一、 LED數(shù)碼管顯示工作原理

LED數(shù)碼管在許多的數(shù)字系統(tǒng)中作為顯示輸出設(shè)備， 使用非常廣泛。 它的結(jié)構(gòu)是由發(fā)光二極管構(gòu)成的 a、 b、 c、 d、 e、 f 和 g 七段， 并由此得名， 實(shí)際上每個(gè) LED 還有一個(gè)發(fā)光段 dp， 一般用于表示小數(shù)點(diǎn)， 所以也有少數(shù)的資料將 LED 稱(chēng)為八段數(shù)碼管。



LED 內(nèi)部的所有發(fā)光二極管有共陰極接法和共陽(yáng)極接法兩種， 即將 LED 內(nèi)部所有二極管陰極或陽(yáng)極接在一起并通過(guò) com 引腳引出， 并將每一發(fā)光段的另一端分別引 出到對(duì)應(yīng)的引腳， 使用時(shí)以具體型號(hào)的 LED 資料為依據(jù)。 通過(guò)點(diǎn)亮不同的 LED 字段， 可顯示數(shù)字 0，1,┅， 9 和 A， b， C， d， E， F 等不同的字符及自定義一些段發(fā)光代表簡(jiǎn)單符號(hào)。

LED 多數(shù)情況用于顯示十進(jìn)制數(shù)字， 要將 0～9 的數(shù)字用 7 段顯示， 必須將數(shù)字轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED 對(duì)應(yīng)七段碼的信息， 比如， 要顯示“0”， 就是讓 a、 b、 c、 d、 e 和 f段發(fā)光， 顯示“1”，讓 b 和 c 段發(fā)光， 等。 然后根據(jù) LED 是共陰極還是共陽(yáng)極接法確定 LED 各輸入端應(yīng)接邏輯1 還是邏輯 0， 如果是共陽(yáng)接法， 要顯示“0” 時(shí)， a、 b、 c、 d、 e 和 f段就要輸入邏輯 0，共陰極接法則恰巧相反。 也就是說(shuō)， 對(duì)于共陰極和共陽(yáng)極兩種不同的接法， 顯示同一個(gè)字符時(shí)， 對(duì)應(yīng)的顯示段碼是不同的， 互為反碼。

二、 在 LabVIEW 里實(shí)現(xiàn) 8 段 LED 顯示

在 LabVIEW 可以通過(guò)對(duì)邏輯控件的控制來(lái)模擬 LED 顯示。 LabVIEW 中提供了布爾類(lèi)型的顯示控件（LEDs） 包括 Square LED 和 Round LED（如圖所示）。
 

 
LabVIEW 中的控件外觀都是仿照傳統(tǒng)儀器中的相應(yīng)模塊來(lái)設(shè)計(jì)的， 將 LabVIEW 中的Square LED 控件與 8 段 LED 中單段 LED 發(fā)光二極管相類(lèi)比， 可以發(fā)現(xiàn)二者從外觀到原理都極為相似。 因此， 可以使用 LabVIEW 中提供的 LEDs 控件來(lái)模擬 8 段數(shù)碼管顯示。在傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示中， 每個(gè) 8 段數(shù)碼管由 7 個(gè)長(zhǎng)方形發(fā)光二極管來(lái)顯示數(shù)字和字母，用一個(gè)正方形或圓形的發(fā)光二極管來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)。 類(lèi)似的， 在 LabVIEW 中也可以用這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)led數(shù)碼管顯示。

首先， 通過(guò)調(diào)整控件的外觀， 將 7 個(gè) Square LED 在前面板排列成如下所示數(shù)字“8” 的形狀， 并用一個(gè) Round LED來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)， 組成如下圖所示的數(shù)碼管外觀。



led數(shù)碼管各部分 LED 標(biāo)識(shí)如下：



此時(shí)， 在程序的后面板， 可以看到 a-h 八個(gè) LED 控件的顯示變量。 根據(jù)數(shù)碼管顯示的原理， 通過(guò)控制不同 LED 的亮滅， 就可以在數(shù)碼管上顯示不同的內(nèi)容。 在 LabVIEW 中，控制 LED 的變量被稱(chēng)為布爾變量（boolean）， 布爾變量的值為 0 或 1， 當(dāng)將 1 賦給 LED 控件時(shí)， LED 就會(huì)點(diǎn)亮； 當(dāng)將 0 賦給 LED 時(shí)， LED 就會(huì)熄滅。 因此， 只需根據(jù)不同的情況，對(duì)組成數(shù)碼管的各個(gè) LED 送不同的 0 或 1， 就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。

例如， 要顯示數(shù)字“1”， 需要向 LEDb 和 LEDc 寫(xiě) 1， 而向其他 LED 寫(xiě) 0； 要想顯示 2，則需要向 LEDa、 LEDb、 LEDc、 LEDd、 LEDg 寫(xiě) 1， 向其他 LED 寫(xiě) 0； 要想顯示“1.”， 則需要向 LEDb、 LEDc 以及 LEDh 寫(xiě) 1， 向其他 LED 寫(xiě) 0； 類(lèi)似的， 如果想顯示字母“b”，則需要向 LEDc、 LEDd、 LEDe、 LEDfc、 LEDg 寫(xiě) 1， 向其他 LED 寫(xiě) 0； 如果想顯示大寫(xiě)字母“A”， 則需要向除 LEDd 和 LEDh 外的所有 LED 中寫(xiě)入 1。

LabVIEW 中提供了選擇結(jié)構(gòu)體（Case Structure） 可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同情況的分別處理。選擇結(jié)構(gòu)體提供了一個(gè)條件入口， 可以將用戶(hù)想要顯示的數(shù)字或字母通過(guò)條件入口輸入到選擇結(jié)構(gòu)體中， 而選擇結(jié)構(gòu)體中需要預(yù)先對(duì)不同的輸入條件做出不同的相應(yīng)設(shè)定， 例如假如輸入為 1 則將 LEDb 和 LEDc 設(shè)為 1 等。 這樣， 在對(duì)結(jié)構(gòu)體輸入不同的條件時(shí)， 選擇結(jié)構(gòu)體就可以有不同的輸出， 從而實(shí)現(xiàn)了選擇控制功能的實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)體可以實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管作不同的顯示。 將選擇結(jié)構(gòu)體的條件入口與用戶(hù)輸入數(shù)字或字母的輸入接口連接起來(lái)， 在選擇結(jié)構(gòu)體內(nèi)部分別預(yù)設(shè)從“0” 到 “9”， 從“1.”到“9.”， 從“a” 到“j”， 以及從“A” 到“J” 等 40 種 case， 并在每一個(gè) case 中輸出控制數(shù)碼管顯示的相應(yīng)布爾值陣列。 將輸出的布爾值和對(duì)應(yīng)的 LED 連接起來(lái)， 就可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)數(shù)碼管顯示用戶(hù)想要顯示的數(shù)字或字母。

為了便于進(jìn)一步的設(shè)計(jì)和使用， 可將 8 個(gè) LED 組成一個(gè)“簇” 結(jié)構(gòu)， 即將 8 個(gè)分離的獨(dú)立變量組成一個(gè)有機(jī)整體， 共享一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端口。 同時(shí)， 將排列好的 LED 進(jìn)行合并和鎖定， 防止因?yàn)椴簧鞲膭?dòng)了數(shù)碼管的位置而影響顯示。

最后， 將設(shè)計(jì)好的數(shù)碼管顯示模塊封裝成子 VI。 子 VI 相當(dāng)于 C 語(yǔ)言里的子函數(shù)， 它可以被其他的 VI 調(diào)用， 調(diào)用過(guò)程中通過(guò)參數(shù)端口傳遞數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)子 VI 的過(guò)程如下： 首先在程序前面板的右上角圖標(biāo)處點(diǎn)擊右鍵， 選擇 Edit Icon， 在彈出的窗口中可以對(duì)子 VI 的圖標(biāo)進(jìn)行修改， 為了直觀可將子 VI 的圖標(biāo)設(shè)計(jì)成如下形式：

 

接下來(lái)， 設(shè)置子 VI 的參數(shù)輸入輸出端口。 在程序前面板的右上角圖標(biāo)處點(diǎn)擊右鍵， 選擇 Show Connector， 此時(shí) VI的圖標(biāo)會(huì)變成 Connector 模式， 點(diǎn)擊一個(gè)端口， 然后在前面板選擇想要連接到該端口的輸入或輸出變量， 點(diǎn)擊一下， 就可以在他們之間建立聯(lián)系。 修改完之后， 保存 VI， 這樣， 供其他 VI 調(diào)用的數(shù)碼管子 VI 就建立好了。

三、 在主程序中調(diào)用數(shù)碼管顯示

為了比較不同方法建立的led數(shù)碼管顯示效果的優(yōu)劣， 必須在主程序中對(duì)數(shù)碼管顯示程序進(jìn)行調(diào)用和比較。 為了 有效的進(jìn)行模擬和比較， 主程序選擇 LabVIEW 附帶的例子 TankSimulation.vi 進(jìn)行修改該程序。