辉光管电子时钟DIY记录-动态扫描驱动方式

以下内容是辉光管扫盲知识（备注：来源于百度百科），了解的可以跳过。

简介
辉光放电管，亦称“冷阴极离子管”或“冷阴极充气管”，是一种利用气体辉光放电原理而工作的离子管，在电子电路中指示、稳压等作用。在工作时，管内产生明显的辉光。辉光的颜色决定于管内所充气体的成分，如氖显红色，氩显浅紫色，汞显淡蓝色，氦显粉红色等。常见的辉光放电管有氖管、稳压管等。

特征
低压气体中显示辉光的气体放电现象。在置有板状电极的玻璃管内辉光放电辉光放电充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子，经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小（约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。

原理
辉光放电时，在放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、辉光放电辉光放电阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子，故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征，而且在正常辉光放电时，两极间电压不随电流变化。在阴极附近，二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能，所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区，电子已获得足够的能量碰撞气体分子，使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强（电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能）。

一直想做个辉光管时钟，但是一直没有时间做，趁现在不是很忙，赶紧动手搞搞。首先是辉光管的点亮电压，经过测试，电压在150到170V左右合适（QS30-1），一般的升压电路使用MC34063或者3845B，本次就选择3845B来做升压，电路如下

输入电压需要9V以上，最好是12V，电感的线径越粗越好，MOS的内阻要小，输入输出电容最好用品质高的，layout时也要注意走线及铺铜。我电路测试效率，12V输入，输出140V50mA，效率有83%（手上负载仪最高电压150V），所以170V时效率也应该在80%以上。

升压电路解决后，开始设计辉光管驱动电路，以往的驱动方式是静态驱动，这次我作死试下动态驱动方式，也就是大家熟悉的数码管动态驱动的方式，想想应该可以，最起码也要试试，毕竟电路简单，元件也少，电路如下：

注意下，由于是高压，所以要选择耐高压的管子，PNP选择A92，NPN选择A42。

剩下的就是单片机电路及时钟，单片机选择STC15F2K16S2_LQFP32，FLASH单片机，可以不断改程序，开发工具只要个USB转串口即可，唯一不好的地方就程序在下载时需要进行冷启动，针对于这点，我用了一颗上海晟矽微的纯IO型单片机做串口监视，然后自动控制STC单片机的冷启动过程，这样就实现了程序一键下载，很是方便。电路如下：

然后是时钟电路，选的是DS1302，这个时钟走的准不准需要调晶振的负载电容，所以电容要求比较精密，电路如上图，比较简单。剩下就是红外接收头跟蜂鸣器，这个没啥好说。

下面是就设计PCB板，辉光管选择的是QS30-1，比较通用，依据管子排列，定好结构，板子顶层布线如下：

好了，经过几天的等待，板子回来了，先焊下升压电路，点个管子看看，效果如下：

哈哈，2货。在辉光管底部放置了个RGB彩灯，可以控制不同的颜色显示，增加些情调。好，继续焊板，调程序，走你。经过几个小时的奋斗，效果如下：

固定显示012345，买的显示2的管子歪了，2货。这种动态扫描方式硬件确实简单，但是缺陷很明显，容易串电压，导致鬼影。辉光管的驱动方式跟数码管有很大区别，结果调节各个参数，最终折中如下显示：

后面这个相对来说好些，就是亮度不够，但是蛮省电，输入12V时的电流200mA这样。调试了DS1302驱动，最终也差不多，跑个时钟如下：

总结：优点：硬件电路简单，成本低。缺点：显示亮度不够。如果不是很介意亮度，这种驱动方式可行，如果介意那请看另外一篇静态驱动方式http://blog.csdn.net/qq_27558597/article/details/78331807。

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