数码管工作原理,led数码管工作原理

2018年12月12日 14:24来源:分分彩手机版

  数码管的一种是半导体发光器件,数码管的工作原理是通过单片机的I/O端口进行驱动数码管的各个段码,点亮不同的段码从而形成字符显示出我们要的数字。

  数码管是一类价格便宜、使用简单,通过对其不同的管脚输入相对的电流,使其发亮,从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数的器件。在电器特别是家电领域应用极为广泛,如显示屏、空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管,其他家电也用液晶屏与荧光屏。

  数码管也称LED数码管,不同行业人士对数码管的称呼不一样,其实都是同样的产品。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。

  

数码管,工作原理

  常用的LED显示器有LED状态显示器(俗称发光二极管)、LED七段显示器(俗称数码管)和LED十六段显示器。发光二极管可显示两种状态,用于系统状态显示;数码管用于数字显示十六段显示器用于字符显示。

  数码管结构

  数码管由8个发光二极管(以下简称字段)构成,通过不同的组合可用来显示数字0~9、字符A ~ F、H、L、P、R、U、Y、符号“-”及小数点“。”。

  数码管的外形结构如下图所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。

  

数码管,工作原理

  数码管的工作原理

  共阳极数码管的8个发光二极管的阳极(二极管正端)连接在一起。通常,公共阳极接高电平(一般接电源),其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时,则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时,要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

  共阴极数码管的8个发光二极管的阴极(二极管负端)连接在一起。通常,公共阴极接低电平(一般接地),其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时,则该端所连接的字段导通并点亮,根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时,要求段驱动电路能提供额定的段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

  数码管驱动方式

  直流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。优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多。

  动态显示驱动是将所有数码管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。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。

  数码管字形编码

  要使数码管显示出相应的数字或字符,必须使段数据口输出相应的字形编码。对照图1(a),字型码各位定义为:数据线D0与a字段对应,D1与b字段对应……,依此类推。如使用共阳极数码管,数据为0表示对应字段亮,数据为1表示对应字段暗;如使用共阴极数码管,数据为0表示对应字段暗,数据为1表示对应字段亮。如要显示“0”,共阳极数码管的字型编码应为:11000000B(即C0H);共阴极数码管的字型编码应为:00111111B(即3FH)。依此类推。

  静态显示接口

  静态显示是指数码管显示某一字符时,相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立,公共端恒定接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口地址相连,I/O口只要有段码输出,相应字符即显示出来,并保持不变,直到I/O口输出新的段码。采用静态显示方式,较小的电流即可获得较高的亮度,且占用CPU时间少,编程简单,显示便于监测和控制,但其占用的口线多,硬件电路复杂,成本高,只适合于显示位数较少的场合。

  动态显示接口

  动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常,各位数码管的段选线相应并联在一起,由一个8位的I/O口控制;各位的位选线(公共阴极或阳极)由另外的I/O口线控制。动态方式显示时,各数码管分时轮流选通,要使其稳定显示,必须采用扫描方式,即在某一时刻只选通一位数码管,并送出相应的段码,在另一时刻选通另一位数码管,并送出相应的段码。依此规律循环,即可使各位数码管显示将要显示的字符。虽然这些字符是在不同的时刻分别显示,但由于人眼存在视觉暂留效应,只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。

  采用动态显示方式比较节省I/O口,硬件电路也较静态显示方式简单,但其亮度不如静态显示方式,而且在显示位数较多时单片机要依次扫描,占用CPU较多的时间。

  常见问题解读

  恒流驱动与非恒流驱动对数码管的影响主要有:

  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。

  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大面积损坏。

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