单片机与微机应用：LED数码管结构与外形分析

1. LED数码管显示原理

LED数码管：“8”字型，有7段（不包括小数点）或8段（包括小数点），每段对应一个发光二极管，分共阳极和共阴极两种，如图4.2所示。共阳极数码管的阳极连接在一起，接+5 V；共阴极数码管阴极连在一起，接地。

对于共阴极数码管，当某发光二极管阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应段被显示。同样，共阳极数码管阳极连在一起，接+5 V，当某个发光二极管阴极接低电平时，该发光二极管被点亮，相应段被显示。

图4.2　8段LED数码管结构及外形图

为使LED数码管显示不同字符，要把某些段点亮，就要为数码管各段提供一字节的二进制码，即字型码（也称段码）。习惯上以“a”段对应字型码字节的最低位。各字符段码如表4.1所示。

表4.1　LED数码管的字型码

如要在数码管显示某字符，只需将该字符字型码加到各段上即可。

例如，某存储单元中的数为“02H”，想在共阳极数码管上显示“2”，需要把“2”的字型码“A4H”加到数码管各段。将欲显示字符的字型码作成一个表（数组），根据显示字符从表中查找到相应字型码，然后把该字型码输出数码管各个段上，同时数码管的公共端接+5 V，此时数码管显示字符“2”。 2. LED数码管的静态显示与动态显示

1）静态显示方式

静态显示方式是指无论多少位LED数码管，都同时处于显示状态。(www.xing528.com)

多位LED数码管工作于静态显示方式时，各位共阴极（或共阳极）连接在一起并接地　 （或接+5 V）；每位数码管段码线（a～dp）分别与一个8位I/O口锁存器输出相连。如果送往各个LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入下一个显示字符段码。静态显示方式显示无闪烁，亮度较高，软件控制较易。

图4.3所示为4位LED数码管静态显示电路，各数码管可独立显示，只要向控制各位I/O口锁存器送相应显示段码，该位就能保持相应的显示字符。在同一时间，每一位显示的字符可各不相同。静态显示方式占用I/O口端口线较多。

图4.3　4位LED静态显示的示意图

2）动态显示方式

显示位数较多时，静态显示所占的I/O口多，这时常采用动态显示。为节省I/O口，通常将所有显示器段码线相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，各显示位公共端分别由另一单独I/O口线控制，如图4.4所示。

图4.4　4位LED数码管动态显示示意图

动态显示就是指单片机向段码线输出欲显示字符的段码。每一时刻，只有一位位选线有效，即选中某一位显示，其他各位位选线都无效。每隔一定时间逐位轮流点亮各数码管（扫描方式），由于数码管余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要控制好每位数码管显示时间和间隔，则可造成“多位同时亮”的假象，达到同时显示效果。

各位数码管轮流点亮的时间间隔（扫描间隔）应根据实际情况决定。发光二极管从导通到发光有一定的延时，如果点亮时间太短，发光太弱，人眼无法看清；时间太长，产生闪烁现象，且此时间越长，占用单片机时间也越多。另外，显示位数增多，也将占用单片机大量时间，因此动态显示实质是以执行程序时间来换取I/O端口的减少。