用单片机实现数码管多种颜色显示

薛克瑞，顾汉玉（．深圳市良机自动化设备有限公司，广东深圳，58000；.华润赛美科微电子（深圳）有限公司，广东深圳，58000）

用单片机实现数码管多种颜色显示

薛克瑞1，顾汉玉2
（1．深圳市良机自动化设备有限公司，广东深圳，518000；2.华润赛美科微电子（深圳）有限公司，广东深圳，518000）

传统的LED数码管都是单色（如红色或绿色）的，随着蓝光LED芯片的普及，单颗彩色LED成品已经得到了广泛的应用，但成品数码管还没有彩色的；在一些特殊场合，需要数码管显示多种颜色。基于实际需求，本文设计了一种单片机方案，实现了LED数码管的任意颜色显示。

LED；单片机；数码管

1 实现原理

用多颗彩色LED成品排列成标准数码管形状，通过控制不同段的发光实现数字的显示，通过改变LED三原色比例，实现不同颜色的显示。

2 硬件设计

图1 系统组成框图

图2 显示驱动电路

图1 为系统组成框图，显示信息由上位机通过串口送到下位单片机，单片机采用一般的8位机即可满足要求；图2为显示驱动电路，74HC595是一款常见的8位移位寄存器芯片，广泛用于LED显示驱动；三个NPN三极管组成扫描电路，由单片机控制其输出。单片机通过接收上位机的数据，控制74HC595移位寄存器驱动实现LED的字符显示，配合扫描电路，实现颜色的控制。显示位数可以根据需要扩展。PCB设计时将三色LED摆成数码管形状（如图3）。

图3 LED排列方式

图4 实际显示效果

3 软件流程

以四位显示为例，目标是依次显示1/2/3/4,颜色为黄色/为绿色/橙色/蓝色。

上位机通过串口将4位数据传送给单片机，单片机处理后将数据传给74HC595，但数据并不是同时传给74HC595，而是采用“分位传送，逐次传送有效位”的方式，由于74HC595是级联设计，数据会依次向下移位。首先是第一位（1）；然后是第二位（2）；第三位（3）；第四位（4）。

数据传送完后LED不会立即显示，还要配置颜色。当传送完第一位数据（1）的时候，第一位的控制电路会开启显示颜色（黄）1MS后再关闭；接着传送第二位数据（2），第二位的控制电路会开启显示颜色（绿）1MS配置颜色（绿色）显示1MS后再关闭；依次类推，然后又从第一位开始，一直循环。（注：这里的1MS时间并不是固定值，可参考下面颜色配置所需的时间），虽然扫描是间断的，由于人眼的“视觉暂留”效应，我们看到的是常亮的。

4 颜色配置

单色（红、绿、蓝）直接控制相应的LED就可以了，可以打开1000us后关闭。

其它颜色需要用组合控制方式。黄色：红色和绿色组合，红色打开1000us后关闭，绿色打开300us后关闭；橙色：红色和绿色组合，红色打开600us后关闭，绿色打开100us后关闭，红色打开1000us后关闭；其它颜色根据三原色比例配置，由于不同彩色LED的发光效率不同，实际调试时要对时间参数做优化。需要注意控制扫描周期，周期太长会出现闪烁。

5 结论

基于上述硬件，我们实现了0-9、A、C、E、F数字和字符的显示。显示的颜色可以根据三原色来配置，较为明显的颜色有红、绿、蓝、白、黄、橙、紫、青色等。显示的亮度可以通过LED的开关时间来调节，LED打开的时间越长亮度越高，反之越暗。

[1]应用电路分析Applied circuit analysis,[美]Matthew N.O. Sadiku，SarhanM.Musa,CharlesK.Alexander著，机械工业出版社，2103年4月出版.

[2]模拟电子技术基础，孙肖子，张企民，西安电子科技大学出版社，2006年12月第9次印刷.

[3]电子仪器手册，（美）库姆斯主编, 科学出版社，2006年出版. [4]实用电子技术，科学出版社，2006年3月出版.

[5]Altium Designer 简明教程，电子工业出版社，2014年8月出版.

[6]proteus电子电路设计及仿真，电子工业出版社，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