數(shù)碼管的工作原理、靜態(tài)顯示及動(dòng)態(tài)顯示

3.1 數(shù)碼管工作原理

數(shù)碼管是一種利用LED的顯示器件，普通的數(shù)碼管在內(nèi)部集成了八個(gè)數(shù)碼管，分別組成了對(duì)應(yīng)的段，由于數(shù)字只需要七個(gè)段就可以，所以有的數(shù)碼管內(nèi)部只有七段，稱為七段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管的多余的段被用在小數(shù)點(diǎn)上，形成了可以顯示小數(shù)點(diǎn)數(shù)據(jù)的顯示器件。

根據(jù)數(shù)碼管內(nèi)部的連接方式，所以數(shù)碼管又分為共陽(yáng)數(shù)碼管（低電平點(diǎn)亮）與共陰數(shù)碼管（高電平點(diǎn)亮），共陽(yáng)數(shù)碼管內(nèi)部是將所有LED的正極接在一起組成的公共端接電源+5V，只需要控制對(duì)應(yīng)的LED負(fù)極就可以顯示數(shù)字， 所以共陽(yáng)級(jí)低電平才能點(diǎn)亮，共陰極與共陽(yáng)級(jí)剛好相反，共陰極數(shù)碼管內(nèi)部將LED的負(fù)極接在一起形成公共端接地 0V，只需要控制對(duì)應(yīng)的LED正極就能夠顯示數(shù)字，所以共陰極數(shù)碼管高電平點(diǎn)亮。共陽(yáng)極數(shù)碼管與共陰極數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。

由于數(shù)碼管內(nèi)部同樣是LED組成的，所以理論上需要在每個(gè)LED上加一個(gè)限流電阻，限流電阻的取值在100~330Ω上。

所謂的數(shù)碼管段碼的實(shí)質(zhì)就是利用單片機(jī)一組端口驅(qū)動(dòng)八個(gè)LED，只要能點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED，那么數(shù)字就會(huì)顯示出來，所以段碼是一些二位16進(jìn)制組成的數(shù)據(jù)，常用的數(shù)碼管接法計(jì)算出來的段碼如下表所示。

3.2 數(shù)碼管的靜態(tài)顯示

3.2.1 原理圖

3.2.2 例程分析

這段例程和GPIO實(shí)驗(yàn)中的總線輸出操作部分的代碼是一樣的，唯一的區(qū)別就是29行，數(shù)組里面的數(shù)據(jù)改成了之前上面的段碼，因?yàn)樵韴D中數(shù)碼管采用了Dp接單片機(jī)最高位的連接方式，選用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，所以這個(gè)數(shù)據(jù)可以直接從表里面獲取。

3.3 數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示

3.3.1 動(dòng)態(tài)顯示原理

1位數(shù)碼管只能顯示1位數(shù)字，但是如果需要顯示多位數(shù)字就需要多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)工作，這也是數(shù)碼管的缺點(diǎn)，那就是顯示的數(shù)字越多，數(shù)碼管就越多，占用的端口也就越多，那么，彌補(bǔ)這種缺點(diǎn)的方法就是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是依次向每位數(shù)碼管送出字形碼的同時(shí)控制公共端的電平，每一位數(shù)碼管之間利用延時(shí)程序進(jìn)行延時(shí)，當(dāng)延時(shí)程序非常短時(shí)，由于發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，此時(shí)我們的人眼就分辨不出位與位之間有延時(shí)存在，此時(shí)就感覺各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。

所謂視覺暫留現(xiàn)象即視覺暫停現(xiàn)象（Persistenceofvision，Visualstayingphenomenon，durationofvision）又稱“余暉效應(yīng)”，1824年由英國(guó)倫敦大學(xué)教授皮特‘馬克’羅葛特在他的研究報(bào)告《移動(dòng)物體的視覺暫留現(xiàn)象》中最先提出：人眼在觀察景物時(shí)，光信號(hào)傳入大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時(shí)間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。

下圖所示是一個(gè)2位的數(shù)碼管結(jié)構(gòu)。

3.3.2 原理圖

3.3.3 例程分析

第28行：建立一個(gè)一維數(shù)組存儲(chǔ)數(shù)碼管的段碼，由于原理圖中的數(shù)碼管是共陽(yáng)極數(shù)碼管，且DP接P0最高位，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出數(shù)碼管的段碼

第29行：數(shù)碼管控制端口，由于兩個(gè)數(shù)碼管的公共端接在了P2.0和P2.1，所以先給P2.0加高電平，P2.1加低電平，將段碼顯示在第一個(gè)數(shù)碼管，經(jīng)過一段時(shí)間后，將P2.0加低電平，P2.1加高電平，更新段碼顯示在第2個(gè)數(shù)碼管上

第32行：P2先控制數(shù)碼管的公共端，選中第1個(gè)數(shù)碼管

第33行：P0送入段碼，顯示在第1個(gè)數(shù)碼管上

第34行：延時(shí)等待一段時(shí)間，達(dá)到視覺暫留的目的

第36行：P2再控制數(shù)碼管的公共端，選中第2個(gè)數(shù)碼管

第37行：P0送入段碼，顯示在第2個(gè)數(shù)碼管上

第38行：延時(shí)等待一段時(shí)間，達(dá)到視覺暫留的目的