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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
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