自製採用輝光數碼管數字鐘
自製採用輝光數碼管數字鐘輝光數碼管簡介
輝光數碼管是真空電子管時代應用的一種數字發光顯示器件，它是利用帶有一定電壓的電極在惰性氣體中時，陰極產生輝光放電發光的原理進行數字顯示的。其外形和普通電子管相似，但內部沒有加熱燈絲，是一種冷陰極輝光放電管，在玻璃管內封裝有lO個陰極K（帶小數點的為11個陰極）和1個公共陽極A。10個陰極分別用金屬絲做成0～9共10個阿拉伯數字的形狀。通常為美觀的手寫字體，在管芯內用陶瓷絕緣子把它們相互絕緣分隔開，併疊裝在一起，10個陰極和1個陽極通過內部引線焊接在相應的管腳上，通過底部引出。
目前能買到的輝光數碼管都是庫存品，常見的有QS18—12型側面顯示輝光數碼管和OS30型頂端顯示輝光數碼管，顯示都是橘紅色的。QS18一12的管腳為須狀，可以直接焊在電路板上，而QS30的管腳是硬的，應配專用管座使用。輝光數碼管的驅動也經歷了電子管驅動、晶體管驅動、集成電路驅動等幾個階段，還曾經出現過輝光數碼管專用驅動集成電路。現在，電子技術的發展使我們可以用單片機通過三極體來驅動它。做出的數碼時鐘橘紅色的輝光、柔和的手寫字體，別有一番風味。本文給大家介紹用OS18一12側面顯示輝光數碼管製作的6位數字鐘。
先來介紹一下主要元件：QS18—12輝光數碼管。該管的外形尺寸見圖la，陽極電壓為直流170v，電流1mA一2.5mA，啟輝電壓為直流150V.限流電阻20kΩ（靜態顯示方式下）。使用時，陽極電壓取160V就可以了。引腳排列見圖1b。在該元件的參數手冊上標明了其壽命大於500h，不過它的壽命遠大於這個數。 選擇用單片機作為控制器件，驅動選擇動態掃描方式，從顯示效果來看，與靜態驅動差別不大，沒有發現顯示閃爍和高頻掃描產生噪音的問題。電路見圖2。單片機選用。AT89C51，共有32個I/O口，掃描顯示佔用17個，時間調整佔用2個。陰極字選驅動用耐壓180V、最大電流600mA的NPN型高反壓小功率三極體2N555l，陽極位選驅動採用耐壓160V、最大電流600mA的PNP型三極體2N5401和2N5551複合，二者均為TO—92封裝。由於所有三極體都工作於開關狀態，因此功率問題可不考慮。
為防止電源斷電對時鐘走時造成影響，電路中接有備用電池，可以選用充放電保護電路完好的鋰電池芯。由於三極體工作時的電流很小，因此I/O口的外部上拉電阻可以選得較大，以利於延長停電狀態下備用電源的工作時間。
程序採用彙編語言編寫。使用片內定時器產生秒信號，在10時位為0時能夠消隱，另外使用了時位和分位兩個小數點做秒閃顯示，程序流程見圖3。
輝光數碼管電路的電源比較特殊，有必要詳細說明一下。控制電路部分的電源採用78L05（或7805）對一個10V左右的直流進行穩壓就可以了，電路見圖4。為安全考慮，160V的陽極直流電壓應該與市電隔離，不能通過簡單的電阻分壓或自耦變壓器從市電獲得。現介紹三種高壓獲取方法：
1.使用雙繞組50Hz鐵芯電源變壓器或兩個獨立的單繞組電源變壓器，其中，一個9V繞組給控制電路供電，另一個繞組給陽極供電，見圖4a。如該繞組電壓較低，可以採取倍壓整流電路或多倍壓整流電路，見圖4b和圖4c，這裡推薦採用圖4c的電路。因為這種電路輸出端的高電壓均勻分佈在所有的電容上，使用的元件規格少。
2.使用兩個單繞組50Hz鐵芯電源變壓器。變壓器B1中一個9V繞組給控制電路供電，同時該電壓接入變壓器B2的次級繞組，由於變壓器B2反向使用，在它的初級繞組中就得到一個較高的電壓，適當選擇變壓器B2的電壓規格，就可以得到合適的高壓，見圖5。
3.使用開關電源。開關變壓器應有兩個繞組，其中一個9V繞組給控制電路供電，另一繞組給陽極供電。電源可以用手機充電用開關電源改造獲得，即在原開關變壓器上用直徑0.15mm漆包線加繞一個高壓繞組，原理示意圖見圖6。
調試時。如果發現有的不該亮的數字有淡淡的顯示，則可能是由於陽極位選三極體的微弱穿透電流引起的，把該管的陽極通過一個1MΩ的電阻接地，將穿透電流旁路掉就可以了。
