數(shù)碼管工作原理

　　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(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)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(shù)碼管。共陽(yáng)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(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。

　　電氣特性

　　單位數(shù)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：

　　驅(qū)動(dòng)方式

　　靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)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(jiǎn)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&TImes;8=40根I/O端口來(lái)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。

　　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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)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(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)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。

　　led數(shù)碼管接線

　　第一步：墻體打孔，裝數(shù)碼管底扣，用自攻螺絲將數(shù)碼管鎖?。粚?shù)碼管安裝到指定墻體上。

　　第二步：然后將LED數(shù)碼管的信號(hào)線、電源線連接起來(lái)，信號(hào)線一般是四芯或五芯也有兩芯的公母插頭；電源線是兩芯的公母插；

　　第三步：安裝電源（變壓器或開(kāi)關(guān)電源）；根據(jù)變壓器的功率以及數(shù)碼管的功率來(lái)計(jì)算每臺(tái)變壓器可以帶多少條數(shù)碼管；比如108燈的LED七彩數(shù)碼管是10W/M；144燈的LED數(shù)碼管是12W/M；若用400W的防水變壓器，則可以帶108燈36M管；144燈的則帶32 M管。若變壓器可以帶36M管；變壓器則放在第18和19條中間，接兩條線出來(lái)，每邊各帶18條。

　　注意：1. 變壓器一般只分配到80%到90%的功率；

　　2. 不管變壓器的功率再大，每邊接的管最好不要超過(guò)25M；因?yàn)殡娫磳?dǎo)線有功率損耗；越到后面的LED數(shù)碼管亮度越低；

　　第四步：LED數(shù)碼管控制器的安裝；先裝分控器，直接將分控器接在LED數(shù)碼管上；分控器兩端一般有三個(gè)出線頭，一端一條的一般是電源線接24V或12V，注意這個(gè)電源線只是分控器的供電，護(hù)欄管的供電要另外聯(lián)接，另外一端兩條接線頭一條是從主控器輸入的信號(hào)線，一條是接護(hù)欄管的輸出的信號(hào)線，分控器上會(huì)標(biāo)出哪條接主控哪條接分控！信號(hào)接信號(hào)（五芯公母插），電源接電源（兩芯公母插）；然后將分控器與主控器的信號(hào)對(duì)接，如果分控與主控的距離將遠(yuǎn)時(shí)可以用超五類(lèi)網(wǎng)線連接起來(lái)，這樣信號(hào)比較好；做樓體輪廓時(shí)，每一個(gè)分控帶一路；具體的情況根據(jù)LED效果圖安裝。分控與主控之間亦采用超五線網(wǎng)線連接；網(wǎng)線都是八條線的，采用公母信號(hào)插與網(wǎng)線對(duì)接起來(lái)，現(xiàn)接到分控上；不同回路的數(shù)碼管之間的信號(hào)線需要斷開(kāi)。

　　第五步：通電，通信號(hào)。將變壓器全部接到一條220V主電源上，然后采用一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)和時(shí)間開(kāi)關(guān)；

　　開(kāi)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(lái)用51單片機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)：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(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(guò)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(jué)停留和數(shù)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(shù)體

　　void Delay1ms（int TIme

　　{

　　int i，j;

　　for（i =TIme;i》0;i--）

　　for（j =110;j》0;j--）

　　}

　　關(guān)于亮度和鎖存器

　　一般來(lái)說(shuō)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(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單的計(jì)數(shù)顯示，數(shù)碼管是最好選擇。

　　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(guò)的電流只有幾mA，接5V直流電源做測(cè)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(cè)電阻檔就可將其點(diǎn)亮，足以說(shuō)明其電流之小。