NTP电子时钟LED驱动细节分析

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NTP电子时钟产品结构分析：
        电子时钟通过NTP协议实现时间自动同步，这是时钟的灵魂所在，显示非常重要。然而，另一个看似不重要，却直接影响LED电子时钟的使用和稳定性的方面就是LED驱动技术，其好坏直接影响LED的寿命和显示效果，不得不重视。时钟目前主要采用两种LED显示方式：点阵显示模组、LED数码管结构，其各有优缺点：

       * 点阵显示优点：时钟显示整个面板采用LED发光灯作为像素点，实现全屏灵活显示。可根据客户要求或现场参数实时变化显示布局。同时时钟屏体也可以显示汉字
       * 点阵显示缺点：像素点多，因而使用稳定性差，效率低
        *LED数码管优点：时钟采用七段数码显示格式，只能显示0~9的数字信息，结构简单，显示稳定、省电
        *LED数码管缺点：显示固定、机械，成本高
        立显生产的NTP电子时钟优先采用LED数码管显示格式，概念图如下：

 

LED数码管的结构：
        电子时钟用来显示北京时间，只需要数字显示就可以满足要求，因而采用LED数码管来作为显示模组是可以满足实际使用要求的。LED是发光二极管的简称，其PN结是用某些特殊的半导体材料(如磷砷化镓)做成的，当外加正向电压时，可以将电能转换成光能，从而发出清晰悦目的光线。如果将多个LED排列好并封装在一起，就成为LED数码管。LED数码管的结构如图所示：

        图中，LED数码管内部是8只发光二极管，a、b、c、d、e、f、g、dp是发光二极管的显示段位，除dp制成圆形用以表示小数点外，其余7只全部制成条形，并排列成如图所示的“8”字形状。每只发光二极管都有一根电极接到外部引脚上，而另外一根电极全部连接在一起，接到外引脚，称为公共极(COM)。LED数码管分为共阳型和共阴型两种，共阳型LED数码管是把各个发光二极管的阳极都连在一起，从COM端引出，阴极分别从其他8根引脚引出，如下图所示。使用时，公共阳极接+5V，这样，阴极端输入低电平的发光二极管就导通点亮，而输入高电平的段则不能点亮。共阴型LED数码管是把各个发光二极管的阴极都接在一起，从COM端引出，阳极则分别从其他8根引脚引出，使用时，公共阴极接地，这样，阳极端输入高电平的发光二极管就导通点亮，而输入低电平的段则不能点亮。NTP电子时钟在设计电路时，必须了解是共阴还是共阳结构。

时钟电路LED驱动原理：

        在NTP电子时钟的设计过程中，除了保证NTP网络的稳定外，在LED驱动上主要采用“限流电阻”的方式来设计。LED时钟采用的是两组共阳型LED数码管，其中每组都集成有4个LED数码管，这样，两组共可显示8位数字(或符号)。a、b、c、d、e、f、g、dp是显示段位，接NTP时钟单片机的P0口，DIG1、DIG2、DIG3、DIG4是公共极，也称位控制端口。由于该数码管为共阳型，因此，当DIG1接+5V电源时，第1个LED数码管工作，当DIG2接+5V电源时，第2个LED数码管工作，当DIG3接+5V电源时，第3个LED数码管工作，当DIG4接+5V电源时，第4个LED数码管工作。需要说明的是，LED数码管的工作电流为3~10mA，当电流超过30mA后，有可能把数码管烧坏，因此，使用数码管时，应在每个显示段位脚串联一只限流电阻，电阻大小一般为470Ω~1kΩ。如图：

 

NTP电子时钟实际显示效果：

        时钟效果如下：