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LED數碼管：LED Segment Displays，是一種應用非常廣泛的半導體發光器件，其基本單元就是發光二極管。

一、數碼管的類型

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由多個字段發光二極管按照一定的圖形及排列封裝在一起，管之間引線已經集成在芯片內部，引出的是它們的各個筆劃和公共電極。由七個發光管組成8字形，加上小數點就是8段。這些段分別由字母a，b，c，d，e，f，g，dp來表示。通過選擇數碼管上的發光二極管的搭配，來顯示我們需要的字符。能夠顯示某個字符的七位數碼，就稱為這個字符的七段碼。

　　數碼管按段數分為7段數碼管、8段數碼管以及其它類型。八段比七段多一個發光二極管單元（多一個小數點顯示），由四個直向、三個橫向及右下角一點的發光二極管組成，由以上向條形發光體組合出不同的數字。

8段

按能顯示“8”的位數，有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等；

按內部構成結構分類，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。按顯示的字高分類，筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數碼管字高一般在2～3mm）。其他類型筆畫顯示器字最高可達12.7mm（0.5英寸）甚至達到數百毫米。

按發光二極管單元連接方式，可以分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。

1.共陽極數碼管：是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)，外接電源VCC。共陽數碼管在應用時，應將公共極COM接到+5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。

2.共陰極數碼管：是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)。共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。

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二、數碼管的驅動方式

　 當數碼管特定的段加上電壓後，這些特定的段就會發亮，就會形成我們眼睛看到的特定字樣。如：顯示一個“2”字，那麼應當是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。

　 數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類。

　　① 靜態驅動顯示：是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加瞭硬件電路的復雜性。

　　② 動態驅動顯示：電路中所有數碼管的8個字段的同名端連在一起，形成數據線；每個數碼管的公共端增加位選通控制電路。位選通由各自獨立的I/O線控制，當數據線上輸出字形碼時，所有數碼管都會接收到相同的字形碼，但是那個數碼管會顯示，取決於系統對位選通控制。隻要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的就不會亮。通過分時輪流控制，各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。

在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間約為1～2ms，由於視覺暫留現象和發光管的餘輝效應，盡管各位數碼管並非同時點亮，但隻要掃描的速度足夠快，我們看到的就是一組穩定的顯示數據。采用動態顯示的效果和靜態顯示效果是一樣的，這樣做的好處是能夠節省大量的I/O端口，而且功耗會大大降低。

三、數碼管參數

數碼管是一種電流型的器件，工作時的電流與電壓情況如下

　　電流：靜態時，推薦使用10-15mA；動態時，16/1動態掃描時，平均電流為4-5mA，峰值電流范圍50-60mA。

　　電壓：一般的單管壓降，根據發光顏色的不同會有差別，紅色的電壓一般在1.7~2.5Ⅴ之間，綠色的電壓一般在2.0~2.4Ⅴ左右，黃色的電壓一般在1.9~2.4Ⅴ之間，藍/白色的電壓一般在3.0~3.8v左右。^[2]

規格： （有圓形、半圓形、D形）；

直徑有：30mm、40mm、50mm、80mm、100mm、 110mm；

顏色：紅，黃，藍，綠，白，七彩；

工作電壓范圍：24V-220V；

功率：8-12W；

工作環境：-40度-+75度；

正常工作壽命：>80,000小時。

四、數碼管應用

　　恒流驅動與非恒流驅動對數碼管的影響

　　1、顯示效果：

　　由於發光二極管基本上屬於電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大， 並且還與溫度有關，為瞭保證數碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當溫度變化時驅動芯片還要能夠自動調節輸出電流 的大小以實現色差平衡溫度補償。

　　2、安全性：

　　即使是短時間的電流過載也可能對發光管造成永久性的損壞，采用恒流驅動電路後可防止 由於電流故障所引起的數碼管的大面積損壞。

BCD 碼—七段碼譯碼器CD4511

CD4511的引腳圖

BCD碼：Binary-Coded Decimal‎，用二進制編碼的十進制代碼。使用4位二進制數來表示1位十進制數中的0~9這10個數碼，是一種二進制的數字編碼形式。

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BCD碼的運算規則：

我們知道BCD碼實際上就是十進制數。而運算器對二進制數據做加減運算時，是按二進制運算規則進行處理的。所以，如果運算器對BCD碼進行運算，必須對其運算結果進行修正。

修正的規則：當兩個BCD碼相加，如果和等於或小於 1001(即十進制數9)，不需要修正；如果和在 1010 到1111(即十六進制數 0AH～0FH)之間，則需加 6 進行修正；如果相加時，本位產生瞭進位，也需加 6 進行修正。

原理分析：運算器按二進制相加，所以 4 位二進制數相加時，是按“逢16進1”的原則進行運算的，而實質上是 2 個十進制數相加，應該按“逢十進一”的原則相加.16 與10相差 6，所以當和超過 9或有進位時，都要加 6 進行修正。

微機原理代碼：累加器AX 高位寄存器是AH 低位寄存器是AL

已知：AL=BCD 6，BL=BCD 7 設AH=0，則

ADD AL,BL

AAA

結果為 AX=0103H,表示非壓縮十進制數，CF=1，AF=1，AH=1，AL=3

使用十進制調整指令AAA，可以不用屏蔽高半字節，隻要在相加後立即執行AAA指令，便能在AX中得到一個正確的非壓縮十進制數。

CD4511是一種可以用來驅動共陰極 LED （數碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器芯片，具有BCD碼轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能，屬於CMOS集成電路，功耗低、能提供較大的拉電流。可直接驅動LED顯示器。

引腳功能：

BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態如何，七段數碼管均處於熄滅（消隱）狀態，不顯示數字。

LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態如何，七段均發亮，顯示“8”。它主要用來檢測數碼管是否損壞。

LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數值。

A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。

a、b、c、d、e、f、g：為譯碼（七段碼）輸出端，輸出為高電平1有效。

引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。

CD4511的內部有上拉電阻，在輸入端和數碼管筆段端之間接上限流電阻即可工作。

七段譯碼顯示器原理圖

參考

1. ^文中部分內容或素材部分來自網上，如有侵犯您的權益，請聯系作者刪除。
2. ^不同尺寸的led數碼管工作電壓及工作電流是否有區別 http://www.dgzj.com/dianzi/106957.html
3. ^嚴李強,郭玉萍,劉重顯.幾種常見BCD碼在同步時序邏輯電路中的對比分析[J].電子設計工程,2014,22(03):129-132+135. 中國知網