數(shù)碼管是嵌入式開發(fā)中比較常用的一個(gè)模塊，本篇文章根據(jù)查閱的資料以及學(xué)習(xí)筆記整理成文，盡可能詳盡的講解常用數(shù)碼管原理和使用方法。有不足和疏忽的地方，請(qǐng)不吝指正。

 

一、工作原理

 

數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。能顯示4位數(shù)字的叫四位數(shù)碼管，當(dāng)然也有多位和只有一位的數(shù)碼管，他們的電氣原理相同。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。

 

 

二、電氣特性

 

單位數(shù)碼管有十個(gè)管腳，其中有8根是用來點(diǎn)亮a,b,c,d,e,f,dp 共8個(gè)發(fā)光二極管（原理中有介紹），3，8兩個(gè)管腳為公共COM腳，它們相連通且作用相同，可接任意一根。為了更清楚介紹，貼圖如下

 

共陰數(shù)碼管腳位對(duì)應(yīng)圖

 

三、驅(qū)動(dòng)方式

 

1、靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。

 

2、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。

 

四、開發(fā)實(shí)例

 

下面講解一下四位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示，首先看一下接線引腳圖如下。

 

 

接下來用51單片機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過編寫c語言程序經(jīng)編譯連接后下載到單片機(jī)中，使四位數(shù)碼管依次顯示1，2，3，4

 

#define uchar usigned char

#define uint  usigned int

 

//位選控制端口

sbit p20=P2^0;

sbit p21=P2^1;

sbit p22=P2^2;

sbit p23=P2^3;

 

//數(shù)碼管段選編碼數(shù)組，分別為顯示：1，2，3，4的編碼

uchar code BianMa[] ={0x7,0xb,0xd,0xe};

 

//延時(shí)1ms函數(shù)（用于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)刷新）

void Delay1ms(int time);

 

void main()

{

while(1)

{

  p20 =0; //共陰極數(shù)碼管低位選有效,表示已選中第一位數(shù)碼管

  P0 =BianMa[0];//通過I/O口P0向數(shù)碼管送段選編碼

  Delay1ms(500);//第一位數(shù)碼管顯示0.5秒，然后換到第二位，依次下去，由于視覺停留和數(shù)碼管余輝，所以感覺四位都在顯示

  p20 =1;

  

  p21 =0;  //第二位亮

  P0 =BianMa[1];

  Delay1ms(500);

  p21 =1;

  

  p22 =0;  //第三位亮

  P0 =BianMa[2];

  Delay1ms(500);

  p22 =1;

  

  p23 =0;  //第四位亮

  P0 =BianMa[3];

  Delay1ms(500);

  p23 =1;

}

 

//延時(shí)函數(shù)體

void Delay1ms(int time

{

  int i,j;

  for(i =time;i>0;i--)

    for(j =110;j>0;j--)

}

 

五、關(guān)于亮度和鎖存器

 

一般來說靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的亮度要高于動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的亮度，但不影響使用。實(shí)際使用中為了達(dá)到更好的效果，會(huì)配合鎖存器如74HC573一起使用，可以記憶先前狀態(tài)數(shù)據(jù)直到有新數(shù)據(jù)覆蓋。對(duì)做51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)來說，相對(duì)LCD液晶，液晶模塊編程更方便，樣式更多樣，但是其缺點(diǎn)亮度不夠。這也恰恰是數(shù)碼管的優(yōu)勢(shì)，如果做簡單的計(jì)數(shù)顯示，數(shù)碼管是最好選擇。

 

六、使用中注意事項(xiàng)

 

數(shù)碼管的基本組成是發(fā)光二極管，因此其可以通過的電流只有幾mA，接5V直流電源做測試的時(shí)候一定要串上一個(gè)幾十K大小的電阻。否則，很容易燒掉，此外用萬用表的測電阻檔就可將其點(diǎn)亮，足以說明其電流之小。