数码管.docx
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数码管
我的学习积累之数码管
数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。
颜色有单红、黄、蓝、绿、白、七彩效果。
有数字“8”型的、“米”字型的等等(如图1目前一些厂家生产的各类数码管)。
图1数码管
数码管样式虽然很多,但只要掌握一种类型数码管的使用了,其他类型的基本上使用原理都大致相同。
例数字型的数码管。
数字型数码管的分类:
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管(如图2)。
图2数码管的共阴与共阳
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+5V,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。
数码管的使用:
使用数码管时,首先要识别是共阴型的还是共阳型,这可以通过测量它的管脚,找公共共阴和公共共阳:
首先,我们找个电源(3到5伏)和1个1K(几百欧的也行)的电阻,VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多,但总有一个LED会发光的,找到一个就够了,然后GND不动,VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个)亮,那它就是共阴的了。
相反用VCC不动,GND逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个)亮,那它就是共阳的。
还可以直接用数字万用表,同测试普通半导体二极管一样。
出数码管的正反向电阻值。
对于共阴极的数码管,红表笔接数码管的“-”,黑表笔分别接其他各脚。
测共阳极的数码管时,黑表笔接数码管的vDD,红表笔接其他各脚。
红表笔是电源的正极,黑表笔是电源的负极。
然后还要清楚共阴数码管和共阳数码管各自的管脚分布(如图3)。
图3数码管引脚图
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,驱动电路有多种类型,需要根据实际需要的情况进行设计。
这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种,共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com,而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点);共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com,而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点),如下图所示。
图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应,通过控制各个LED的亮灭来显示数字。
这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种,共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com,而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点);共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com,而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点),如下图所示。
图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应,通过控制各个LED的亮灭来显示数字。
那么,实际的数码管的引脚是怎样排列的呢?
对于单个数码管来说,从它的正面看进去,左下角那个脚为1脚,以逆时针方向依次为1~10脚,左上角那个脚便是10脚了,上面两个图中的数字分别与这10个管脚一一对应。
注意,3脚和8脚是连通的,这两个都是公共脚。
还有一种比较常用的是四位数码管,内部的4个数码管共用a-dp这8根数据线,为人们的使用提供了方便,因为里面有4个数码管,所以它有4个公共端,加上a-dp,共有12个引脚,下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图(共阳的与之相反)。
引脚排列依然是从左下角的那个脚(1脚)开始,以逆时针方向依次为1~12脚,下图中的数字与之一一对应。
那么,实际的数码管的引脚是怎样排列的呢?
对于单个数码管来说,从它的正面看进去,左下角那个脚为1脚,以逆时针方向依次为1~10脚,左上角那个脚便是10脚了,上面两个图中的数字分别与这10个管脚一一对应。
注意,3脚和8脚是连通的,这两个都是公共脚。
还有一种比较常用的是四位数码管,内部的4个数码管共用a-dp这8根数据线,为人们的使用提供了方便,因为里面有4个数码管,所以它有4个公共端,加上a-dp,共有12个引脚,下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图(共阳的与之相反)。
引脚排列依然是从左下角的那个脚(1脚)开始,以逆时针方向依次为1~12脚,下图中的数字与之一一对应。
数码管的几种驱动方式
数码管的显示方式可以分为动态和静态的。
动态的也叫扫描方式,是利用发光二极管的余辉效应和人眼的视觉暂留效应来实现的,只要在在一定时间内数码管的笔段亮的频率够快,人眼就看不出闪烁,一般外围硬件较少,但是对单片机资源耗用巨大。
静态的也较锁存方式,单片机送出数据后控制外围锁存器件锁存数据,这样数码管笔段里的电流不变,数码管稳定显示,这样单片机可以干别的活不用管数码管了。
这种方案的优点是对单片机的P口资源和时间耗用很少,但是数码管的外围辅助电路复杂。
使用专门的驱动IC,单片机发送完数据就控制锁存,由芯片完成数码管动态扫描显示,一般使用串行接口,占用单片机资源最少,而且数码管还能实现左右循环移动等效果,显示稳定,消隐效果比较好。
下面分别结合这些芯片归纳一下数码管的驱动方案。
1、不需要芯片的驱动方式,扫描显示
这种方式a~g和DP一共8根线分别占用单片机8个端口线,一般是一整个P口,然后有几位数码管就另外需要几个控制线作为片选。
对于MCU的时间占用几乎是全时的,如果没有其他的任务或者其他的任务耗用时间很少可以考虑这种显示方式,比如时钟、温度计等等。
2、74HC164
这是一片带锁存的串入并出芯片,需要占用单片机的2或3根线,MR为输出状态清除,本身驱动电流不大,驱动LED需要另外加三极管或者驱动芯片。
如果需要多位驱动,一般使用74HC138这样的译码器进行快速线选,一样实现扫描显示,对单片机端口的耗用比较少,但是因为是扫描方式所以对单片机时间耗用还是全时的。
3、串行驱动MAX7219
按说这是驱动LED数码管最理想的一个芯片了,从典型应用电路上看外围元件极少,直接驱动,最吸引人的是使用了串行接口,只要三根线就可以驱动多大8位的数码管,而且可以送数据后就不用管了,自己消零消隐,可惜的就是太贵了,市场价都在20多RMB以上,比起LS164的一块多钱显得不合算。
另外有用过整个IC朋友说,如果有的地方考虑的不周全,很容易出现显示崩溃问题,必须重新上电才可以解决,我没有用过没有发言权,只是提个醒儿,呵呵。
4、串行驱动HD7279、BC7281、ZLG7289、ZLG7290、WH8280
这几个芯片都是采用串口通信的,基本上和MAX7219作用差不多,而且还带有8*8的键盘接口(键盘输入的时候,从串口输出键盘编码供单片机读取),价格相对也便宜,一般在10元左右,一般来说可以接受了,毕竟可以省太多的外围电路和单片机资源。
HD7279也是采用锁存数据加扫描显示方式的,其他的不清楚。
另外多说一句,有的朋友说这些芯片工作电压不要超过5.5V,否则容易烧掉,也就是电压适应范围还比较窄。
ZLG7289B是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的,具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位共阴式数码管(或64只独立LED)的智能显示驱动芯片,该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵,单片即可完成LED显示﹑键盘接口的全部功能,该芯片经过了多年的验证,现正式转化为ASIC芯片,一次性流片成功,让您使用无忧!
。
ZLG7289B内部含有译码器,可直接接受BCD码或16进制码,并同时具有2种译码方式,此外,还具有多种控制指令,如消隐﹑闪烁﹑左移﹑右移﹑段寻址等。
ZLG7289B具有片选信号,可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
ZLG7290键盘/LED驱动器是周立功公司针对仪器仪表行业的需要自行研制的一款芯片。
该芯片能自动完成8位LED数码管的动态扫描和(最多)64按键检测扫描,大大减轻单片机的用于显示/键盘的工作时间和程序负担,可使集中资源用于信号的检测和控制。
由于采用I2C总线方式使得芯片与单片机间的通讯只用2个I/O口便可完成,节省了单片机有限的口资源。
该芯片为工业级芯片,抗干扰能力强,在工业测控中已有大量应用。
特点
I2C串行接口,提供键盘中断信号,方便于处理器接口;
可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键;
可控扫描位数,可控任一数码管闪烁;
提供数据译码和循环,移位,段寻址等控制;
8个功能键,可检测任一键的连击次数;
无需外接元件即直接驱LED,可扩展驱动电流和驱动电压;
提供工业级器件,多种封装形式PDIP24,SO24。
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