几款常用显示器件，你敢说你都认识吗？

2017-1-12 13:24 1676 0

摘要: 我们学习研究Arduino、树莓派或者其他控制器时，一般进行的第一个实验就是点亮LED。在数字逻辑中，单个LED只能控制亮或灭,也就是对应呈现1和0两种状态，表达的信息十分有限。但将8个LED按照一定顺序排列、呈“8”字 ...

我们学习研究Arduino、树莓派或者其他控制器时，一般进行的第一个实验就是点亮LED。在数字逻辑中，单个LED只能控制亮或灭,也就是对应呈现1和0两种状态，表达的信息十分有限。但将8个LED按照一定顺序排列、呈“8”字型封装在一起，便组成了常见的LED数码管。

数码管的外观

每一个组成“8”字形的LED，我们称之为“段”，一般而言，数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，一段就对应一个LED，八段数码管比七段数码管多一个LED，也就是多一个小数点（DP），这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的内容，八段数码管的每段按照一定的顺序标注为"a,b,c,d,e,f,g,dp "。当然有些LED数码管会按照实际需要增加“段”或减少“段”。在应用中，可以将多个数码管封装在一起，每组所包含的数码管个数称之为“位”，常见的封装形式有1位、2位、4位、6位、8位等。

LED数码管的“段”

LED数码管按照内部结构分为两大类，一类是共阴极接法，另一类是共阳极接法。以八段数码管为例，共阴极就是8个LED共用一个电源的负极，高电平点亮，共阳极就是8个LED共用一个电源的正极，也就是低电平点亮。只要控制其中各段LED的亮灭，即可显示相应的数字、字母或符号。

LED数码管要正常显示，就要用控制器或驱动电路来驱动数码管的各个段，从而显示出我们需要的数字、字母等，根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

数码管静态驱动显示时，每个数码管的每一个段码都由控制器的一个I/O口进行驱动，或者使用特定的转换器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多。要知道一个Arduino UNO控制器可用的数字I/O口只有14个，而使用I/O口多的控制器无疑会增加成本。所以实际应用时必须依靠驱动器进行驱动，这也增加了硬件电路设计的复杂性。

数码管动态驱动显示是应用最为广泛的一种显示方式，是将所有数码管的相同名字的段连在一起，共同连接一个I/O口，而每个数码管的“位”选通由各自独立连接的I/O口控制。当控制器输出字形码时，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，取决于控制器对“位”选通端电路的控制，所以我们只要打开需要显示的数码管的“位”选通端，这一位就会显示出字形，没有选通的数码管也就不会亮。

通过分时轮流控制各个LED数码管的“位”端，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，由于人眼的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的感觉就是一组同时显示的稳定数据，不会出现闪烁。动态显示的效果和静态显示是一样的，但动态显示能够节省大量的I/O口，并且每一时刻只会有一只数码管点亮，因而功耗更低。

4位LED数码管的动态显示接线方法

虽然动态驱动LED数码管能够节省控制器I/O资源，但我们还是希望有更加便捷的使用方式，那就是将LED数码管与驱动芯片集成在一起，使用特定的通讯协议与控制器进行连接通讯。比如SPI LED 数码管扩展显示模块，除去电源正负极引脚，只需与控制器的3个I/O引脚相连接，编写程序即可实现显示功能，如图所示就是使用了SPI数码管显示模块搭建的“定时炸弹”。