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數(shù)字管的工作原理及編碼顯示界面分析
文章出處：xinen 人氣：發(fā)表時(shí)間：2020-04-03 10:37
數(shù)字管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)字管的原理是通過(guò)單片機(jī)的i/o端口驅(qū)動(dòng)數(shù)字管的各段碼，并點(diǎn)亮不同的段碼，以便字符顯示我們所需的數(shù)字。
數(shù)字管是一種低成本、簡(jiǎn)單易用的裝置，可以顯示所有可用數(shù)字的參數(shù)，如時(shí)間、日期、溫度等。廣泛應(yīng)用于家用電器，特別是家用電器，如顯示器、空調(diào)、熱水器、冰箱等。大多數(shù)熱水器使用數(shù)字管和其他電器使用液晶顯示器和熒光屏。
數(shù)字管也叫LED數(shù)字管，不同行業(yè)的人對(duì)數(shù)字管的名稱(chēng)不同，是同一產(chǎn)品。數(shù)字管可分為七段數(shù)字管和八段數(shù)字管，八段數(shù)字管可分為七段數(shù)字管和八段數(shù)字管。
數(shù)字管，工作原理
常用的LED顯示器是LED狀態(tài)顯示器(稱(chēng)為L(zhǎng)ED二極管)、LED七階段顯示器(稱(chēng)為數(shù)字管)和LED16階段顯示器。發(fā)光二極管可顯示系統(tǒng)狀態(tài)顯示行系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)字管用于數(shù)字顯示16段字符顯示。
數(shù)字管結(jié)構(gòu)
數(shù)字管由八個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）組成，可用于顯示數(shù)字09，表示f、h、l、p、r、u、y、符號(hào)和小數(shù)點(diǎn)。
數(shù)字管的圖形結(jié)構(gòu)如下所示。數(shù)字管分為普通陰極和普通陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。
數(shù)字管，工作原理
數(shù)字管的原理
共陽(yáng)極數(shù)字管八個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起。公共陽(yáng)極通常連接到一個(gè)高層（通常連接到電源），其他銷(xiāo)連接到驅(qū)動(dòng)電路的輸出端。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，端部連接的場(chǎng)被打開(kāi)并點(diǎn)燃。各種數(shù)字或字符可不同組合顯示不同的數(shù)字或字符。此時(shí),傳動(dòng)電路必須能吸收額定帶通電流,并根據(jù)外部電源和額定帶通電流確定相應(yīng)的限制電阻。
普通陰極數(shù)字管的八個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一起。通常，公共陰極連接到一個(gè)低電平（一般接地），其他引腳被驅(qū)動(dòng)到電路的輸出端。當(dāng)分段驅(qū)動(dòng)電路的輸出為高電平時(shí)，通過(guò)端子連接的電場(chǎng)被打開(kāi)和點(diǎn)亮，根據(jù)光場(chǎng)的不同組合可以顯示不同的數(shù)字或字符。此時(shí),分段驅(qū)動(dòng)電路必須提供額定帶通電流,并根據(jù)外部電源和額定帶通電流確定相應(yīng)的限制電阻。
數(shù)字管驅(qū)動(dòng)器
直流驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)字管的每個(gè)部分由單片機(jī)的i/o端口驅(qū)動(dòng)，或者由譯碼碼如bcd碼2-解碼器驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)在于程序簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)在于I/O端口占用更多。
動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)是通過(guò)時(shí)變旋轉(zhuǎn)控制每個(gè)數(shù)字管的端部，從而控制每個(gè)數(shù)字管。所有數(shù)字管的8個(gè)顯示筆劃連接到名稱(chēng)a、b、c、d、e、f、g、dp的同一端，每個(gè)數(shù)字管的公極電路附加通過(guò)位控制電路。通過(guò)位控制電路由獨(dú)立的i/o線控制。當(dāng)單片機(jī)輸出相同的數(shù)字時(shí)，數(shù)字管接收相同的數(shù)字，但是數(shù)字管將顯示形狀，這取決于單片機(jī)對(duì)通過(guò)位終端電路的控制，因此我們只需打開(kāi)所需要顯示的數(shù)字管的選擇控制，這個(gè)位就會(huì)顯示形狀，而不可選的數(shù)字管將不亮。
數(shù)字管字符編碼
為了使數(shù)字管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字符,必須使段數(shù)據(jù)端口輸出相應(yīng)的字體編碼。與圖1(a)相，每個(gè)字符的定義是：數(shù)據(jù)行D0對(duì)應(yīng)于一個(gè)字段，D1對(duì)應(yīng)于一個(gè)字段。例如，使用普通陽(yáng)極數(shù)字管，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)光數(shù)據(jù)為0，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)暗數(shù)據(jù)為1；使用普通陰極數(shù)字管，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)暗數(shù)據(jù)為0，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)亮數(shù)據(jù)為1。顯示0時(shí)，普通陽(yáng)極數(shù)字管的字體大小應(yīng)為：11000000b（i.e.c0h）；普通陰極數(shù)字管的字體大小應(yīng)為：00111111b（i.e.3fh）。以這種方式。
靜態(tài)顯示接口
靜態(tài)顯示是指數(shù)字管顯示字符時(shí)相應(yīng)的發(fā)光二極管的恒導(dǎo)或恒斷。在這種顯示方式下，每個(gè)數(shù)字管是相互獨(dú)立的，公共端是固定接地（共陰極）或連接電源（共陽(yáng)極）。每個(gè)數(shù)字管的8個(gè)字段連接到一個(gè)8位的i/o端口地址，只要i/o端口有代碼輸出，相應(yīng)的字符就會(huì)顯示，并保持不變，直到i/o端口輸出新的分段代碼。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流可以得到較高的亮度，較少的cpu時(shí)間，編程簡(jiǎn)單，易于監(jiān)控，但它占用了較多的端口線路，復(fù)雜的硬件電路，成本高，只適用于較少的顯示位。
動(dòng)態(tài)顯示接口
動(dòng)態(tài)顯示是一種單位旋轉(zhuǎn)照明每個(gè)數(shù)字管，這種逐位照明顯示稱(chēng)為位圖掃描。通常,每個(gè)數(shù)字管的分段選擇都是平行的,由8位I/O端口控制;每一位選擇線(公共陰極或陽(yáng)極)都由另一個(gè)I/O線控制。為了使數(shù)字管的顯示穩(wěn)定,必須采用掃描方法,即一次只選擇一個(gè)數(shù)字管,發(fā)出相應(yīng)的分段代碼,選擇另一個(gè)數(shù)字管,并發(fā)送相應(yīng)的段碼通過(guò)這樣做，可以顯示每個(gè)數(shù)字管要顯示的字符。雖然這些字符在不同的時(shí)間被單獨(dú)顯示，由于視覺(jué)暫停效應(yīng)在人的眼睛，每個(gè)顯示間隔足夠短，使人同時(shí)顯示。
硬件電路比靜態(tài)顯示簡(jiǎn)單,但其亮度低于靜態(tài)顯示,當(dāng)顯示位數(shù)多時(shí),單片機(jī)應(yīng)按順序掃描,占用更多的CPU時(shí)間。
共同問(wèn)題的解釋
恒流驅(qū)動(dòng)和非恒流驅(qū)動(dòng)對(duì)數(shù)字管的影響如下；
顯示效果
由于發(fā)光二極管基本上是電流敏感器件，其正壓降非常分散，并且與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)字管具有良好的亮度均勻性，它需要有恒流，不受溫度和其他因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片必須能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流，實(shí)現(xiàn)顏色差平衡溫度補(bǔ)償。
安全
即使短期電流過(guò)載也可能對(duì)發(fā)光二極管造成永久性損傷，采用恒流驅(qū)動(dòng)電路可以防止電流故障造成大面積損傷。
此外，超大型集成電路具有級(jí)聯(lián)延遲開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)，可以防止后峰電壓對(duì)LED的損壞。超大型集成電路也具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何溫度超過(guò)一定值時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉，并可在控制室內(nèi)看到故障顯示。
亮度一致性問(wèn)題是行業(yè)中常見(jiàn)的問(wèn)題。
影響連貫性的主要因素有兩個(gè)。
首先是原材料芯片的選擇，第一是使用數(shù)字管時(shí)的控制。
1.原材料芯片的vf、亮度和波長(zhǎng)均為正態(tài)分布，即使芯片經(jīng)過(guò)篩選，其vf、亮度和波長(zhǎng)都在很小的范圍內(nèi)，產(chǎn)品在一定范圍內(nèi)，結(jié)果是亮度不一致。
2.確保數(shù)字管亮度相同的最佳方法,選擇控制方法的最佳方法是恒流控制。例如，恒壓控制會(huì)導(dǎo)致不同水平的vf，所以亮度不同。
當(dāng)然，這兩個(gè)條件是互補(bǔ)的。
如何測(cè)量數(shù)字管針，分普通陰和普通陽(yáng)？
尋找公共陰陽(yáng)：首先，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)電源（3到5v）和一個(gè)阻力1k（幾百歐元），vcc連接任何兩英尺的gnd，有很多組合，但總是有一個(gè)ledwills發(fā)光，找到一個(gè)是足夠的，然后gnd不移動(dòng)，vcc（一個(gè)系列阻力）觸摸腳的其余部分，如果有更多的led（通常8），它是一個(gè)總的陰。相反，使用VCC，GND一個(gè)接觸其余的腳，如果有多個(gè)LED（通常是8），它是相同的。也可以直接使用數(shù)字萬(wàn)用表，紅色手表筆是電源的正極，黑色手表筆是電源的負(fù)極。
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