一、数码管简介

LED（Light Emitting Diode）是发光二极管的缩写，LED数码显示器是由若干段发光二极管构成的，当某些段的发光二极管导通时，显示对应的字符。

图3.17　数码管显示器

1.数码管的结构

LED显示器控制简单，使用方便，在单片机中应用非常普遍。LED数码显示器的外形及内部连线如图3.18所示。

图3.18　LED数码管结构图

LED数码显示器内部的发光二极管有共阴极和共阳极两种连接方法，如图3.18（b）中所示为共阴极接法。若为共阴极接法，则输入高电平使发光二极管点亮；若为共阳极接法，则输入低电平使发光二极管点亮。使用LED显示器时，要注意区分两种不同的接法。为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码（字形码），在两种接法中字形码是不同的。

2.编码方式

7段发光二极管再加上一个小数点位，共计8位，提供给LED显示器的字形码正好1个字节，表3.5给出了各字形码的对应关系。

表3.5　字形码的对应关系

用LED显示器显示十六进制数的字形码如表3.6所示。

表3.6　数码管字形编码表

二、LED显示器的显示方式

1.静态显示

实际使用的LED显示器通常由多位构成，对多位LED显示器的控制包括字形控制（显示什么字符）和字位控制（哪些位显示）。在静态显示方式下，每一位显示器的字形控制线是独立的，分别通过限流电阻接到一个8位I／O接口上，字位控制线连在一起，接地或＋5V。

例3－4　AT89C51单片机P2口的P2.0～P2.6通过限流电阻连接到一个共阳极数码管的a～g笔段上，数码管的公共端接电源＋5V，电路如图3.19所示。要求：编程实现在数码管上循环显示数字0～9，时间间隔0.5s。设fosc＝12MHz。

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图3.19　并行驱动LED数码管显示电路

控制程序如下：

由于每一位LED显示器分别由一个8位输出口控制字形码，显示器能稳定且独立显示字符，这种方式编程简单，但占用的I／O口多，适合于显示器位数少的场合。

2.动态显示

当LED显示器位数较多时，为简化电路一般采用动态显示方式。所谓动态显示是一位一位轮流点亮每位显示器，在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮），但由于人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余晖，尽管实际上各个LED显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就像是所有的LED显示器同时点亮一样，很稳定，不会有闪烁感。

为了实现LED显示器的动态显示，通常将所有位的字形控制线并联在一起，由一个8位I／O接口控制，将每一位LED显示器的字位控制线（即每个显示器的阴极公共端或阳极公共端）分别由相应的I／O接口控制，实现各位的分时选通。

在使用动态显示过程中需注意的问题如下：

（1）消隐。

当数码管交替点亮速度太快，段码余晖没有完全消除，就会产生不该显示段码余晖，给数码管显示造成不好的效果。解决办法是加适当的延时。

（2）闪烁。

当数码管交替点亮速度太慢，就会产生数码管显示闪烁现象。解决办法是减小延时时间。考虑消隐和闪烁，应该加适当的延时时间，一般取5～10ms。

（3）驱动能力。

在动态显示方式下，LED显示器的工作电流较大，尤其在字位控制线上的驱动电流可达40～60mA，为了保证显示器具有足够的亮度，通常连接驱动器提高驱动能力。

例3－5　单片机外接4位数码管显示器，要求显示数字“0123”。4位数码管动态显示典型电路如图3.20所示。其中4位数码管的段码共用P2口，位码由P1.0、P1.1、P1.2、P1.3送出，采用共阳极数码管。

图3.20　四位LED数码管动态显示电路

控制程序如下：