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

 

一、工作原理

 

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

 

 

二、電氣特性

 

單位數碼管有十個(gè)管腳，其中有8根是用來(lái)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

 

共陰數碼管腳位對應圖

 

三、驅動(dòng)方式

 

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

 

2、數碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅動(dòng)是將所有數碼管的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)數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線(xiàn)控制，當單片機輸出字形碼時(shí)，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數碼管會(huì )顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數碼管就不會(huì )亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數碼管的的COM端，就使各個(gè)數碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數碼管的點(diǎn)亮時(shí)間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實(shí)際上各位數碼管并非同時(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定的顯示數據，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，能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。

 

四、開(kāi)發(fā)實(shí)例

 

下面講解一下四位數碼管的動(dòng)態(tài)驅動(dòng)顯示，首先看一下接線(xiàn)引腳圖如下。

 

 

接下來(lái)用51單片機設計目標：通過(guò)編寫(xiě)c語(yǔ)言程序經(jīng)編譯連接后下載到單片機中，使四位數碼管依次顯示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;

 

//數碼管段選編碼數組，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（用于數碼管動(dòng)態(tài)刷新）

void Delay1ms(int time);

 

void main()

{

while(1)

{

  p20 =0; //共陰極數碼管低位選有效,表示已選中第一位數碼管

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

  Delay1ms(500);//第一位數碼管顯示0.5秒，然后換到第二位，依次下去，由于視覺(jué)停留和數碼管余輝，所以感覺(jué)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(lái)說(shuō)靜態(tài)驅動(dòng)的亮度要高于動(dòng)態(tài)驅動(dòng)的亮度，但不影響使用。實(shí)際使用中為了達到更好的效果，會(huì )配合鎖存器如74HC573一起使用，可以記憶先前狀態(tài)數據直到有新數據覆蓋。對做51單片機應用開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，相對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。這也恰恰是數碼管的優(yōu)勢，如果做簡(jiǎn)單的計數顯示，數碼管是最好選擇。

 

六、使用中注意事項

 

數碼管的基本組成是發(fā)光二極管，因此其可以通過(guò)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(wàn)用表的測電阻檔就可將其點(diǎn)亮，足以說(shuō)明其電流之小。