可驅動20個LED對數/點狀/條狀的微控制器
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美國國家半導體公司的LM3914點狀/條狀顯示驅動器已經面市20多年了，但仍然在設計者中廣泛流行。LM3914可以檢測模擬電壓，并使10個 LED顯示，方法是以點狀模式點亮10個LED中的一個，或以條形圖模式逐個點亮LED。最近，一種模擬輸入電壓顯示器的一項應用，要求能夠以線性或對數級格式實現10個以上LED的顯示。根據 LM3914的數據資料，可以將多支3914級聯起來，獲得10個以上LED的顯示（參考文獻1），但即使這么做，LM3914也只能線性地顯示輸入電壓。（編輯注：美國國家半導體還提供 LM3915，這是一款對數型3dB步長版，而LM3916則適合音頻應用，以音量單位顯示輸入。）
本文應用要求超出了LM3914提供的靈活性，它使用了一個基于Atmel AVR系列ATTiny13微控制器的電路，有1kB程序內存、一個四通道10位ADC，以及6個通用I/O 腳。調整電路的固件就可以實現0 V ~ 5V輸入電壓范圍內的線性或對數型縮放。
圖1中的電路以20個連續顯示輸入電壓。當開關S1關閉時，即將顯示凍結在當時的電流水平讀數。微控制器6個I/O腳中的5個控制著所有20個LE D和開關。剩下的I/O腳配置為一個 ADC 輸入通道，負責接收模擬輸入電壓。微控制器采用 Charlieplexing，這是一種用I/O線驅動多達N×(N-1)個LED的方法，這樣只用５個I/O腳就可以驅動20個 LED（參考文獻2 ~ 4）。
固件以C語言編寫，并用AVR-GCC編譯，這是一個以Windows和Linux版提供的免費C編譯器和匯編器。它使用運行在中斷驅動自由模式的 Tiny13內部 10 位 ADC，將模擬輸入電壓轉換為一個數字值。每次轉換完成時，ADC 產生一個由子程序讀出的中斷，中斷將 ADC 轉換輸出保存在一個共享變量中。
為了產生無閃爍的顯示，一個內部定時器從一個9.6MHz系統時鐘產生一個1875Hz中斷，以大于90Hz的速率驅動多路輸出的 LED。將ADC計數除以一個常數即得到輸入電壓的一個線性顯示。用一個查找表縮放ADC計數就產生一個對數顯示。圖2表示確定該查找表值的對數轉換曲線。用于線性和對數縮放的 ATTiny13控制程序版本都可以從本設計實例處下載。可以對這些源碼作修改，而只顯示0V ~ 5V輸入電壓中的某個子區間。例如，可以設定1V ~ 3V的線性顯示范圍，或2V ~ 3V輸入電壓的對數縮放。
參考文獻
1. LM3914 data sheet.
2. Lancaster, Don, "Tech Musings," August 2001.
3. "Charlieplexing: Reduced Pin-Count LED Multiplexing," Maxim Application Note 1880, Feb 10, 2003.
4. Benabadji, Noureddine, "PIC microprocessor drives 20-LED dot- or bar-graph display," EDN, Sept 1, 2006, pg 71.
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