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6位数码管动态扫描时亮度不一致的问题
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本帖最后由 wushanyu1 于
15:41 编辑
电路图如下：
VS电压值是18V，数码管单端的电压是15.8V左右，我用的限流电阻是51欧，W1---W6接共阳数码管的公共端，AA---GG接的是数码管的7段，单片机控制S1---S6作为位选通，A--G为数据。
现在的问题现象是：
& && & 这6位数码管中，不管哪一位只要显示“1”，此时亮度要高与其他的位显示2或3或其他数值，我实际测试的情况是：显示1时，此位数码管的公共端的电压值是17.8V，显示2时是17.2V，显示3是17.2V，显示4是17.4V。。。总结规律是：有2段点亮的那一位数码管要比3段点亮的电压高0.2V，以此类推。所以出现标题所述的问题。
& &&&这个电路之前别人用过，没出现这个问题，我扫描的频率是每一位显示时间0.8MS左右,6位扫下来是5MS左右。十分迷茫，求大侠指点。
满意回复+6
51欧有点小，换大点，如150欧。若51欧简单算每段都2.2÷51=43mA，2段就近100mA，7段去到几百，前面的PNP估计都不够力啊。 ...
是呀，既然发现电压有差别，说明PNP管子导通程度不一样，要计算一下PNP的驱动能力。
估计还是驱动能力不够
段码限流电阻太小，位码驱动三极管不满足饱和条件。
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是呀，既然发现电压有差别，说明PNP管子导通程度不一样，要计算一下PNP的驱动能力。
移动通信设计，GPS防盗定位终端设计。各种电子产品设计，温度仪表设计专家。
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估计还是驱动能力不够
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也有可能是电源内阻过大。
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本帖最后由 pengdsir 于
14:34 编辑
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段码限流电阻太小，位码驱动三极管不满足饱和条件。
工作不养闲人，团队不养懒人。赚不到钱赚知识，赚不到知识赚经历，赚不到经历赚阅历，让人迷茫的原因只有一个，那就是本该拼搏的年纪，却想得太多，做的太少！
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应该是三级管那里的电阻不行吧
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@小天天爱睡觉
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是不是扫描时间的问题?
奇葩满天下，不分你我他！
奋斗！/static/image/smiley/chubby/17.gif[/url]
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扫描时间的问题。不改变硬件改变扫描时间，可以发现亮暗区别
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woshixinshou 发表于
51欧有点小，换大点，如150欧。若51欧简单算每段都2.2÷51=43mA，2段就近100mA，7段去到几百，前面的PNP估 ...
谢谢指点，我试验过用220欧电阻，的确没有了我所述的问题但是我的数码管亮度就很低了，这个不符合要求了。根据大家的指点，现在的解决办法是：把原来用的三极管换成,8550的IC电流最大可到1.5A，所以比较好的解决了我上面的问题。
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gx_huang 发表于
是呀，既然发现电压有差别，说明PNP管子导通程度不一样，要计算一下PNP的驱动能力。 ...
谢谢指点，您说的很对
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ZG11211 发表于
段码限流电阻太小，位码驱动三极管不满足饱和条件。
谢谢指点。
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人才类勋章PLC实现LED数码管动态扫描数据显示
PLC[1]的数据显示功能一直是困扰PLC使用的难题。在PLC的应用中,经常要监测一些重要数据,但PLC的数据显示通常是使用外部显示设备,如显示屏或触摸屏,而这些显示设备的价格一般比较昂贵,对一些小型系统来说更浪费。因此,如何显示PLC的数据,并尽可能做到高效率、高稳定性、抗干扰能力强、硬件投资少,是许多设计中需要考虑的问题。笔者使用的西门子S7-200 PLC中有专门的指令控制LED数码管显示,SEG IN,OUT指令就是将IN端输入字节的低4位确定的16进制数自动转换为相对应的7段LED数码管各段的代码,并送到输出字节OUT端显示。若采用静态LED数码显示,PLC显示一位十进制数据需要7个输出点予以控制,如果要显示n位数据,则需要7n个输出点。所以,使用这种方式对于显示数据的位数较多时,需要大量的输出点,而PLC的价格是以输入输出点数来计算的,这直接导致硬件成本的上升,鉴于此种原因,寻找一种廉价的显示技术就显得尤为必要。提出...&
(本文共2页)
权威出处：
可编程序控制器(PLC)是针对工业生产特点而设计的专用工业计算机,现已广泛应用于工业控制。今天,PLC、CAD/CAM、机器人技术构成了工业控制技术的三大支柱,而其中又以PLC的使用最为广泛。随着计算机技术的发展,PLC的功能也变得越来越强大,由传统的逻辑控制过渡到模拟控制、数据处理、过程控制等领域,这样,PLC控制系统中数据的显示就显得非常重要。一般来讲,若采用静态LED数码显示,PLC输出一位十进制数据显示需要7个输出点予以控制,所以,如果要显示4位数据,则需要28个输出点。而PLC的价格是以输入输出点数来计算的(一般为40元/点)。若采用厂方提供的设定显示模块,一般在千元以上。可见,在PLC控制系统中,采用静态方式显示数据其代价是非常大的。所以,寻找一种廉价的显示技术显得非常必要。本文提出一种方法:把欲显示的PLC中的二进制数据先转化为BCD码,在外部脉冲的控制下通过PLC的一个输出点逐位输出,配以受程序控制的输出信号,通...&
(本文共2页)
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可编程序控制器(PLC)是现代计算机技术、网络通信技术、继电器控制、模拟调节等技术有机融合的工业控制产品,具有可靠性高、功能丰富、应用灵活、编程调试容易和维护方便以及应用系统建设快等诸多优点,因而广泛应用在工业各个领域[1].较大型工厂企业为了方便各车间的动力和照明用电,通常建设有多个配电站,分布在相隔较远的不同位置.全厂电力管理的传统工作模式是在某个配电站设置总值班室,各配电站安排值班人员监视车间用电情况、通过电话汇总;或由值班人员定时到各配电站巡查、抄表记录用电情况,然后统计全厂用电.当需要送电或断电时,需安排人员到配电柜操作.为提高用电的功率因数,也需要人工监视无功或电压、手动进行电容补偿操作.显然,传统方式工人劳动强度大,且不准确、不经济.本文将研究如何利用PLC实现负荷远程自动监视和控制,并探讨该实现过程中扩充PLC功能的几个经济实用方法.1 PLC监控系统设计1.1任务描述为描述方便,设共有4个配电站,将总值班室配电...&
(本文共4页)
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PTCR元件已广泛应用于工业电子设备、通讯和家用电器产品中,由于PTCR元件的大量使用,使得PTCR元件的生产规模变得越来越大,这就对PTCR自身的可靠性提出了更高的要求,耐电压作为其中一个重要性能指标必不可少,因此在使用前必须对其进行耐电压的测试。本文设计了一种基于ATmega16L单片机的耐电压测试仪,用来测量PTCR元件耐电压的能力。设计思想是以ATmega16L单片机作为主芯片,重新搭建耐电压仪的测试电路控制部分并编写相应程序,论文重点阐述了系统各硬件模块和各软件模块的设计。硬件设计主要是以ATmega16L单片机作为控制芯片,并以其为基础搭建一个核心控制电路,主要包括:高低压切换电路,顺序加压控制电路,显示电路,按键部分,JTAG与ISP接口,取代仪器原有的时间继电器和时序逻辑控制电路,简化了电路,节约了成本。考虑到该仪器显示结果都是数字,可采用LED数码管显示,后为了使用方便,加入必要的文字说明,改用LCD显示,文中...&
(本文共65页)
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随着电子技术的飞速发展,电子系统的设计方法已经发生了很大的变化,传统的设计方法正逐步退出历史舞台,基于EDA(Electronic Design Auto-mation)技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流。使用大规模可编程逻辑器件CPLD和FPGA(Field Programmable Logic Device:现场可编程逻辑器件)设计和构成电子系统已经成为当今实现电子系统数字化和集成化的重要手段。可编程逻辑器件采用硬件描述语言VHDL或Verilog HDL设计芯片的硬件,具有静态可重复编程和动态在系统重构特性,使得硬件功能可以像软件一样通过编程来修改,因此电子系统的设计具有极大的灵活性和通用性。数字电路系统的构成通常需要有输入和输出外部设备,用以实现人机交互。数字显示部件是最常用的输出设备之一。多位数字显示部件应该具有的功能至少应该包括:动态显示、小数点自动移位、位闪烁控制和灭零处理等功能。本系统采用美国Altera公...&
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1、引言数据采集系统,从严格的意义上来说,应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测,并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息,供显示、记录、打印或描绘的系统。数据采集系统一般由数据输入通道,数据存储与管理,数据处理,数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测,采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来,建立相应的数据库,并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中,删除有关干扰噪声,无关信息和必要的信息,提取出反映被测对象特征的重要信息。另外,就是对数据进行统计分析,以便于检索;或者把数据恢复成原来物理量的形式,以可输出的形态在输出设备上输出,例如打印,显示,绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。本次设计是在现场物理信号通过传感器转换为0—5V的基础上,由单片机进行远距离传输并还原为0—5V的电信号,通过LED显示。系统最...&
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京公网安备75号小梅哥和你一起深入学习FPGA之数码管动态扫描（上）
> 小梅哥和你一起深入学习FPGA之数码管动态扫描（上）
小梅哥和你一起深入学习FPGA之数码管动态扫描（上）
　　在电子系统中，通常都需要有输出设备来输出或显示一定的信息，以指示当前系统运行的状态。在以单片机和为主的电子系统中，液晶屏是理想的输出设备。而则因为其独特的硬件结构，如果用RTL级电路来驱动彩色液晶屏来显示一定的数据，势必是非常不划算的选择，而且驱动也极为复杂。数码管作为一种能够直观显示一定数据信息的输出设备，具有驱动简单，显示直观的特点，尤其适合作为系统的输出设备。本节，小梅哥就将和大家一起进行数码管驱动的开发。本文引用地址：
　　实验目的
　　实现6位7段数码管的驱动，待显示数据以BCD格式输入。数码管刷新时钟为1KHz。实验使用了4个独立按键作为输入，通过按键来改变需要数码管显示的数据，以验证数码管驱动的正确性，同时也可检验独立按键消抖模块的可靠性。
　　实验原理
　　数码管所谓的动态扫描，就是利用人眼的视觉暂留特性，在人眼能分辨的变化速度以外，快速分时的点亮各个数码管对应的段。因为分别点亮所有数码管一次所用时间小于人眼的视觉暂留，因此，在人们眼里看来，这些数码管都是同时持续点亮的，并不会有闪烁的感觉。
　　图2-1 数码管实物图
　　关于数码管的具体原理，请大家网上查阅，小梅哥一个人精力有限，没办法在这里从最低层的原理给大家一步一步讲起，如果大家有不明白的，请自行百度。这里小梅哥就用最简单粗暴的方式给大家简单介绍一下。
　　图2-2 数码管简单等效电路
　　上图为3位7段数码管的等效电路图，在这个图中，可以明显的看到24个发光二极管被分为了三组，每一组的8个发光二极管正极被接在了一起，通过一个三极管与VCC相连。三极管的基极连接到了的IO上，因此，只需要FPGA对应的IO上给出低电平，三极管便会导通。而三组LED中所有的相同编号的LED的负极被连接在了一起，并接到了FPGA的IO上。如果我们希望将最左边一组的led0、led5、led7三个编号的led灯点亮，其它led不亮，则只需要给Q0的基极(sel0)连接上低电平，并将led0、led5、led7的负极(a、f、h)连接上低电平，其它所有端口都输出高电平，则最左边一组的对应的三个led灯就会被点亮，而其它led则会处于熄灭状态。
　　假如我们需要在三秒时间内，完成以下三次操作：第一次操作，点亮最左边一组led灯的led0、led5、led7;第二次操作，点亮中间一组led灯的led1、led2、led3;第三次操作，点亮最右边一组led灯的led2、led4、led6;那么我们只需要按照如下表格中列出的真值表操作即可：
　　第一秒第二秒第三秒
　　sel0011
　　sel1101
　　sel2110
　　按照以上表格，我们就能知道该如何操作了，只需要在不同的时间给各个IO不同的电平，便能实现我们想要的亮灭组合。以上我们是以1秒为单位进行led组的切换的，假如我们将切换速度加快，变为1毫秒一切换，会是什么情况呢?在1毫秒一切换的速度下，完成所有操作所需时间为3ms，远远超出了我们人眼所能辨识的变化速度范围。如果我们让以上三个操作永远循环的进行下去，那么我们将看见三组led灯中，我们点亮的那几个led是同时且一直处于亮着的状态的，这便是动态扫描的原理，假如我们把每个led做成一个长条型的，并按照如下形状摆放，便就是我们常见的数码管了。
　　图2-3 数码管段分布
　　硬件设计
　　图2-2只是一个为了讲述数码管原理简化了的电路模型，常见的数码管电路结构如下图所示：
　　图3-1 数码管典型电路
　　在这个图中，共有6位数码管，每个数码管的正极被接在一个驱动三极管上，三极管的基极连接到三八译码器的Y端，则FPGA只需要三个引脚就可最多控制8个数码管的位选。数码管的段选在串接了470欧姆的电阻后与FPGA的IO相连。这里470欧姆的电阻主要起到限流的作用，保证流过数码管的电流在正常范围内。
　　架构设计
　　本实验由总共四个模块组成，分别为数码管驱动模块、独立按键检测模块、控制模块和顶层模块，其架构如下：
　　图4-1 led实验模块组织结构图
　　由图可知本实验有1个输出端口，对应驱动了38译码器的三个选择端和数码管的8个段选脚。6个输入端口，对应了4个独立按键输入和一个时钟输入以及一个复位输入。详细端口名及其意义如下
　　代码组织方式
　　本实验中，数码管的驱动采用了组合逻辑译码的方式进行，具体将在代码解读时讲解。
　　实验中还设计了一个控制器，该控制器主要通过读取按键信息来改变待数码管待显示的数据内容。
　　按键检测部分使用前一节开发的独立按键的驱动，因此这里不进行过多的分析介绍。
　　关键代码解读
　　因为数码管属于低速设备，其正常的扫描频率为500~10KHz，扫描频率太快，会导致系统功耗增加，显示效果变暗。扫描频率太慢，会有明显的闪烁感。本实验通过调试观察，选择以1KHz作为扫描频率，实际显示效果非常好。
　　因此本实验首先就需要产生一个1KHz的扫描时钟，该时钟由系统时钟分频得到。产生1KHz扫描时钟的代码如下：
　　parameter system_clk = 50_000_000;
　　localparam cnt1_MAX = system_clk/;
　　//1KHz时钟分频计数器
　　always@(posedge Clk)
　　if(!Rst_n)cnt1&=0;
　　else if(cnt1==cnt1_MAX)cnt1&=0;
　　else cnt1&=cnt1+1'b1;
　　//得到1KHz时钟
　　always@(posedge Clk or negedge Rst_n)
　　if(!Rst_n)clk_1K&=0;
　　else if(cnt1==cnt1_MAX)
　　clk_1K&=~clk_1K;//翻转扫描时钟信号
　　其中，定义了一个全局参数system_clk，该参数为Clk的频率，不同的时钟频率，只需要更改该参数，就可改变分频计数器的最大计数值，以保证1KHz分频的精准性。
　　在驱动中，数码管的位选以扫描时钟的速率进行切换，因为只有6位数码管，因此当位选计数到6-1后必须清零从头开始计数。相关代码如下：
　　//位选信号控制
　　always@(posedge clk_1K or negedge Rst_n)
　　if(!Rst_n)sel_r&=3'd0;
　　else if(sel_r == 3'd5)
　　sel_r&=3'd0;
　　sel_r&=sel_r+1'b1;
　　每个数码管需要显示的内容都不相同，由Data中相应的位指定，Data中各位与数码管的位对应关系如下：
　　Data位Data[23:20]Data[19:16]Data[15:12]Data[11:8]Data[7:4]Data[3:0]
　　数码管位数码管0数码管1数码管2数码管3数码管4数码管5
　　因此需要从Data中将每个数码管被选中时需要显示的数据提取出来，提取数据的代码如下所示：
　　//根据不同的数码管位选择不同的待显示数据
　　always@(*)
　　if(!Rst_n)
　　disp_data&=4'd0;
　　case(sel_r)
　　0:disp_data&=Data[23:20];
　　1:disp_data&=Data[19:16];
　　2:disp_data&=Data[15:12];
　　3:disp_data&=Data[11:8];
　　4:disp_data&=Data[7:4];
　　5:disp_data&=Data[3:0];
　　default :disp_data&=4'd0;
　　endcase
　　因为提取出来的数据还是BCD码的形式，还需要将BCD码对应的数据翻译成为数码管显示对应字符时应该点亮或熄灭的对应的LED的控制信号，因此必须还有一个BCD码译码的过程，该过程代码如下图所示：
　　//数据译码，将待显示数据翻译为符合数码管显示的编码
　　always@(*)
　　if(!Rst_n)
　　seg_r&=8'
　　case(disp_data)
　　4'd0: seg_r&=8'hc0;
　　4'd1: seg_r&=8'hf9;
　　4'd2: seg_r&=8'ha4;
　　4'd3: seg_r&=8'hb0;
　　4'd4: seg_r&=8'h99;
　　4'd5: seg_r&=8'h92;
　　4'd6: seg_r&=8'h82;
　　4'd7: seg_r&=8'hf8;
　　4'd8: seg_r&=8'h80;
　　4'd9: seg_r&=8'h90;
　　4'd10: seg_r&=8'h88;
　　4'd11: seg_r&=8'h83;
　　4'd12: seg_r&=8'hc6;
　　4'd13: seg_r&=8'ha1;
　　4'd14: seg_r&=8'h86;
　　4'd15: seg_r&=8'h8e;
　　default : seg_r&=8'
　　endcase
　　最后，需要将位选和段选信号输出：
　　assign Dig_Led_seg = seg_r;
　　assign Dig_Led_sel = sel_r;
　　控制部分相对简单，只需要根据对应的 按键信息，给待显示的数据加上一个对应的值，该部分代码如下所示：
　　always @(posedge Clk or negedge Rst_n)
　　if(!Rst_n)
　　Dig_Led_Data &= 24'd0;
　　else if(Key_Flag)
　　case(Key_Value)
　　4'b0001:Dig_Led_Data &= Dig_Led_Data + 23'd1;
　　4'b0010:Dig_Led_Data &= Dig_Led_Data + 23'd100;
　　4'b0100:Dig_Led_Data &= Dig_Led_Data + 23'd10000;
　　4'b1000:Dig_Led_Data &= Dig_Led_Data + 23'd100000;
　　default:Dig_Led_Data &= Dig_Led_D
　　endcase
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