原標(biāo)題：嵌入式開(kāi)發(fā)常用模塊：數(shù)碼管的原理及應(yīng)用

一、數(shù)碼管的原理

數(shù)碼管，也稱作輝光管或LED數(shù)碼管，是一種可以顯示數(shù)字、字符和簡(jiǎn)單圖形的電子設(shè)備。其基本原理是基于半導(dǎo)體發(fā)光器件——發(fā)光二極管（LED）的發(fā)光特性。當(dāng)電流通過(guò)LED時(shí)，會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光。

1. 結(jié)構(gòu)：

• 數(shù)碼管通常由多個(gè)LED組成，每個(gè)LED代表數(shù)字或字符的一部分。

• 根據(jù)段數(shù)，數(shù)碼管可分為七段和八段。八段數(shù)碼管比七段多了一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)的LED。

• 數(shù)碼管還分為共陽(yáng)極和共陰極兩種類型。在共陽(yáng)極數(shù)碼管中，所有LED的陽(yáng)極連接在一起；在共陰極數(shù)碼管中，所有LED的陰極連接在一起。

2. 工作原理：

• 共陽(yáng)極數(shù)碼管：使用時(shí)，將公共陽(yáng)極接到+5V電壓上。當(dāng)某一字段的陰極為低電平時(shí)，該字段就會(huì)點(diǎn)亮；而當(dāng)陰極為高電平時(shí)，字段則不亮。

• 共陰極數(shù)碼管：使用時(shí)，將公共陰極接地線GND。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，該字段會(huì)點(diǎn)亮；而當(dāng)陽(yáng)極為低電平時(shí)，字段則不亮。

二、數(shù)碼管的應(yīng)用

數(shù)碼管在嵌入式開(kāi)發(fā)中是一種常用的輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括但不限于：

1. 時(shí)鐘和計(jì)時(shí)器：數(shù)碼管可以用來(lái)顯示時(shí)間、日期和計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值。

2. 計(jì)數(shù)器和測(cè)量?jī)x器：數(shù)碼管可以用于顯示計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值或測(cè)量?jī)x器的測(cè)量結(jié)果。

3. 環(huán)境參數(shù)顯示：數(shù)碼管可以用來(lái)顯示溫度、濕度或其他環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。

4. 車載電子設(shè)備：數(shù)碼管可以用于顯示車輛儀表板上的速度、油量等信息。

5. 家電控制面板：數(shù)碼管可以用于顯示電視、洗衣機(jī)、微波爐等家電設(shè)備的狀態(tài)和設(shè)置。

三、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式

數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式主要分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種。

1. 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（直流驅(qū)動(dòng)）：

• 每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器進(jìn)行譯碼后驅(qū)動(dòng)。

• 優(yōu)點(diǎn)：編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高。

• 缺點(diǎn)：占用I/O端口多，硬件電路復(fù)雜。

2. 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)：

• 將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃（a, b, c, d, e, f, g, dp）的同名端連接在一起，并為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路。

• 通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示。

• 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省I/O端口資源，功耗低。

• 缺點(diǎn)：編程相對(duì)復(fù)雜，但利用人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象和LED的余輝效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的顯示效果。

四、使用注意事項(xiàng)

1. 電流限制：數(shù)碼管的基本構(gòu)成是發(fā)光二極管，因此通過(guò)電流較小，僅為幾毫安。在接5V直流電源進(jìn)行測(cè)試時(shí)，務(wù)必串聯(lián)一個(gè)數(shù)十千歐的電阻，以防止過(guò)流燒毀。

2. 亮度調(diào)整：可以通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流來(lái)改變數(shù)碼管的亮度。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管亮度通常高于動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。

3. 鎖存器使用：為了確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定輸出，實(shí)際使用中常與鎖存器（如74HC573）結(jié)合使用，以存儲(chǔ)先前狀態(tài)數(shù)據(jù)直至新數(shù)據(jù)覆蓋。

綜上所述，數(shù)碼管在嵌入式開(kāi)發(fā)中是一種非常重要的輸出設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用前景。了解其原理和應(yīng)用，對(duì)于開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的嵌入式系統(tǒng)具有重要意義。