数码管

我的学习积累之数码管数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。颜色有单红、黄、蓝、绿、白、七彩效果。有数字“8”型的、“米”字型的等等（如图1目前一些厂家生产的各类数码管）。图1数码管数码管样式虽然很多，但只要掌握一种类型数码管的使用了，其他类型的基本上使用原理都大致相同。在这里就只介绍数字型的数码管。数字型数码管的分类：数码管按段数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（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管（如图2）。图2数码管的共阴与共阳共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM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。共阴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(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM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。数码管的使用：使用数码管时，首先要识别是共阴型的还是共阳型，这可以通过测量它的管脚，找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的，找到一个就够了，然后GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个）亮，那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个）亮，那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表，同测试普通半导体二极管一样。注意!万用表应放在R×10K档，因为R×1K档测不出数码管的正反向电阻值。对于共阴极的数码管，红表笔接数码管的“-”，黑表笔分别接其他各脚。测共阳极的数码管时，黑表笔接数码管的vDD，红表笔接其他各脚。红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。然后还要清楚共阴数码管和共阳数码管各自的管脚分布（如图3）。图3数码管引脚图数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，驱动电路有多种类型，需要根据实际需要的情况进行设计。完成上面所述的之后，接着便是如何控制数码管进行显示了。根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类显示方式。①静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。②动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。数码管的使用中还要注意以下几个问题：（1）数码管使用时的电流与电压：电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。（2）显示效果：由于发光二极管基本上属于电流敏感器件，其正向压降的分散性很大，并且还与温度有关，为了保证数码管具有良好的亮度均匀度，就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。另外，当温度变化时驱动芯片还要能够自动调节输出电流的大小以实现色差平衡温度补偿。（3）安全性：即使是短时间的电流过载也可能对发光管造成永久性的损坏，采用恒流驱动电路后可防止由于电流故障所引起的数码管的损坏。另外，我们所采用的超大规模集成电路还具有级联延时开关特性，可防止反向尖峰电压对发光二极管的损害。超大规模集成电路还具有热保护功能，当任何一片的温度超过一定值时可自动关断，并且可在控制室内看到故障显示。（4）亮度一致性的问题：有二个大的因素影响到亮度一致性，一是使用原材料芯片的选取，一是使用数码管时采取的控制方式。要保证数码管亮度均匀，除了要选择合适的数码管外，在控制方式选取上也有差别，最好的办法是恒流控制，流过每一个发光二极管的电流都是相同的，这样发光二极管看起来亮度就是一样的了。（5）焊接温度：260度左右；焊接时间：5S左右。（6）表面上有保护膜的产品，可以在使用前撕下来。（7）ProtelDXP中的数码管：数码管是共阳还是共阴可以用指针万用表可以测出来,方法是用黑表笔接任意一个脚,假设这个脚为共阳的,然后用红表笔测量其它脚,如果数码管亮,表示这个脚为公共端,且这个数码管为共阳的,反之则反。还有在PROTELDXP中的两种型号DPY-Amber-CC是共阴，DPY-Amber-CA是共阳。DPY-Blue-CC、DPY-Blue-CA等依此类推。共阳极的数码管，AA接高电平，共阴极的数码管，KK接高电平。数码管应用：数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字、字母等。由于它的价格便宜，使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛。（如图5各厂家生产的显示系列）图5数码管的应用