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数码管的作业原理与编码显现接口分析

  数码管的一种是半导体发光器材,数码管的作业原理是经过单片机的I/O端口进行驱动数码管的各个段码,点亮不同的段码然后构成字符显现出咱们要的数字。   数码管是一类价格便宜、运用简…

  数码管的一种是半导体发光器材,数码管作业原理是经过单片机的I/O端口进行驱动数码管的各个段码,点亮不同的段码然后构成字符显现出咱们要的数字。

  数码管是一类价格便宜、运用简略,经过对其不同的管脚输入相对的电流,使其发亮,然后显现出数字能够显现 时刻、日期、温度等一切可用数字表明的参数的器材。在电器特别是家电范畴运用极为广泛,如显现屏、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,不同职业人士对数码管的称号不相同,其实都是相同的产品。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,也便是多一个小数点(DP)这个小数点能够更准确的表明数码管想要显现的内容;按能显现多少个(8)可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。

  

  常用的LED显现器有LED状况显现器(俗称发光二极管)、LED七段显现器(俗称数码管)和LED十六段显现器。发光二极管可显现两种状况,用于体系状况显现;数码管用于数字显现十六段显现器用于字符显现。

  数码管结构

  数码管由8个发光二极管(以下简称字段)构成,经过不同的组合可用来显现数字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。

  

  数码管的作业原理

  共阳极数码管的8个发光二极管的阳极(二极管正端)衔接在一起。一般,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,则该端所衔接的字段导通并点亮。依据发光字段的不同组合可显现出各种数字或字符。此刻,要求段驱动电路能吸收额外的段导通电流,还需依据外接电源及额外段导通电流来确认相应的限流电阻。

  共阴极数码管的8个发光二极管的阴极(二极管负端)衔接在一起。一般,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,则该端所衔接的字段导通并点亮,依据发光字段的不同组合可显现出各种数字或字符。此刻,要求段驱动电路能供给额外的段导通电流,还需依据外接电源及额外段导通电流来确认相应的限流电阻。

  数码管驱动方法

  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,或许运用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。长处是编程简略,显现亮度高,缺陷是占用I/O端口多。

  动态显现驱动是将一切数码管经过分时轮番操控各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮番受控显现。将一切数码管的8个显现笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起,别的为每个数码管的公共极COM添加位选通操控电路,位选通由各自独立的I/O线操控,当单片机输出字形码时,一切数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显现出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的操控,所以咱们只需将需求显现的数码管的选通操控翻开,该位就显现出字形,没有选通的数码管就不会亮。

  数码管字形编码

  要使数码管显现出相应的数字或字符,有必要使段数据口输出相应的字形编码。对照图1(a),字型码各位界说为:数据线D0与a字段对应,D1与b字段对应……,依此类推。如运用共阳极数码管,数据为0表明对应字段亮,数据为1表明对应字段暗;如运用共阴极数码管,数据为0表明对应字段暗,数据为1表明对应字段亮。如要显现“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。

  静态显现接口

  静态显现是指数码管显现某一字符时,相应的发光二极管安稳导通或安稳截止。这种显现方法的各位数码管彼此独立,公共端安稳接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段别离与一个8位I/O口地址相连,I/O口只需有段码输出,相应字符即显现出来,并坚持不变,直到I/O口输出新的段码。选用静态显现方法,较小的电流即可取得较高的亮度,且占用CPU时刻少,编程简略,显现便于监测和操控,但其占用的口线多,硬件电路杂乱,本钱高,只适合于显现位数较少的场合。

  动态显现接口

  动态显现是一位一位地轮番点亮各位数码管,这种逐位点亮显现器的方法称为位扫描。一般,各位数码管的段选线相应并联在一起,由一个8位的I/O口操控;各位的位选线(公共阴极或阳极)由别的的I/O口线操控。动态方法显现时,各数码管分时轮番选通,要使其安稳显现,有必要选用扫描方法,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。依此规则循环,即可使各位数码管显现即将显现的字符。尽管这些字符是在不同的时刻别离显现,但因为人眼存在视觉暂留效应,只需每位显现距离满足短就能够给人以一起显现的感觉。

  选用动态显现方法比较节约I/O口,硬件电路也较静态显现方法简略,但其亮度不如静态显现方法,而且在显现位数较多时单片机要顺次扫描,占用CPU较多的时刻。

  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:

  显现作用

  因为发光二极管基本上归于电流灵敏器材,其正向压降的分散性很大, 而且还与温度有关,为了确保数码管具有杰出的亮度均匀度,就需求使其具有安稳的作业电流,且不能受温度及其它要素的影响。别的,当温度变化时驱动芯片还要能够主动调理输出电流 的巨细以完成色差平衡温度补偿。

  安全性

  即便是短时刻的电流过载也可能对发光管形成永久性的损坏,选用恒流驱动电路后可防止 因为电流毛病所引起的数码管的大面积损坏。

  别的,咱们所选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危害。超大规模%&&&&&%还具有热维护功用,当任何一片的温度超越必定值时可主动关断,而且可在操控室内看到毛病显现。

  关于亮度一致性的问题是一个职业界的常见问题。

  影响一致性主要有两个大的要素。

  一是运用原材料芯片的选取,一是运用数码管时采纳的操控方法。

  1、原材料–芯片的VF和亮度和波长是一个正态分布,即便筛选过芯片,VF和亮度和波长已在一个很小的范围了,出产出来的产品仍是在一个范围内,成果便是亮度不一致。

  2、要确保数码管亮度相同,在操控方法选取上也有不同最好的方法是恒流操控,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便是相同的了。如恒压操控,则导致VF不相同的发光二极管分到的电流不相同,所以亮度也不同。

  当然以上二个条件是相得益彰的。

  怎样丈量数码管引脚,分共阴和共阳?

  找公共共阴和公共共阳:首要,咱们找个电源(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接在恣意2个脚上,组合有许多,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)逐一碰剩余的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它便是共阴的了。相反用VCC不动,GND逐一碰剩余的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它便是共阳的。也能够直接用数字万用表,红表笔是电源的正极,黑表笔是电源的负极。

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