LED數(shù)碼管知識介紹,LED Introduction

什么是led數(shù)碼管

LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封在在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED數(shù)碼管根據(jù)LED 的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。右圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下頁將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片

圖1 這是一個7段兩位帶小數(shù)點 10引腳的LED數(shù)碼管

圖2 引腳定義 每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 DP是小數(shù)點

LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。

A、靜態(tài)顯示驅(qū)動：
靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O埠進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進位解碼器解碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O埠來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的 I/O埠才32個呢。故實際應(yīng)用時必須增加解碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復(fù)雜性。

B、動態(tài)顯示驅(qū)動：
數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。

透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O埠，而且功耗更低。

恒流驅(qū)動與非恒流驅(qū)動對LED數(shù)碼管的影響主要有以下幾點：

1、顯示效果：
由于LED基本上屬于電流敏感元件，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(shù)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，當溫度變化時驅(qū)動晶片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流的大小以實現(xiàn)色差平衡溫度補償。
2、安全性：
即使是短時間的電流超載也可能對發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動電路后可防止由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。
另外，我們所采用的超大型積體電路還具有級聯(lián)延時開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極體的損害。超大型積體電路還具有熱保護功能，當任何一片的溫度超過一定值時可自動關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。

為什么數(shù)碼管亮度不均勻？

有兩個大的因素影響到亮度一致性。一是使用原材料晶片的選取，一是使用數(shù)碼管時采取的控制方式。
1、原材料--LED晶粒的VF和亮度和波長是一個正態(tài)分布，
即使篩選過LED晶粒，VF和亮度和波長已在一個很小的范圍了，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品還是在一個范圍內(nèi)，結(jié)果就是亮度不一致。
2、要保證LED數(shù)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，流過每一個發(fā)光二極體的電流都是相同的，這樣發(fā)光二極體看起來亮度就是一樣的了。如恒壓控制，則導(dǎo)致VF不相同的發(fā)光二極體分到的電流不相同，所以亮度也不同。當然這兩個條件是相輔相成的。

怎樣測量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽?

找公共共陰和公共共陽，首先，我們找個電源（3到5伏）和不同規(guī)格的電阻，VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用GND不動，VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陰的了。相反用VCC不動，GND 逐個碰剩下的腳，如果有多個LED（一般是8個），那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)位萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。

圖3 7段1位10腳位的LED數(shù)碼管內(nèi)部接線圖 A為共陽極接法 B為共陰極接法

圖4 7段2位10腳位的LED數(shù)碼管內(nèi)部接線圖 共陰極接法

圖5 7段2位18腳位的LED數(shù)碼管內(nèi)部接線圖 共陽內(nèi)部引腳圖

圖6 7段4位LED數(shù)碼管內(nèi)部接線圖

圖7 7段4位12腳位的LED數(shù)碼管內(nèi)部接線圖 共陽極內(nèi)部引腳圖

注：這與帶冒號的時鐘LED的接法是不一樣的。

8×8點17.5 mm (0.69 英寸)共陰單色LED點陣模塊內(nèi)部引腳圖

8×8點47.8 mm (1.88 英寸) 共陰三基色LED點陣模塊內(nèi)部引腳圖