也谈单片机LED显示驱动

文章摘要： LED(Lite EMIt Diode)显示是项目开发中经常遇到的一种显示方法，其具有亮度高、全视角、使用寿命长、驱动简单等特点，因而在一些高端和大型的器材和设备上使用较为广泛。下面就常用的LED显示及驱动方法作一说明： LED：本文所说的LED主要是指下列几种：l 7-段数码LED，分共阴和共阳两种，原理图见1和2；l 常用nxm LED点阵：如8x8 LED 点阵模块、5x7 LED点阵模块等，其也分为共阴和共阳两种；l 单个LED管。 所谓共阴极，即是将所有LED的阴极连接到一起，而共阳极则相反，所有的阳极被连接到了一起。

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    LED(Lite EMIt Diode)显示是项目开发中经常遇到的一种显示方法，其具有亮度高、全视角、使用寿命长、驱动简单等特点，因而在一些高端和大型的器材和设备上使用较为广泛。下面就常用的LED显示及驱动方法作一说明：

LED：本文所说的LED主要是指下列几种：

l          7-段数码LED，分共阴和共阳两种，原理图见1和2；

l          常用nxm LED点阵：如8x8 LED 点阵模块、5x7 LED点阵模块等，其也分为共阴和共阳两种；

l          单个LED管。

   所谓共阴极，即是将所有LED的阴极连接到一起，而共阳极则相反，所有的阳极被连接到了一起。但不管哪种结构，其显示设计的原理基本相同，唯一的是其驱动的电路的设计有所差异，一般共阴极采用推（Push）电流的方式来驱动，而共阳极结构则采用拉（Pull）电流的方式来驱动。

    根据LED显示的硬件设计方法的不同，LED显示驱动分为静态法和动态法两大类，其具体的说明和编程方法分述如下：

1．     静态显示驱动法：

　　所谓静态显示驱动法，即是指每一个LED灯分别对应一个独立的IO驱动口；其点亮和关闭由该IO来对其进行控制，互不干扰，见图3（注：对于IO驱动能力弱的MCU，必须增加外部的驱动芯片或驱动三极管等器件）。此种设计一般应用在对单个LED的驱动或LED数量较少，且所选的MCU IO比较充裕的情况下。比如一些项目的LED指示灯、产品的设计中只有一个7－段LED码需要显示等。

　　由于每一个LED均由独立的IO口来控制，因此此种显示驱动的软件设计比较简单明了，无需特别的处理，在需要点亮和关闭时设置相应的IO输出口的电平即可（即“0”或“1”，具体须根据驱动电路的设计来决定）。

           

 图 3

优点：电路设计简单，编程简单，而且LED的亮度控制容易，只需在驱动端增加相应的电流调节电阻即可方便地实现亮度的调节（对于存在独立驱动的设计，还可以通过调整驱动电压来达到亮度的调节）。

缺点：由于每一个LED灯需要一个IO口，因此对IO口的需求较大，不易实现大数量的LED驱动和显示，扩展性能差。

2．     动态的显示驱动法：

    与静态显示方法不同，动态LED显示的设计方法是将不同LED模块的所有的LED的驱动端一对一地连接到一起，见图4，而将其公共极（阴极或阳极）分别由不同的IO口来驱动（主要针对7－段码和LED点阵模块）。在此，我们称其公共极为扫描线或地址线（因此种连接方法类似于存储器的内部连接，每个LED点相当与Memory中的一个Bit），不同的LED模块（类似于Memory中的一个Byte）用不同的扫描线地址线来进行选定。 

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