在本文中,我们将探讨如何设计并实现一个能够显示两位数字的LED条状显示屏。此类显示屏广泛应用于各类电子仪表中,用以直观显示电压、电流等信号的大小。主要涉及的电子元件包括LED灯、驱动IC(LM3914)以及相关的电阻、电位器、晶体管等。 LM3914是美国国家半导体公司推出的一款线性/条形/点状显示驱动器IC,它能够根据输入信号的大小控制LED的点亮。该IC具有内部基准电压和阶梯电阻,使得用户可以很容易地通过外部接线来设定其工作模式,进而实现不同的显示效果。本电路中使用了两只LM3914 IC,一只负责显示MSD(最高有效数字),而另一只则负责显示LSD(最低有效数字)。 电路的工作电压范围为5至8V,输入信号范围则是0至5V,而且精度要求优于±50mV。这要求电路对电压的检测非常敏感,能够准确分辨出微小的电压变化。电路中使用电阻R1和R2将输入电压一分为二,使得LM3914的输入为输入电压的一半,即2.5V。由于LM3914是双电源供电,所以输入信号应该是经过适当调节的双极性信号。 电路的MSD部分,由五只LED组成,每只LED代表1V输入信号的变化范围。MSD的显示通过IC1来实现,它将1V至5V的电压显示为条状图。通过调整电位器VR1,可以将IC1的REFOUT引脚调整到2.5V,从而使得IC1的每个输出引脚能够以0.5V的间隔点亮LED。由于IC1处理的是MSD,因此从D2开始的每个输出端都会连接五只LED,以此来逐个点亮,表示从1V至5V的电压变化。 电路的LSD部分,有九只LED构成点状模式,此时只有一只LED亮起,代表LSD。该模式由IC2实现,其输入信号通过R1和R2降低一半,使得0至1V的输入信号在IC2上呈现为0至0.5V。当输入信号足够高,以至于LEDD1点亮时,IC2的RLO引脚电压升至500mV,而RHI引脚则比RLO高出500mV,为1V。通过调节电位器VR2,可以精确控制IC2的输出信号,使得其显示更精确的低有效位。 值得注意的是,为了确保所有LED的点亮效果一致,建议选择同一生产批次的LED,从而保证它们的正向压降相匹配。此外,每个LED都连接有一个电阻和一个晶体管,用来形成恒流源,确保每个LED能够以相同亮度点亮。通过调节VR3,可以确保每只LED在点亮时都为其总输出上增加500mV。 电路的点状模式与条状模式的切换是通过改变LM3914 IC2的Mode端子的电平来实现的。当Mode端子绑定为高电平时,IC2工作为条状图模式;当Mode端子悬浮时,IC2工作在点模式。通过调整输入信号,可以看到在不同的电压值下,条状图和点状图LED的变化,进而精确读取信号的数值。 此外,为了提供更高的读数精度,电路中加入了一个运算放大器IC3,用来在IC1输出端的加总电流信号上增加一个固定的500mV偏压。这样,当输入信号有500mV的变化时,IC2的SIG输入端则会有1V的变化,从而确保了整个读数的精确度。 通过对电路的精心设计与调试,可以确保这个LED条状显示屏能够准确、直观地反映电压等信号的变化。这种设计思路及实施方法不仅适用于电压计,也适用于电流计和其他需要显示数值的场合。
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