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　　數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。

1 實(shí)物參照圖

2 原理圖

一、數碼管的分類(lèi)

　　數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數碼管和共陰極數碼管。共陽(yáng)數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數碼管。共陽(yáng)數碼管在應用時(shí)應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應字段就點(diǎn)亮。當某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應字段就不亮。。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時(shí)應將公共極COM接到地線(xiàn)GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應字段就點(diǎn)亮。當某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應字段就不亮。

二、數碼管的驅動(dòng)方式

　　數碼管要正常顯示，就要用驅動(dòng)電路來(lái)驅動(dòng)數碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。

　　1. 靜態(tài)顯示驅動(dòng)：靜態(tài)驅動(dòng)也稱(chēng)直流驅動(dòng)。靜態(tài)驅動(dòng)是指每個(gè)數碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機的I/O端口進(jìn)行驅動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅動(dòng)。靜態(tài)驅動(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，如驅動(dòng)5個(gè)數碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來(lái)驅動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應用時(shí)必須增加譯碼驅動(dòng)器進(jìn)行驅動(dòng)，增加了硬件電路的復雜性。

　　2. 動(dòng)態(tài)顯示驅動(dòng)：數碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅動(dòng)是將所有數碼管的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)數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線(xiàn)控制，當單片機輸出字形碼時(shí)，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數碼管會(huì )顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數碼管就不會(huì )亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數碼管的的COM端，就使各個(gè)數碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數碼管的點(diǎn)亮時(shí)間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實(shí)際上各位數碼管并非同時(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定的顯示數據，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，能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。

三、數碼管參數

　　8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為0.25-20英寸。
　　長(cháng)*寬*高：長(cháng)——數碼管正放時(shí)，水平方向的長(cháng)度；寬——數碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(cháng)度；高——數碼管的厚度。
　　時(shí)鐘點(diǎn)：四位數碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。

四、數碼管應用

　　數碼管是一類(lèi)顯示屏，通過(guò)對其不同的管腳輸入相對的電流會(huì )使其發(fā)亮，從而顯示出數字。
　　能夠顯示、時(shí)間、日期、溫度等所有可用數字表示的參數。
　　由于它的價(jià)格便宜，使用簡(jiǎn)單，在電器，特別是家電領(lǐng)域應用極為廣泛：空調、熱水器、冰箱等等。
　　絕大多數 水器用的都是數碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。

1. 數碼管使用的電流與電壓

　　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。
　　電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數量是多少？當紅色時(shí)，使用1.9V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數；當綠色時(shí)，使用2.1V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數。

2. 恒流驅動(dòng)與非恒流驅動(dòng)對數碼管的影響

　?、?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，當溫度變化時(shí)驅動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調節輸出電流 的大小以實(shí)現色差平衡溫度補償。

　?、?安全性：
　　即使是短時(shí)間的電流過(guò)載也可能對發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅動(dòng)電路后可防止 由于電流故障所引起的數碼管的大面積損壞。
　　另外，我們所采用的超大規模集成電路還具有級聯(lián)延時(shí)開(kāi)關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極管的損害。
　　超大規模集成電路還具有熱保護功能，當任何一片的溫度超過(guò)一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內看到故障顯示。

3. 為什么數碼管亮度不均勻

　　關(guān)于亮度一致性的問(wèn)題是一個(gè)行業(yè)內的常見(jiàn)問(wèn)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，一是使用數碼管時(shí)采取的控制方式。

　?、?原材料--芯片的VF和亮度和波長(cháng)是一個(gè)正態(tài)分布，即使篩選過(guò)芯片，VF和亮度和波長(cháng)已在一個(gè)很小的范圍了，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品還是在一個(gè)范圍內,結果就是亮度不一致。

　?、?要保證數碼管亮度一樣，在控制方式選取上也有差別

　　最好的辦法是恒流控制，流過(guò)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(lái)亮度就是一樣的了。如恒壓控制，則導致VF不相同的發(fā)光二極管分到的電流不相同，所以亮度也不同。當然以上二個(gè)條件是相輔相成的。

4. 怎樣測量數碼管引腳，分共陰和共陽(yáng)

　　找公共共陰和公共共陽(yáng)：首先，我們找個(gè)電源（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)），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)），那它就是共陽(yáng)的。也可以直接用數字萬(wàn)用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。

5.數碼管的驅動(dòng)

共陽(yáng)的數碼管，公共端可以用9012驅動(dòng)；共陰的數碼管，公共端可以用9013驅動(dòng)。

小尺寸的數碼管每段只要一個(gè)LED，壓降大概1.8V，也就是說(shuō)只要電壓大于1.8V就可以點(diǎn)亮；大尺寸的數碼管每段有多個(gè)LED串聯(lián)組成，所以壓降比較高，具體壓降要看尺寸（例如，9cm左右的數碼管要9V以上電壓才能點(diǎn)亮）。要注意LED是電流型器件，電流不能過(guò)高，10mA左右就夠了。

當數碼管顯示數字8時(shí)需要的功率最大，若驅動(dòng)功率不足，則不會(huì )顯示數字8。此問(wèn)題的解決辦法是減小數碼管上的限流電阻阻值以增大驅動(dòng)電流。