LED数码管结构与工作原理

一．什么是数码管LED数码管（LED Segment Displays）是由8个发光二极管构成，并按照一定的图形及排列封转在一起的显示器件。其中7个LED构成7笔字形，1个LED构成小数点（固有时成为八段数码管）。LED数码管有两大类，一类是共阴极接法，另一类是共阳极接法，共阴极就是7段的显示字码共用一个电源的负极，是高电平点亮，共阳极就是7段的显示字码共用一个电源的正极，是低电平点亮。只要控..

_会飞_的鱼

45028人浏览 · 2019-11-27 00:16:01

_会飞_的鱼 · 2019-11-27 00:16:01 发布

一．什么是数码管

LED数码管（LED Segment Displays）是由8个发光二极管构成，并按照一定的图形及排列封转在一起的显示器件。其中7个LED构成7笔字形，1个LED构成小数点（固有时成为八段数码管）。
数码管位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等（及数码管的位数），颜色有红，绿，蓝，黄等几种。了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。
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二．数码管基本构造

LED数码管有两大类，一类是共阴极接法，另一类是共阳极接法，共阴极就是7段的显示字码共用一个电源的负极，是高电平点亮，共阳极就是7段的显示字码共用一个电源的正极，是低电平点亮。只要控制其中各段LED的亮灭即可显示相应的数字、字母或符号。
共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已，共阴为所有的LED负极接在一起，共阳为为所有的LED正极接在一起。如下图为1位数码管的共阴极和共阳极原理图：
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三、数码管显示原理

要是数码管显示数字，有两个条件：1.是要在VT端加合适的电源(一般每颗LED还需串上合适的电阻，起限流作用)；2.要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。
例如下图的共阴极数码管，须在VT端接上地端，（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接到单片机的引脚上；如果要使其中一个LED亮时，对应的单片机引脚输出高电平，即可点亮LED等。
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共阴极LED数码管的内部结构原理图

能够点亮数码管后，就可以通过单片机控制数码管显示数字或字母。为了控制方便，我们将数码管的a~dp引脚依次连接单片机的P10-P17引脚，如图：
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我们对数码管所要显示的每个数字和字母进行编码，然后在编程时，将编码放在一个数组上，需要显示什么数字或者字母，从数组里面提取相应的编码就可显示所要显示的字符了。
如图，要显示数字“5”时，编码为0x6D。如果数码管为共阳极，只需要对共阴极的编码做一个取反操作即可。
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四．数码管驱动方式

根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

1.静态驱动方式
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口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位转换器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O口才32个呢。故实际应用时必须增加驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。

2.动态驱动方式
数码管动态显示介面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，取决于单片机对位元选通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。
透过分时轮流控制各个LED数码管的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体的余辉效应，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资料，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口，而且功耗更低。
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四位数码管动态驱动方式连接图

五.八位数码管动态驱动例程

以八位共阴极数码管，动态驱动的方式为例：

#include<reg51.h>

//--定义使用的IO口--//
#define GPIO_DIG   P0	//段选
#define GPIO_PLACE P1	//位选

//--定义全局变量--//
unsigned char code DIG_PLACE[8] = {
0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选控制   查表的方法控制
unsigned char code DIG_CODE[17] = {
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码
unsigned char DisplayData[8];
//用来存放要显示的8位数的值

//--声明全局函数--//
void DigDisplay(); //动态显示函数
/*******************************************************************************
* 函 数 名         : main
* 函数功能		   : 主函数
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void main(void)
{
	unsigned char i;

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		DisplayData[i] = DIG_CODE[i];	
	}
	while(1)
	{
		DigDisplay();
	}				
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名         : DigDisplay
* 函数功能		   : 使用数码管显示
* 输    入         : 无
* 输    出         : 无
*******************************************************************************/
void DigDisplay()
{
	unsigned char i;
	unsigned int j;

	for(i=0; i<8; i++)
	{
		GPIO_PLACE = DIG_PLACE[i];	 //发送位选
		GPIO_DIG = DisplayData[i];     //发送段码
		j = 10;						 //扫描间隔时间设定
		while(j--);	
		GPIO_DIG = 0x00;//消隐
	}

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