LED数码管的显示与驱动
led数码显示原理
led数码显示原理
LED数码显示原理是利用发光二极管（LED）的发光特性来
实现数码显示。
LED是一种半导体器件，当电流通过LED时，电子与空穴在半导体材料中复合，释放出能量，产生可见光。
LED数码管一般由多个LED组成，每个LED代表一个数字或字符。
每个LED都有两个导线，称为阳极和阴极。
当给阳极
端加正向电压，将阴极端接地时，LED就会导通，电流开始
流过LED，使其发出光。
此时，LED显示的数字或字符将会
亮起来。
为了控制不同的LED亮灭，LED数码管通常采用多路复用的
方式。
多路复用就是通过控制不同LED的阳极和阴极电流，
来控制每个LED的亮灭。
常见的多路复用方式有静态多路复
用和动态多路复用。
静态多路复用是通过给每个LED的阳极和阴极分别接上控制
电路，通过控制器向每个LED发送不同的电平信号，来控制LED的亮灭。
每个LED都需要一个控制电路，因此需要的引
脚数量较多。
动态多路复用是通过在阳极和阴极之间串接一个数码管驱动芯片来控制LED的亮灭。
数码管驱动芯片接收控制信号，并将
信号传递给不同的LED。
通过改变控制信号的频率和时序，
可以实现不同LED的亮灭。
动态多路复用能够减少所需的引
脚数量，适用于大规模的数码管显示。
总之，LED数码显示利用LED的发光特性，通过控制LED的电流，来实现数字或字符的显示。
通过多路复用的方式，可以控制多个LED的亮灭，实现更丰富的显示效果。
数码管工作原理
数码管工作原理数码管是一种常见的数字显示器件，广泛应用于各种仪器仪表、数码钟表、电子计算机等领域。
它通过在不同的发光段显示不同的数字，可以直观地显示出数字、字母和一些特殊符号。
那么数码管是如何工作的呢？接下来我们将深入探讨数码管的工作原理。
首先，数码管由多个发光二极管（LED）组成，每个发光二极管代表一个数字或字母的显示段。
通常情况下，数码管由7段或14段发光二极管组成，分别用来显示0-9的数字、A-F的字母以及一些特殊符号。
当需要显示某个数字或字母时，通过控制对应的发光二极管点亮或熄灭，从而实现数字或字母的显示。
其次，数码管的工作原理基于数电原理和数字逻辑电路。
在数码管内部，有一组译码器和驱动器，它们负责接收输入的数字信号，并将其转换成对应的控制信号，从而控制发光二极管的工作状态。
译码器负责将输入的数字信号转换成对应的控制信号，而驱动器则负责放大和驱动这些控制信号，以确保发光二极管能够正常工作。
此外，数码管还需要外部提供适当的电压和电流来正常工作。
一般情况下，数码管的工作电压在1.8V至3.3V之间，工作电流在5mA至20mA之间。
因此，在实际应用中，需要根据数码管的规格要求提供相应的电源电压和电流，以确保数码管能够正常亮起并显示所需的数字或字母。
最后，需要注意的是，数码管的工作原理和使用方法在不同的类型和规格的数码管之间可能会有所差异。
因此，在实际应用中，需要根据具体的数码管规格书和数据手册来正确地使用和控制数码管，以确保其正常工作和显示所需的内容。
综上所述，数码管是一种通过控制发光二极管的工作状态来显示数字、字母和特殊符号的数字显示器件，其工作原理基于数电原理和数字逻辑电路。
在实际应用中，需要提供适当的电压和电流，并根据具体规格书正确地使用和控制数码管。
希望本文能够帮助读者更好地理解数码管的工作原理和使用方法。
LED数码管显示
动态驱动
通过扫描方式逐行点亮 LED数码管，适用于多位 数显示。
集成电路驱动
使用专用集成电路芯片驱 动LED数码管，具有驱动 能力强、稳定性高等优点。
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LED数码管的分类与选择
七段数码管
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七段数码管是最常见的LED数 码管，由七个LED段（a-g）和 一个可选的小数点（dp）组成。
十六进制数码管也有共阳和共阴两种类型，使用方法与 七段数码管类似。
它能够显示数字和英文字母，以及一些特殊字符，通过 控制每个段的亮灭来显示不同的字符。
十六进制数码管在计算机、通信、仪器仪表等领域应用 广泛。
点阵式LED显示屏
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点阵式LED显示屏由多个LED灯组成的矩阵，通过控制每个LED 灯的亮灭来显示文字、图像和视频等。
它能够显示数字0-9和某些英 文字母，通过控制每个段的亮
灭来显示不同的字符。
七段数码管有共阳和共阴两种 类型，共阳极的公共端接高电 平，共阴极的公共端接低电平
。
七段数码管具有低功耗、高亮 度、长寿命等优点，广泛应用
于各种显示设备中。
十六进制数码管
十六进制数码管是一种能够显示十六进制字符的LED数 码管，由16个LED段（0-9、A-F）组成。
驱动芯片的作用
提供稳定的电流，控制LED数码管的亮度和显示内 容。
常见驱动芯片型号
如74HC595、74HC164等。
驱动芯片的选择
根据LED数码管的位数和扫描方式，选择合适的驱 动芯片。
LED数码管的接口电路
接口电路的作用
实现LED数码管与微控制器的通信，传输显示数据。
常见接口电路
如共阳极、共阴极等。
LED数码管显示控制(共19张PPT)
LED数码管的发光二极管亮暗组合实质上就是不同电平的组合，也就是为LED数码管提供不同的代码，这些代码称为字形代码。
2、数码电子钟 动态显示就是一位一位地轮流点亮各位数码管，对每一位LED数码管来说，每隔一段时间点亮一次，即CPU需要时刻对数码管进行刷新，显
数码管静态显示方式的优点是连线简单，软件编程简 单，缺点是需要耗费大量的I/O端口资源。
在显示的数据较多时，会用到多个
数码管，如果用静态显示方式会占 用很多I/O口，这是可采用动态扫描 方式来实现。
动态显示就是一位一位地轮流点亮各位数码管，对 每一位LED数码管来说，每隔一段时间点亮一次，即 CPU需要时刻对数码管进行刷新，显示数据有闪烁 感，占用CPU的时间较长。并且，数码管的点亮既 与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间、间隔时间 的比例有关。调整电流和时间的参数，可实现亮度较 高，较稳定的显示。若数码管的位数不大于8位时， 只需要两个8位I/O口。
（1）所有发光二极管的阳极连接在一起，这种连接方法称为共阳极接法。 当某个发光二极管导通时，相应地点亮某一点或某一段笔画，通过发光二极管不同的亮暗组合形成不同的数字、字母及其其他符号。
光二极管组成。这7个发光二极管a~g呈 调整电流和时间的参数，可实现亮度较高，较稳定的显示。
从表中可以看出共阴极与共阳极的字形代码互为补数。
LED数码管中的发光二极管有两种接法：
（1）所有发光二极管的阳极连接在一起， 这种连接方法称为共阳极接法。
叫做共阳极数码管
（2）所有发光二极管的阴极连接在一起， 这种连接方法称为共阴极接法。
叫做共阴极数码管
实验四 LED数码管显示实验报告
实验名称 LED数码管显示实验指导教师曹丹华专业班级光电1202班姓名陈敬人学号联系电话一、任务要求实验目的：理解LED七段数码管的显示控制原理，掌握数码管与MCU的接口技术，能够编写数码管显示驱动程序；熟悉接口程序调试方法。
实验内容：1.基础部分：利用C8051F310单片机控制数码管显示器。
利用末位数码管循环显示数字0-F，显示切换频率为1Hz。
2.提高部分：在数码管上显示0→199计数，计数间隔为0.5秒。
二、设计思路1.基础部分C8051F310单片机片上晶振为24.5MHz,采用8分频后为3.0625MHz ，输入时钟信号为48个机器周期，T1采用定时器工作方式1，单次定时最长可达1.027s，可以实现1s定时要求。
定时采用软件查询工作方式，利用JNB TF0， HERE实现。
置P0.6和P0.7端口为0，位选信号选定末位数码管。
通过MOVC A, @A+DPTR指令，利用顺序查表法取出显示段码数据。
寄存器R0自增1，并赋给A以取出下一个显示段码数据。
为减短代码长度，利用CJNE指令实现循环结构。
当寄存器R0增至0FH后，跳转至开头，重新开始下一轮显示。
2.提高部分定时方式及查表方式同基础部分，由于要实现三个数码管同时显示，因此采用动态扫描显示法。
三、资源分配1.基础部分P0.6: 位选信号端口P0.7：位选信号端口P1：输出段码数据R0：存放显示数据DPTR：指向段码数据表首 2.提高部分P0.6：位选信号端口P0.7：位选信号端口R0：存放个位显示数据 R5：存放十位显示数据 R6：存放百位显示数据 P1：输出段码数据DPTR: 指向段码数据表首四、流程图1.基础部分2.提高部分五、源代码（含文件头说明、语句行注释）1.基础部分;******************基础部分源代码***************************;Filename: test.asm;Decription: 末位数码管循环显示数字0-F，显示切换频率为1Hz。
cd4094驱动LED数码管显示
用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。
静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。
动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。
这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。
硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。
软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。
比较常用的显示驱动芯片有：74LS164 , CD4094+ULN2003(2803) ,74HC595+ULN2003(2803) , TPIC6B595,AMT9095B, AMT9595等许多。
另外，市场上还有一些专用的LED扫描驱动显示模块如MAX7219等，功能很强，价格稍高一些。
下面是一个用74LS164驱动显示的例子和一个用4094扫描驱动显示的例子：上例图中加了一个PNP型的三极管来控制数码管的电源，是因为164没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。
为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。
这种办法可驱动十几个164显示而没有闪动现象。
这个例子是用4094做位选，用89C2051的P1口线做段驱动来扫描驱动9位数码管的显示。
由于4094只有8个输出口线，其中第九位是用CPU口线直接进行位选的。
9个LED的所有相同位置的段口线都接到一起，然后接到单片机的一个口线上，供八段，使用8条CPU 口线。
io驱动数码管原理
驱动数码管显示的原理通常涉及到单片机IO口输出控制和数码管的内部结构。
数码管的基本结构：
数码管（LED或LCD）由多个发光二极管（对于LED 数码管）或者液晶段组成，这些发光单元按照特定排列形成0-9的数字以及其他字符形状。
常见的7段数码管有8个引脚：7个段选（a-g）对应7个不同的发光段，以及1个公共端（Common Anode或Common Cathode）。
共阴极数码管驱动原理：
在共阴极数码管中，所有段的阴极连接在一起作为公共地线（公共端接地），而每个段的阳极为独立控制的输入端，分别与单片机的IO口相连。
要让数码管显示某个数字或字符，就需要通过单片机对应的IO口送出低电平信号给需要点亮的段选，同时公共端接高电平（+5V或其他工作电压）。
这样，相应的段就会被点亮，组合成所需的数字或字符。
共阳极数码管驱动原理：
而在共阳极数码管中，公共端为正极，各个段的阴极
为独立控制的输入端，当要点亮某个段时，其对应的IO口送出高电平，而公共端则提供电源电流，未被点亮的段对应的IO口保持低电平，不导通电流。
动态扫描方式：
为了节省单片机的IO资源，实际应用中常采用动态扫描的方式驱动多位数码管。
例如4位数码管仅使用8个IO口进行轮流点亮，通过快速循环刷新各位置的显示数据，利用人眼视觉暂留效应实现多位数码管的同时显示效果。
总结来说，单片机通过IO口对数码管的段选进行高低电平切换，配合公共端的电平控制，以达到选择性点亮数码管内部不同发光段的目的，从而显示出预设的数字、字母或者其他符号。
led数码显示实验报告
led数码显示实验报告LED数码显示实验报告引言：在现代电子技术领域中，LED（Light Emitting Diode）作为一种重要的光电器件，被广泛应用于数码显示、照明和通信等领域。
本实验旨在通过对LED数码显示的实验研究，深入了解其工作原理和特性。
一、实验目的本实验的主要目的是通过实际操作，掌握LED数码显示的原理和应用。
具体目标包括：1. 理解LED数码显示的基本工作原理；2. 掌握LED数码显示的驱动电路设计；3. 学会使用Arduino等开发板进行LED数码显示的控制。
二、实验原理1. LED数码显示的基本工作原理LED数码显示是利用LED的发光特性，通过控制不同的LED点亮或熄灭，来显示数字或字符。
每个LED都是由一个发光二极管和一个驱动电路组成。
当驱动电路给LED提供足够的电流时，LED会发光。
而当电流不足时，LED则熄灭。
2. LED数码显示的驱动电路设计LED数码显示的驱动电路通常采用多路复用方式。
以共阳极七段数码管为例，其驱动电路设计如下：- 使用NPN型晶体管作为开关，控制每个LED的点亮和熄灭；- 使用限流电阻限制LED的电流，避免过流损坏；- 使用Arduino等开发板产生控制信号，实现对LED数码显示的控制。
三、实验步骤1. 准备实验材料和设备，包括七段数码管、NPN型晶体管、限流电阻、Arduino开发板等；2. 按照电路图连接实验电路，确保连接正确无误；3. 编写Arduino程序，控制各个LED的点亮和熄灭，实现数字显示；4. 上传程序到Arduino开发板，并观察LED数码显示的效果；5. 调整程序，实现不同数字或字符的显示。
四、实验结果与分析通过实验，我们成功实现了LED数码显示的控制。
通过编写程序，我们可以控制每个LED的点亮和熄灭，从而实现数字或字符的显示。
同时，我们还观察到LED数码显示的亮度和颜色随电流的变化而变化。
通过调整限流电阻的值，我们可以控制LED的亮度，而通过改变驱动电流的方向，我们可以改变LED的颜色。
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七段LED数码管显示器能够显示十进制或十六进制数字 及某些简单字符。但控制简单，使用方便，在单片机系统中 应用较多。其结构如下页图所示。
上图中的a～g七个笔划（段）及小数点dp均为发光二极管。 数码管显示器根据公共端的连接方式，可以分为共阴极数码管 （将所有发光二极管的阴极连在一起）和共阳极数码管（将所 有发光二极管的阳极连在一起）。 单片机系统扩展LED数码管时多用共阳LED。共阳数码管 每个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共 阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮的，要求驱动功率较大。 通常每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻。
程序如下：
DISPSER: DL0: ORG MOV MOV MOV MOV MOVC MOV JNB CLR DEC DJNZ RET DB DB · …… END 1000H R5, #03H R1, #7FH A, @R1 DPTR, #STAB A, @A+DPTR SBUF, A T1, $ T1 R1 R5, DL0 ; 显示3个字符 ; 7FH～7DH存放要显示的数据 ; 取出要显示的数据 ; 指向段数据表 ; 查表取字形数据 ; 送出数据，进行显示 ; 输出完否？ ; 输出完，清中断标志 ; 再取下一个数据 ; 循环3次 ; 返回 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H; 段数据表（共阳极） ……
七段LED字形码如下表所示。
2．LED点阵模块显示器
LED 点阵模块显示器是指由发光二极管排成一个 m×n 的 点阵，每个发光二极管构成点阵中的一个点。这种显示器显示 的字形逼真，能显示的字符比较多，但控制比较复杂。适用于 显示汉字、图形和表格，广泛应用于公共场合的信息发布。
3. LED的驱动接口
[例题] 利用在8051串行口扩展多片串行输入并行输出
的移位寄存器 74LS164作为静态显示器接口的方法，设 计 3 位静态显示器接口，并写出显示更新子程序，实现 将 7FH ～ 7DH 3 个单元的数值分别显示在 3 位 LED2 ～ LED0上。
解：接口电路如图下图所示。3个共阳极数码管的公共端均接 Vcc ，段码通过串行口，采用串 — 并转换原理，分别送出 3 个数码管的段码（先送出的段码字节在 LED2 数码管上显 示），图中的电阻值取100~500。
3．LCD显示模块LCM （Liquid Crystal Display Module）
在实际应用中，用户很少直接设计 LCD显示器驱动接口， 一般是直接使用专用的LCD显示驱动器和LCD显示模块LCM 。 LCM是把LCD 显示屏、背景光源、线路板和驱动集成电路 等部件构造成一个整体，作为一个独立部件使用。其特点是功 能较强、易于控制、接口简单，在单片机系统中应用较多。其 内部结构如下页图所示。 LCM一般带有内部显示RAM和字符发 生器，只要输入ASCII码就可以进行显示。
4．LED数码管的显示与驱动 LED 数码管显示器的工作方式：静态和动态两种 显示方式。 （1）静态显示方式 静态显示方式的各数码管在显示过程中持续得到 送显信号，与各数码管接口的 I/O 口线是专用的。其特 点是显示稳定，无闪烁，用元器件多，占 I/O 线多，无 须扫描。系统运行过程中，在需要更新显示内容时， CPU 才去执行显示更新子程序，节省 CPU 时间，提高 CPU的工作效率，编程简单。
6.2 MCS-51单片机与显示器的接口技术
显示器用于实现单片机应用系统中的数据输出和状态的 反馈。单片机系统中常用的显示器有发光二极管、七段数码 显示器、液晶显示器等。
6.2.1
LED显示器及其接口
发光二极管简称 LED（Light Emitting Diode）。LED显 示器从外观可分为 “8”字形的七段数码管、米字形数码管、 点阵块、矩形平面显示器、数字笔划显示器等。 1．七段LED数码显示器
LED工作时需要一定的工作电流，才能正常发光。单个LED 实际上是一个压降为1.2～1.5V的发光二极管，流过LED的电流大 小决定了它的发光强度， R为限流电阻。适当减小限流电阻可以 增加LED的工作电流，使LED的显示效果更好。但工作电流过大， 会对驱动器件、LED造成损害。通常每个段笔画要串一个数百欧 姆的降压电阻。下图为单个LED的驱动接口电路。
STAB:
（2）动态显示方式 动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器，与 各数码管接口的I/O口线是共用的。其特点是有闪烁，用元器 件少，占I/O线少，必须扫描，花费CPU时间，编程复杂。 [例题]设计89S51通过74LS273扩展6位七段共阳极LED显示器。 解：接口电路如下页图所示。在程序中通过P0口将相应的字形 码写入74LS273，P2.0~P2.5作为段码输出口， P0口的端口地址 为00FFH。进行扫描时，P2的低6位依次置1，依次选中了从左 至右的显示器。使用74LS04作为段码输出驱动（反相驱动）， 所以共阴极数码管在段数据表中的字形码应与共阳极数码管的 字形码相同。显示器就可以显示出6位字符。
说明:1、单片机WR引脚要与273的CLK连接 2、273的CLR引脚要与VCC连接
3、DPTR值不一定是7FFFh,用FFH可消除闪烁
6.2.2
LCD显示器及其接口
液晶显示器简称LCD（Liquid Crystal Diodes）是利用液晶 经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或者 图形的目的。其特点是体积小、重量轻、功耗极低、显示内容 丰富等特点，在单片机应用系统中有着日益广泛的应用。 1．LCD的分类及特点 分类：笔段式和点阵式（可分为字符型和图像型）。
2．笔段式LCD液晶显示器的驱动 在LCD的公共极（一路为背电极）加上恒定的交变方波信 号，通过控制段极的电压变化，在LCD两极间产生所需的零电 压或二倍幅值的交变电压，以达到 LCD亮、灭的控制。在笔段 式LCD的段电极与背电极间施加周期地改变极性的电压（通常 为4 V或5 V），可使该段呈黑色。