常见LED数码管

LED数码管(LED Segment Displays)简介

数码管也称LED数码管，是由多个发光二极管封装在一起的“8”字型的器件。

按发光二极管单元连接方式可分为`共阳极数码管`和`共阴极数码管`。

内部连接原理图

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接到高电平，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。

led数码管广泛应用于仪表、时钟、车站、家电等场合。常用段数一般为7段，有的另加一个小数点，当然也可以完全定制。选用时应注意产品尺寸颜色、功耗、亮度、波长等。

驱动电路

数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

静态显示驱动

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，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。

动态显示驱动

数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的显示方式之一.

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，但究竟是哪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。

Arduino控制数码管显示示例

今天实验中要用的数码管型号为：5161AS，是一款0.56英寸的红色共数码管 。

电路原理图

实物引脚

首先需要说明的是：数码管和发光二极管一样，需要添加限流电阻。

限流电阻的具体阻值与数码管击穿电压有关。

加限流电阻的两种方法：

限流电阻接发

当然，各有利弊：

串联在公共端可以节省元件。但数码管显示不同数字时发光亮度不一致(此时电阻分压)，显示小数点Dp时最亮，显示8.时最暗。

在笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"对应引脚上分别串联限流电阻，虽元件消耗较多，但可以保证显示亮度相同。

本次实验选择330Ω限流电阻，和5.0V供电。电路如下：

驱动一个数码管

依据发烟测试原则，咱们通过Arduino从最简单的程序入手，实现显示功能：

/* Main.ino file generated by New Project wizard

* Designer： 禾灮

* Created: 周六 7月 7 2018

* Processor: Arduino Uno

* Compiler: Arduino AVR (Proteus)

*/

// Define Function Prototypes that use User Types below here or use a .h file

//

//设置数码管A接口

int a = 2;

int b = 3;

int c = 4;

int d = 5;

int e = 6;

int f = 7;

int g = 8;

//设置调整变量

unsigned long ChangeTime;

int n;

// Define Functions below here

//

void ClearLEDs(){ //定义ClearLEDs()，其作用是清屏

digitalWrite(a, LOW);

digitalWrite(b, LOW);

digitalWrite(c, LOW);

digitalWrite(d, LOW);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, LOW);

digitalWrite(g, LOW);

}

void PickNumber(int x){ //定义PickNumber(x),其作用是显示数字x

switch(x){

default:

zero();

break;

case 1:

one();

break;

case 2:

two();

break;

case 3:

three();

break;

case 4:

four();

break;

case 5:

five();

break;

case 6:

six();

break;

case 7:

seven();

break;

case 8:

eight();

break;

case 9:

nine();

break;

}

}

void zero(){ //定义数字0

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, HIGH);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, LOW);

}

void one(){ //定义数字1

digitalWrite(a, LOW);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, LOW);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, LOW);

digitalWrite(g, LOW);

}

void two(){ //定义数字2

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, LOW);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, HIGH);

digitalWrite(f, LOW);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void three(){ //定义数字3

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, LOW);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void four(){ //定义数字4

digitalWrite(a, LOW);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, LOW);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void five(){ //定义数字5

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, LOW);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void six(){ //定义数字6

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, LOW);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, HIGH);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void seven(){ //定义数字7

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, LOW);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, LOW);

digitalWrite(g, LOW);

}

void eight(){ //定义数字8

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, HIGH);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void nine(){ //定义数字9

digitalWrite(a, HIGH);

digitalWrite(b, HIGH);

digitalWrite(c, HIGH);

digitalWrite(d, HIGH);

digitalWrite(e, LOW);

digitalWrite(f, HIGH);

digitalWrite(g, HIGH);

}

void ShowLED(int x){ //定义ShowLED(x),其作用是显示数字0~x，每个数字显示时间300ms

n = x;

while(n >= 0){

ClearLEDs();

ChangeTime = millis();

while((millis() - ChangeTime) < 300){

PickNumber(n);

}

n--;

}

delay(1000);

}

void setup(){ // put your setup code here, to run once:

//数码管

pinMode(a, OUTPUT);

pinMode(b, OUTPUT);

pinMode(c, OUTPUT);

pinMode(d, OUTPUT);

pinMode(e, OUTPUT);

pinMode(f, OUTPUT);

pinMode(g, OUTPUT);

ClearLEDs();

}

void loop(){ // put your main code here, to run repeatedly:

ShowLED(9); //所有数码管同时显示数字0~9，每个数字显示时间300ms

}

//——————————————————————————————————————————————————————————————————————————

上面的代码可以让数码管依次显示数字0-9

显示数字8

显示数字6

AVR单片机控制数码管显示示例

为方便起见，下面的实验依旧是基于Arduino开发板

与上文直接通过Arduino IDE编程控制开发板稍有不同的是，在下面实验开始前，需要先看几张图：

ATmega328引脚定义及其对应关系

ATmega328p内部结构

ATmega328p内部结构

ATmega328p引脚

ATmega328p引脚

下面直接贴电路与源码，有注释：

电路连接示意

实验电路原理图

AVR C语言源码：

源码下载地址：

算了，还是不发了吧！自己懂原理了，自己写去！

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禾灮·小楊

2018.07.07