我的學(xué)習(xí)積累之?dāng)?shù)碼管

1、我的學(xué)習(xí)積累之?dāng)?shù)碼管作者：林湃杰 日期：2009年10月3日數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。顏色有單紅、黃、藍(lán)、綠、白、七彩效果。有數(shù)字“8”型的、“米”字型的等等（如圖1目前一些廠家生產(chǎn)的各類數(shù)碼管）。圖1 數(shù)碼管 數(shù)碼管樣式雖然很多，但只要掌握一種類型數(shù)碼管的使用了，其他類型的基本上使用原理都大致相同。在這里就只介紹數(shù)字型的數(shù)碼管。數(shù)字型數(shù)碼管的分類：數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管（如圖2）

2、。圖2 數(shù)碼管的共陰與共陽(yáng)共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管的使用：使用數(shù)碼管時(shí)，首先要識(shí)別是共陰型的還是共陽(yáng)型，這可以通過測(cè)量它的管腳，找公共共陰和公共共陽(yáng)：首先，我們找個(gè)電源（3

3、到5伏）和1個(gè)1K（幾百歐的也行）的電阻，VCC串接個(gè)電阻后和GND接在任意2個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè)LED會(huì)發(fā)光的，找到一個(gè)就夠了，然后GND不動(dòng)，VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)）亮，那它就是共陰的了。相反用VCC不動(dòng)，GND逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)）亮，那它就是共陽(yáng)的。也可以直接用數(shù)字萬用表，同測(cè)試普通半導(dǎo)體二極管一樣。注意!萬用表應(yīng)放在R×10K檔，因?yàn)镽×1K檔測(cè)不出數(shù)碼管的正反向電阻值。對(duì)于共陰極的數(shù)碼管，紅表筆接數(shù)碼管的“-”，黑表筆分別接其他各腳。測(cè)共陽(yáng)極的數(shù)碼管時(shí)，黑表筆接數(shù)碼管的vDD，紅表筆接其他各

4、腳。紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。然后還要清楚共陰數(shù)碼管和共陽(yáng)數(shù)碼管各自的管腳分布（如圖3）。圖3 數(shù)碼管引腳圖數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，驅(qū)動(dòng)電路有多種類型，需要根據(jù)實(shí)際需要的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成上面所述的之后，接著便是如何控制數(shù)碼管進(jìn)行顯示了。根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類顯示方式。靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)

5、碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管

6、的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。數(shù)碼管的使用中還要注意以下幾個(gè)問題：（1） 數(shù)碼管使用時(shí)的電流與電壓：電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-15mA；動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4-5mA，峰值電流50-60mA。

7、電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時(shí)，使用1.9V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用2.1V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。（2）顯示效果：由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大，并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。 （3）安全性：即使是短時(shí)間的電流過載也可能對(duì)發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動(dòng)電路后可防止由于電流故障所引起的數(shù)碼管的損壞。另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級(jí)聯(lián)延時(shí)開關(guān)特

8、性，可防止反向尖峰電壓對(duì)發(fā)光二極管的損害。超大規(guī)模集成電路還具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。（4）亮度一致性的問題：有二個(gè)大的因素影響到亮度一致性，一是使用原材料芯片的選取，一是使用數(shù)碼管時(shí)采取的控制方式。要保證數(shù)碼管亮度均勻，除了要選擇合適的數(shù)碼管外，在控制方式選取上也有差別，最好的辦法是恒流控制，流過每一個(gè)發(fā)光二極管的電流都是相同的，這樣發(fā)光二極管看起來亮度就是一樣的了。（5）焊接溫度：260度左右；焊接時(shí)間：5S左右。（6）表面上有保護(hù)膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕下來。（7）Protel DXP中的數(shù)碼管：數(shù)碼管是共陽(yáng)還是共陰可以用指針萬用表可以測(cè)出來,方法是用黑表筆接任意一個(gè)腳,假設(shè)這個(gè)腳為共陽(yáng)的,然后用紅表筆測(cè)量其它腳,如果數(shù)碼管亮,表示這個(gè)腳為公共端,且這個(gè)數(shù)碼管為共陽(yáng)的,反之則反。還有在PROTEL DXP 中的兩種型號(hào) DPY-Amber-CC是共陰，DPY-Amber-CA是共陽(yáng)。DPY-Blue-CC、DPY-Blue-CA等依此類推。共陽(yáng)極