硬件电路开发中数码管常用知识

数码管简介

　　数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，也就是多一个小数点（DP）,这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容。按能显示多少个（8）可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。

七段数码管                                                           八段数码管

 3位、4位、6位数码管

数码管内部结构

      LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段，有的另加一个小数点。LED数码管根据接法不同分为共阴和共阳两类。了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。下图是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

 数码管内部结构 

数码管的类型

      由发光二极管按照一定排列封装在一起，七个发光二极管组成8字形。二极管之间引线集成在数码管内部，引出数码管外部的是各个笔划和公共电极。这些发光二极管分别由字母a，b，c，d，e，f，g来表示。通过选择数码管上的发光二极管发光的搭配来显示字符。这种数码管称为七段数码管。

      八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示） 。

      按数码管内部发光二极管单元连接方式，可以分为共阳极数码管和共阴极数码管。

      1、共阳极数码管：是指将所有发光二极管阳极接到一起形成公共阳极。共阳数码管在应用时应将公共极接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

      2、共阴极数码管：是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极。共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

数码管编码

      七段数码管的结构：

      数码管编码表：

单片机驱动数码管显示

      单片机驱动数码管的方法，依显示方式分：有静态显示和动态扫描显示；依译码方式可分硬件译码和软件译码。

      静态显示就是驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。而动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。

      静态显示虽然数据稳定，且占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用硬件较多；而动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。

      硬件译码是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。

      下面是一个用74LS164驱动数码管显示的例子：

      上例图中加了一个三极管来控制数码管的电源，这是因为74LS164没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管断电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。这种办法可驱动十几个数码管显示而没有闪动现象。

      下面是一个用4094扫描驱动显示的例子：

      上例是用4094做数码管位选，用单片机的P1口线做段驱动来扫描驱动9位数码管的显示。由于4094只有8个输出口线（这8个输出口线供1到8位数码管位选用），而第九位数码管是用CPU口线直接进行位选的。9个数码管所有相同位置的段口线都接到一起，然后接到单片机P1口线上，使用了8条单片机口线。其软件的工作过程是这样的：要在数码管上显示1--9位数，首先将1的段码送到P1口线上，然后向4094送位选数据01，使4094的Q1口线输出高电平，选中第一位数码管，使阳极得电，在第一位上就显示出1，重复上述过程，一直到第九位，然后不断重复这一过程，就实现了扫描显示。