详解数码管使用方法

  　　数码管是嵌入式开发中比较常用的一个模块，本篇文章根据查阅的资料以及学习笔记整理成文，尽可能详尽的讲解常用数码管原理和使用方法。有不足和疏忽的地方，请不吝指正。

　　1 工作原理

　　数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4位数字的叫四位数码管，当然也有多位和只有一位的数码管，他们的电气原理相同。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。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。

　　

　　2 电气特性

　　单位数码管有十个管脚，其中有8根是用来点亮a，b，c，d，e，f，dp 共8个发光二极管（原理中有介绍），3，8两个管脚为公共COM脚，它们相连通且作用相同，可接任意一根。为了更清楚介绍，贴图如下

　　

　　

　　共阴数码管脚位对应图

　　3 驱动方式

　　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。

　　动态驱动

　　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。

　　4 开发实例

　　下面讲解一下四位数码管的动态驱动显示，首先看一下接线引脚图如下。

　　

　　接下来用51单片机设计目标：通过编写c语言程序经编译连接后下载到单片机中，使四位数码管依次显示1，2，3，4。

　　#define uchar usigned char

　　#define uint usigned int

　　//位选控制端口

　　sbit p20=P2^0;

　　sbit p21=P2^1;

　　sbit p22=P2^2;

　　sbit p23=P2^3;

　　//数码管段选编码数组，分别为显示：1，2，3，4的编码

　　uchar code BianMa［］ ={0x7，0xb，0xd，0xe};

　　//延时1ms函数（用于数码管动态刷新）

　　void Delay1ms（int time）;

　　void main（）

　　{

　　while（1）

　　{

　　p20 =0; //共阴极数码管低位选有效，表示已选中第一位数码管

　　P0 =BianMa［0］;//通过I/O口P0向数码管送段选编码

　　Delay1ms（500）;//第一位数码管显示0.5秒，然后换到第二位，依次下去，由于视觉停留和数码管余辉，所以感觉四位都在显示

　　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;

　　}

　　//延时函数体

　　void Delay1ms（int time

　　{

　　int i，j;

　　for（i =time;i》0;i--）

　　for（j =110;j》0;j--）

　　}

　　5 关于亮度和锁存器

　　一般来说静态驱动的亮度要高于动态驱动的亮度，但不影响使用。实际使用中为了达到更好的效果，会配合锁存器如74HC573一起使用，可以记忆先前状态数据直到有新数据覆盖。对做51单片机应用开发来说，相对LCD液晶，液晶模块编程更方便，样式更多样，但是其缺点亮度不够。这也恰恰是数码管的优势，如果做简单的计数显示，数码管是最好选择。

　　6 使用中注意事项

　　数码管的基本组成是发光二极管，因此其可以通过的电流只有几mA，接5V直流电源做测试的时候一定要串上一个几十K大小的电阻。否则，很容易烧掉，此外用万用表的测电阻档就可将其点亮，足以说明其电流之小。

　　审核编辑 ：李倩