（连载19）LED数码管应用基础

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第5章LED数码管应用电路设计

LED数码管由7个LED按照“8”字型布局排列，广泛应用于各种电子电气设备，可以用于显示十进制数字和简单的英文字母，本章介绍数码管的内部结构特点、驱动方法、编码和显示方式等，最后通过一个数字电压表的设计案例详细说明用单片机控制多位一体的LED数码管实现动态显示的方法。
5.1数码管的结构

LED数码管广泛应用于各种电子电气设备、仪表、家电等，可以用来显示时间、温湿度、电压电流等简单的数字和字母，LED数码管由7段笔画按“8”字形排列而成，如图5.1所示。



图5.1 LED数码管的应用
根据不同应用场合，LED数码管的大小规格、位数、颜色等有所不同，从大小尺寸上分一般有0.28英寸、0.36英寸、0.56英寸、1英寸、1.8英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸等。位数有1、2、3、4位等，有时也会出现所谓半位的情况，例如3.5位（3位半）表示最大显示数字为199，即最高位只能显示1或0，图5.2给出了部分不同规格的LED数码管实物，图5.3所示为0.36英寸和4英寸的数码管，一般情况下小于0.28英寸时不宜使用LED数码管，而使用液晶或OLED点阵显示更好。



图5.2 各种不同规格的LED数码管



0.36英寸数码管



4英寸数码管

图5.3 LED数码管规格效果对照

LED数码管的内部有8颗LED连接而成，其中7个LED为“8”字形的7个笔画，还有一颗LED位于右下角作为小数点。8颗LED根据位置的不同分别用a、b、c、d、e、f、g、h八个字母表示，这些LED在内部的电路连接如图5.4所示，8颗LED其中一个引脚连接在一起构成公共端，用com表示，根据公共端极性不同可以区分为“共阴”和“共阳”两种连接方式。

（a）位置和编号



（b）共阳



（c）共阴

图5.4 LED数码管的布局及内部电路

对于体积较小功率较小的LED数码管而言，每个笔划仅用一颗LED就可以，虽然LED是点光源，但是通过封装材料可以使每个字段的发光变得比较均匀。但对于体积较大的数码管而言，笔划的长度较大，单颗LED不能提供足够的亮度和均匀性，通常每个笔划需要使用多颗LED串联而成，例如一个4英寸的共阴LED数码和的内部结构如图5.5所示。由图可知，“8”字形的每个笔划均由5颗LED串联而成，而小数点由于面积较小仍由一颗LED构成。
LED数码管的发光颜色一般有红、黄、绿、蓝、白几种，发光颜色取决于所采用的芯片，不同的芯片的工作电压不同，红色LED最低，一般2V左右，黄色略高，依次类推，蓝色和白色需要2.5到3V左右。此外，不同亮度的LED数码管要求的电流也不同，每个笔划的电流值一般分5mA、20mA、150mA等不同等级，因此，在使用时要注意满足电压和电流的需求。对于大尺寸的LED数码管来说，每个笔划串联的LED数量较多，因此工作电压也相应提高，但小数点与其他笔划不同，要注意区分，以免造成高压损坏。此外，大尺寸的LED数码管功耗也较大，使用时要考虑驱动器的带载能力。



图5.5 4英寸共阳数码管内部电路

为了便于显示一组数字，经常使用多位一体的LED数码管，图5.6所示为3位一体共阳数码管的内部结构。

图5.6 三位一体的LED数码管内部电路
由图可知，三位一体的LED数码管每一位有一个独立的公共端，分别表示为DIG1、DIG2、DIG3；而每一位数码管的相应笔划控制端并联在一起，共用一个引脚，这样可以大大减少器件引脚的数量。在使用时，通过共用的笔划引脚发送可显示的字形信号（数据），再通过DIG1~DIG3发送选通信号决定在哪个位置上显示该内容，在不同时间上使用不同的位置显示不同的内容，并且快速切换，不断循环，利用人眼的视觉暂留效应，就可以实现看起来静止的数据显示，这种方法称之为动态扫描显示，通常使用单片机程序配合，它最大的优点在于节省硬件资源。

jinqiok

经常遇到缺笔划的，头痛