数字式汽车仪表显示驱动电路原理

数字式汽车仪表主要由采集信息的传感器、分析处理信息的电子电路（包括单片机）以及各种信息显示器件组成。其中，传感器和电子电路的功能与前述发动机转速表基本相同，区别在于信息显示方式有所不同。

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在数字式汽车仪表中，除汽车行驶速度（即车速）一般采用数字形式显示之外，其余信息（如电压、油压、温度、燃油储量和发动机转速等）一般采用线条图形或象形图形显示。线条图形和象形图形制作在组合仪表盘透明护板下面的面膜上，在面膜下面制作有安装固定发光二极管等显示器件的支架，各种显示器件与印刷电路板上的电子电路和显示驱动电路等连接。当驱动电路驱动发光二极管等显示器件工作时，即可通过面膜上的线条图形或象形图形显示相应的状态参数。由此可见，显示驱动电路是数字式汽车仪表的重要组成部分。

常用的显示驱动器有LM3914、LM3915和LM3916等，下面以LM3914显示驱动器为例，说明数字式汽车仪表显示驱动电路的工作原理。

1.LM3914显示驱动器的特点

LM3914显示驱动器是检测模拟电平、驱动10个发光二极管LED进行线性模拟显示的单片集成电路，其简化电路如图6－13所示。其显示形式（即显示点或显示线条图形）可以通过改变专门设置端子（11端子）的连接进行转换。

图6-13　LM3914显示驱动器的简化电路

该电路设有可调基准电压和精密的10级分压器。用低偏流输入缓冲器来接受低到搭铁电平或U－的信号，对高于35V或低于搭铁电平的输入不需要保护。缓冲器再驱动10个独立的比较器，比较器的基准电压来自精密分压器，这样即使在很宽的温度范围（0℃～70℃）内，也能将指示的非线性控制在0.5%范围内。

LM3914可方便地使显示系统增加控制器、可视报警、展宽刻度的功能。该电路可驱动多种颜色的发光二极管或低电流白炽灯，并可将多个LM3914“链接”起来形成20～100段以上的显示。由于分压器两端均连接到电路外部，因此可用两个驱动器制作成中心为零位的指示表，如充、放电电流指示表。该显示驱动器具有以下特点：

（1）可驱动发光二极管、液晶显示器或真空荧光管。

（2）用户可在外部选择线条图形显示模式或点显示模式。

（3）可扩展到100级显示。

（4）内部电压基准为1.2～12V。

（5）可在低于3V的电源下工作。(www.xing528.com)

（6）输入可低到搭铁电平，可输入±35V电压而不会损坏或发生错误输出。

（7）发光二极管驱动器输出是集电极电流输出，输出电流在2～30 mA范围内可调，输出端之间没有相互作用，可与TTL或CMOS逻辑电路相连接。

（8）LM3914内部10级分压器是浮动的，可连接很宽的电压（±35V）范围。

2.LM3914显示驱动器功能说明

信号电压输入高阻抗缓冲器后，再加到10个比较器的反向输入端（即“－”端），每个比较器串联一只电阻并偏置在不同的比较电平上。在图6－13中，电阻串接到内部的1.25V基准电压上。在此情况下，输入信号每增加125 mV，比较器就接通另一个指示发光二极管。该电阻分压器可连接在高于U－和比低于U＋1.5V的任意两个电压之间。如果需要扩展指示表显示量程范围，则分压器的总电压可降低到200 mV。虽然扩展指示表量程显示比较精密，但是只有在使用线条图形显示模式时各段发光二极管才能均匀发光。当每级为50 mV以上时，可用点显示模式显示。

3.LM3914显示驱动器的基准输出电压

LM3914显示驱动器电路的基准输出电压Uout是可以调节的。由于加在负载电阻R1上的基准输出端（7端子）与基准调节端（8端子）之间的基准电压Uref是恒定的（标称值为Uref＝1.25V），因此流过负载电阻R1上的电流IL也是恒定的。因为流过输出调节电阻R2的电流除了IL之外，还有电流Iadj，所以基准输出电压Uout的表达式为

由上式可见，调节电阻R2的阻值，即可调节基准输出电压Uout的高低。

4.发光二极管亮度的调节

在LM3914电路中，从基准输出电压端（7端子）输出的电流IL决定了发光二极管的电流。流经每只发光二极管的电流约等于流过负载电阻R1电流IL的10倍，并且相对恒定，不受电源电压和温度变化的影响。因此改变电阻R1阻值的大小，即可改变流过发光二极管的电流来调节发光二极管的亮度。

5.模式选择端的使用

模式选择端（9端子）具有控制多个LM3914的链接以及显示线条图形或点阵形式工作的功能。使用方法是：当显示为线条图形时将模式选择端（9端子）连接到电源端子（3端子）上。当显示为点阵形式时，单个LM3914的模式选择端开路即可，多个LM3914串联驱动20个或更多个发光二极管时，则将前一级驱动器（即有最低输入电压比较点的驱动器）的9端子接到较高一级LM3914的1端子，并连续地将较低输入驱动器的9端子接到较高输入驱动器的1端子。相互串联连接的最后一个LM3914的9端子接到11端子上。除最后一个LM3914之外，在其余所有驱动器的11端子与电源之间均应连接一只20 kΩ的电阻（即与第9只发光二极管并联一只20 kΩ的电阻）。