用户自定制LED驱动器的设计

    摘要：利用philips公司lpc系列单片机的一些特殊功能,在不外加元件的情况下,定制了一片高性能的led显示驱动器芯片。分析了通用4位7段led显示驱动器芯片的定制方法与6位"米"字段led显示驱动器芯片的定制方法,并介绍了led显示驱动软件编程方法。

    关键词：led led显示驱动器 i2c总线 p87lpc762 p89lpc932

    随着计算机技术和电子技术的飞速发展和广泛应用,电器设备的输出显示技术也变得复杂多样,诸如crt显示、lcd显示、多位led显示及发光二极管显示等应运而生。在这些显示当中,led及发光二极管显示电路较为简单,成本也较低,在功能单一的仪器仪表与机电设备中应用较广。但当设备显示的点或位较多时,就需要采用一定的驱动电路与相应的驱动方式。

    在led的驱动和显示单元的设计中,采用的方式有许多种:利用计算机芯片的端口作为led的驱动口,并通过软件编程加外部驱动实现,缺点是占用计算机芯片的时间和相关资源;利用专用接口芯片如intel8155、8255等作为计算机芯片的端口扩展,并通过软件编程加外部驱动实现,缺点是电路较复杂,功耗较大,也要占用计算机芯片的时间和相关资源;利用显示用专用芯片如intel8279、max7219、ps7219等,可实现较复杂的功能,但其占用计算机芯片端口还是较多,并且芯片价格较高。大多数显示驱动器都没有严格的总线时序,在强干扰环境下容易造成时序混乱,使显示不正常。本文讨论的led显示方案是利用philips公司的lpc系列单片机芯片的电路特性,从另一种形式来定制专用的led显示驱动控制器芯片。主要利用基于i2c总线的通讯接口,使连接可靠;且基于软件编程控制显示,使显示方式及种类多样。由于lpc系列芯片的端口驱动能力较强,一般的led可直接连接,在不外加元件的情况下,可实现多位led或大量发光二极管的显示,与其它芯片连接时,占用的i/o口较少。

    1 4位7段led显示器

    通常的4位led显示器如图1所示,其内部由多只发光二极管构成,按连接方式不同可分为共阳极led与共阴极led。其电路特性基本一致:发光二极管导通压降为1.2v～1.8v、正向工作电流为2ma～15ma。在显示驱动方式中,采用动态扫描。当扫描到n1～n4公共端时,led驱动器分别对应输出a～dp的显示段,led就能正常显示。在自定制led显示驱动器芯片中,lpc系列中的p87lpc762单片机芯片具有较好的端口设置与较强的内部功能,因此可以通过编程设置其引脚功能作为led显示器的驱动芯片。

    2 定制4位7段led显示驱动器芯片

    要实现4位7段led的显示,只要使流过发光二极管每段的电流达到要求就可以了。在这里选用philips公司lpc系列的p87lpc762单片机实现显示驱动电路。p87lpc762是一款增强型51系列的单片机,除具有一般单片机的功能外,还具有驱动led的性能:

    ·i/o口具有上拉输出模式或开漏输出模式设置,可作为共阴极或共阳极led的段输出与位输出。

    ·具有较大的端口拉电流或灌电流,内部有短路保护功能,可实现led的电流驱动。

    ·当设计4位led驱动器时,芯片其余引脚可作i2c总线地址设置、led的极性选择。

    ·内部有2k的opt,可作为程序存储器,用以实现接口与显示程序化。

    ·自带i2c硬件接口,便于接口编程与多芯片连接。

    ·内部看门狗与内部复位,可提高驱动显示的可靠性。

    ·内部设有rc振荡器,减少了外部元件。

    p87lpc762芯片的引脚功能如图2所示。它有三个端口:port0、port1、port2。当选择内部振荡和内部复位时,最大的i/o端口数目可达到18个。大多数端口均可以通过软件配置成准双向、上拉、输入、开漏输出四种类型之一。对于上拉输出模式,p87lpc762在标准的准双向口基础上增加了第三只三极管以提供强上拉功能,在高电平时可输出很大的拉电流;对于开漏输出模式,端口对外可提供很大的灌电流;对于输入模式,端口引脚电平由外部电压决定。

    根据4位动态led的显示特性,在此对p87lpc762的端口作定义,定义引脚如表1所示。p0.0～p0.7作为4位led的段