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共阴共阳led数码管的接线区别与显示原理

文章出处: 人气:发表时间:2020-08-01 15:39

常见的led数码管由七个条状和一个点状发光二极管管芯制成, 叫七段数码管如下图所示, 根据其结构的不同, 可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。 根据管脚资料, 您可以判断使用的是何种接口类型.

led数码管的外形及内部结构图

(LED 数码管引脚图1)

 LED 数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似, 只是正向压降较大, 正向电阻也较大。 在一定范围内, 其正向电流与发光亮度成正比。 由于常规的数码管起辉电流只有 1~2 mA, 最大极限电流也只有 10~30 mA, 所以它的输入端在 5 V 电源或高于 TTL 高电平(3. 5 V) 的电路信号相接时, 一定要串加限流电阻, 以免损坏器件。

1,数码管使用的电流与电压

电流: 静态时, 推荐使用 10-15mA; 动态时, 16/1 动态扫描时, 平均电流为 4-5mA, 峰值电流 50-60mA。

电压: 查引脚排布图, 看一下每段的芯片数量是多少? 当红色时, 使用 1. 9V 乘以每段的芯片串联的个数; 当绿色时, 使用 2. 1V 乘以每段的芯片串联的个数。

2,怎样测量数码管引脚, 分共阴和共阳?

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(几百的也欧的也行) 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, , 然后用 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) , 那它就是共阴的了。

 3,数码显示原理

3.1. LED 显示器的结构与原理

LED 数码显示器是由若干个发光二极管组成的, 当发光二极管导通时, 相应的点或线段发光, 将这些二极管排成一定图形, 控制不同组合的二极管导通, 就可以显示出不同韵字形。单片机应用系统中常用的 LED 显示器为七段显示器, 再加上有一个小数点, 因此也可把它称为八段显示器。 结构形式有共阴极和共阳极两种, 它的结构图1所示。

共阴极是把所有发光二极管的阴极连起来, 通常接地, 通过控制每一只发光二极管的阳极电平来使其发光或熄灭, 阳极为高电平发光, 为低电平熄灭;

共阳极是把所有发光二极管的阳极连起来,通常为高电平(如+5V) , 通过控制每一只发光二极管的阴极电平来使其发光或熄灭, 阴极为低电平发光, 为高电平熄灭。 图 1(c) 当中的 com 端在应用时作为位选端, 8 只发光二极 管被分成两组, 所以有两个 com 端, 在使用时把它们并联起来。必须注意的是, 在图中的电阻并非是数码管内部就有的电阻, 它们是需外接的限流电阻, 如果不限流将造成发光二极管的烧毁。 限流电阻的取值一般使流经发光二极管的电流在10~20mA, 由于高亮度数码管的使用, 电流还可以取得小一些。

3.2. 数码管段选码

为了在 LED 显示器上显示某个字符, 必须在它的 8 位段选线上加上相应的电平组合, 即一个 8 位数据, 这个数据就叫该字符的段选码。 通常用的段选码的编码规则如下所示。



代码位与各段发光二极管的对应关系表
代码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
显示段 dp g  f  C  b  a


忽略小数点的七段 LED 显示器的段选码如下表 所示。 表中是不带小数点的字段选码,读者很容易得到带小数点的字段选码。

七段 LED 显示器段选码目录图
七段 LED 显示器段选码表

(七段 LED 显示器段选码表图)


 4,静态显示技术

静态显示就是当led数码管显示某一字符时, 相应的发光二极管连续恒定地处于点亮或熄灭状态, 直到更换显示内容为止。 采用这种显示方式占用的硬件资源多, 以七段 LED显示器为例, 如果用软件进行字段译码, 每显示一个字符就需要一个锁存器, 如果用硬件进行字段译码, 每显示一个字符就需要一个锁存译码器。 静态显示的数码管由于连续地工作,因此功耗大, 但程序简单, 亮度高。 随着高亮度数码管的出现, 动态显示同样可以达到很好的显示效果, 所以在多数应用情况下, 特别是显示位数比较多的情况下, 不会采取静态显示方式, 而采取动态显示方式。
下面举一个例子:
如图 4. 1所示, 单片机 P2 口通过 74LS245 驱动后接一只共阴极数码管, 每一段都串有限流电阻, 让其循环显示 0~9, 每个数字停留显示的时间为 0. 1s。

 LED数码管静态显示原理图

图 4. 1 LED 数码管静态显示原理图

程序清单如下:

0RG 0030H
DISP0: MOV DPTR, #SEG ; 字段码首地址
DISPl: CLR A ; 从 0 开始显示
MOV R2, 样 0AH ; 显示计数器
DISP2: MOVC A, @A+DPTR ; 查字符段选码
MOV P2, A ; 从 P2 口输出显示
MOV R3, #0AH ; 停留 0. 1s
DISP3: ACALL Dl0MS
DJNZ R3. DISP3
INC A
DJNZ R2, DISP2
AJMP DISPl ; 又从 0 开始显示
D10MS: MOV R7, #14H ; 10ms 延时子程序
DLY: MOV R6, #0F8H
DLYl: DJNZ R6, DLYl
DJNZ R7, DLY
RET
SEG: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H
DB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH
FNn

4. 2. 动态显示技术

在多位 LED 显示时, 为了降低成本和功耗, 将所有位的段选线并联起来, 由一个 8位口控制, 由另一个端口进行显示位的控制。 但是, 由于段选线是公用的, 要让各位数码管显示不同的字符, 就必须采用扫描方式, 即动态扫描显示方式。 首先从段选线上送出字段码,再控制位选线, 字符就显示在指定位置上, 持续 1。 5ms 时间, 然后关闭所有显示; 接下来又送出新的字段码, 按照上述过程又显示在新的位置上, 直到每一位数码管都扫描完为止,即为一个扫描周期。

由于人的视觉停留效应, 因此当扫描周期小到一定程度时, 人就感觉不出字符的移动或闪烁, 觉得每位数码管都一直在显示, 达到一种稳定的视觉效果。动态扫描显示的扫描方式有程序控制扫描和定时中断扫描两种。 程序控制扫描方式要占用许多 CPU 时间, 在计算机的任务较重时, 难以得到很好的效果, 所以在实际应用中常采用定时中断扫描方式, 这种方式是每隔一定时问(如 1 ms) 显示一位数码管, 假设有 8 位数码管, 显示扫描周期为 8ms, 显示效果十分良好。

 LED数码管动态显示原理图
图 4. 2 LED 动态显示电路

下面以定时中断扫描方式为例, 如图 4. 2所示, 在 4 位led数码管上分别显示 1、 2、3、 4。 单片机定时器 T0 定时 lms, 要显示的 4 位数据 1、 2、 3、 4 放到显示缓冲单元 30H 一33H。

程序清单如下:

0RG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH
AJMP INTT0
MAIN: MOV TMOD, #01H ; T0 定时 lms 中断初始化
MOV TL0, #18H
MOV TH0, #0FCH
MOV IE, #82H
SETB TR0
AGAIN: MOV R0, #30H ; 显示缓冲区首地址
MOV R2, #01H ; 显示位控制字
NEXT: MOV A, R2
JB ACC. 3, AGAIN ; 4 位扫描完又重复
SJMP NEXT ; 4 位未完等待显示下一位
INTT0: MOV TL0, #18H ; 重新为定时器赋初值
MOV TH0, #0FCH
MOV Pl, #0FFH ; 关闭所有显示
MOV A, @R0 ; 取显示数字
MOV DPTR. #SEG
MOVC A, @A+DPTR ; 查字段码表的段选码
MOV P2, A ; 输出段选码
MOV A, R2
MOV Pl, A ; 输出位控制字
RL A ; 为显示下一位做准备
MOV R2, A
INC R0
RETI
SEG: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H
DB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH
END

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