了0-9、A、C、E、F數字和字符的顯示。顯示的顏色可以根據三原色來配置，較為明顯的顏色有紅、綠、藍、白、黃、橙、紫、青色等。顯示的亮度可以通過LED的開關時間來調節，LED打開的時間越長亮度越高，反之越暗。

[1]應用電路分析Applied circuit analysis,[美]Matthew N.O. Sadiku，SarhanM.Musa,CharlesK.Alexander著，機械工業出版社，2103年4月出版.

[2]模擬電子技術基礎，孫肖子，張企民，西安電子科技大學出版社，2006年12月第9次印刷.

[3]電子儀器手冊，（美）庫姆斯主編, 科學出版社，2006年出版. [4]實用電子技術，科學出版社，2006年3月出版.

[5]Altium Designer 簡明教程，電子工業出版社，2014年8月出版.

[6]proteus電子電路設計及仿真，電子工業出版社，2012年1月出版.

Application of color LEDs in 7-segment Display

Xue Kerui1，Gu Hanyu2
(1．Shenzhen liangji automatic equipment Co.,Ltd,Shenzhen Guangdong,518000; 2. China Resources Semicon Microelectronics(Shen Zhen) Co.,Ltd,Shenzhen Guangdong,518000 )

Normally 7-segment LED display is monochrome(such as red or green)，color LEDs is widely used as the mass Production of blue LED chip, but we can’t buy a color 7-segment LED display on the market. Sometimes we want to display a character on a 7-segment display with different color. this paper proposes a method that display different colors on a 7-segment display by using a MCU.

LED;MCU;7-segment LED display