為了更好地理解電路, 這里簡單介紹一下74HC595和74LS138兩個芯片的作用。74HC595是一款串行移位輸入、8位并行輸出的芯片, 內帶數據移位寄存器和三態輸出鎖存器；SER為串行數據輸入；SRCLK為移位時鐘輸入；RCLK為鎖存控制輸入；QA-QH為數據輸出, QH’為向下一片(位)的串行數據輸出。74LS138是一個3線一8線的譯碼器, 低電平有效輸出, 因此每個時刻輸出端口只有一個是低電平, 其余都是高電平輸出, 因此可以驅動共陰極數碼管。如果驅動共陽極的數碼管還需要做一個非門的轉換。最后, 為了增加單片機I/O的輸出能力, 在74HC595與數碼管之間串接了一個74HC245并行驅動芯片。

從電路圖中可以看到, 每個芯片的電源和地附近都接了一個104電容, 這個高頻濾波電容, 可以減小電源對IC的影響。注意高頻電容的布線, 連線應靠近電源端并盡量粗短, 否則, 等于增大了電容的等效串聯電阻, 會影響濾波效果。其實, 不加這個電容也可以, 但萬一因為干擾出了問題, 就會很難查找根源, 實際調試電路板的時候就會發現電容的作用非常大的, 而這些恰恰是初學者容易忽略的地方。

關健程序分析

動態掃描需要注意的一個問題, 由于所有數碼管的段碼接到一個公用的I/O上, 在每個瞬間, 各個位數碼管上的段碼都是一樣的, 要想在不同的位顯示不同的信息, 必須用掃描顯示的方式, 在一段時間內, 只點亮一個數碼管, 其余的都處于關閉狀態；下一個時間段內點亮下一個數碼管, 其余的都處于關閉狀態。如此循環, 造成一個視覺暫留的效果, 當閃爍的頻率大于50Hz的時候, 人眼就分辨不出來了, 即各個位上顯示的信息就“ 區分”開了。掃描頻率過高, 每個位顯示的時間太短, 數碼管的亮度不夠；掃描頻率過低, 會有明顯的閃爍感。這個時間需要根據不同的硬件電路, 做不同的調整, 而且跟數碼管的個數有關, 一般的經驗值延時10ms左右。

圖3 數碼管動態顯示流程圖

總結

動態掃描過程中,?LED顯示的亮度同驅動電流、點亮時間和關斷時間有關, 調整驅動電流大小和掃描頻率, 可以控制LED顯示的亮度, 同時穩定顯示。這需要在實際的調試過程中不斷的嘗試, 找到一個最佳臨界點！對于尺寸比較大的數碼管, 可以在74HC245與數碼管之間再串接一個ULN2003(7段)或者ULN2803(8段)達林頓管增加驅動能力。