基于LED数码管的通用型智能数字显示面板的设计方法

目前，控制仪表经常使用的显示面板主要有LCD和LED两种类型，其中LCD比较美观，省电，显示方式灵活，但是价格比较昂贵，最重要的是它的醒目程度较低，可视角度也比较小；而LED数码管虽然功耗较大，但它亮度高，用作工业现场指示时更醒目，而且价格低。因此，用LED作为工业现场的指示器，具有更好的性价比。

本文介绍一种采用LED数码管作为显示元件的通用型智能数字显示面板的设计方法。该面板根据80×160 ×160标准仪表机箱设计，采用AT98C5X单片机作为控制器。它既可作为其他仪表的显示单元，也可作为独立的现场显示器使用。

1 LED显示面板的功能

本文的LED通用智能型显示面板如图l所示。该面板中央为两排LED数码管，每排4位。上排为红色，下排为绿色。面板左边为四个发光二极管，右边为四个按键开关。其显示和开关可根据不同应用定义。

该面板作为调节仪表的显示器时，上排LED可显示测量值，下排LED可显示阀位反馈值。左边的发光二极管用做工作状态指示，从上到下，依次为高报警、低报警、自动（亮）／手动、以及仪表通信状态指示。右边的按键用于参数设定与查询等操作。为方便描述，其按键从上到下分别称为按键1～4。

在调节仪表正常工作状态下，按键1按下时，报警上限值显示；按键2按下时，报警下限值显示；按键3为阀门开度手动／自动切换。当设为手动状态时，按键1和按键2用于遥调阀门开度，每按一次，阀位反馈值（绿色LED最后一位）±1。按键4为功能切换按键。

在仪表参数设定状态下，按键1为循环方式选择参数，红色LED显示当前设定值，绿色LED显示被设置参数的序号；按键2为设置位参数值

加1；按键3可以右循环方式选择设置参数的当前位，当前设置的数据位用闪烁表示；按键4为确认参数设置，连按两次按键4可进行功能切换。

作为独立的显示器单元时，本显示面板可作为多路巡回显示报警器。正常巡检时，上排LED显示测量值，下排LED显示巡检回路号。左边的发光二极管显示回路工作状态，从上到下依次为高报警、低报警、回路中断、巡检（亮）／停止状态。当某回路参数越限时，对应的报警指示二极管发亮。

右边的按键可用于设定参数与查询等操作。正常工作（巡检）时，按键2为功能切换，按键4为显示方式切换。按键4按下一次，停止巡检，保持当前显示状态。在此状态下，按下按键1和按键2，可分别显示该回路上、下限报警设定值。按键3用于循环选择显示回路号，每按一次，回路号加一。按下按键4一次。系统又将进入正常巡检状态。

2 硬件部分设计

2．1 LED数码管显示电路

LED数码管是由若干个发光二极管按一定的规律排列而成的，当某个发光二极管导通时，相应的段就会被点亮。根据内部发光二极管连接方式的不同，LED数码管可以分为共阳极和共阴极两类。本文采用共阳极显示方式，段码值从0到9依次为：Ox0C0、OxF9、Ox0A4、Ox0BO、0x9 9、0x92、0x82、0x0F8、Ox80、0x90。

数码管显示驱动方式可以分为动态（扫描）驱动和静态驱动，以下是三种设计方案：

（1）静态驱动方式

该方式中，各个LED数码管同时显示各自的字符，并维持不变，直到显示下一个字符为止。这种方式下，每一个数码管要对应一个8位驱动存储器，8个数码管共需64根驱动线，因而需要较多芯片，显示面板面积较大。

（2）采用8根位选线的动态驱动显示

这是将所有数码管相同的段选线并联，各数码管位选线轮流选通，分时多路复用。这种方案在任一时刻只有一位数码管被选中发光，然后利用人眼的视觉暂留特点实现同时显示的效果。本显示面板有8个数码管，只需要8个位驱动线和8个段驱动线。但8位循环显示时，每一位数码管的发光时间只占1／8循环时间，可能导致数码管显示闪烁。

（3）采用4位分组动态驱动显示