數碼管

一種可以顯示數字和其他信息的電子設備

數碼管,也稱作輝光管,是一種可以顯示數字和其他信息的電子設備。玻璃管中包括一個金屬絲網製成的陽極和多個陰極。大部分數碼管陰極的形狀為數字。管中充以低壓氣體,通常大部分為氖加上一些汞和/或氬。給某一個陰極充電,數碼管就會發出顏色光,視乎管內的氣體而定,一般都是橙色或綠色。

簡介


儘管在外觀上和真空管相似,其原理並非為加熱陰極放射電子。因而它被稱為冷陰極管或霓虹燈的一個變種。在室溫下,即使處於極端的室內工作條件下,這種管子的溫度很少超過40℃。
數碼管的最常見形式有10個陰極,形狀為數字0到9,某些數碼管還有一個或兩個小數點。然而也有其他類型的數碼管顯示字母、標記和符號。如一種“數碼管”,其陰極為一個模板製成的面具,上面有數字形狀的孔。一些俄羅斯的數碼管,如IN-14,使用倒立的數字2代表5,大概是為了節約生產成本,而沒有明顯的技術或美學方面的原因。俄羅斯的數碼管大部分都使用了倒立的2作為5。
將170伏的直流電壓加在陰極和陽極之間,每一個陰極可以發出氖的的紅橙色光。由於混合氣體的不同,不同類型的數碼管之間的顏色有所區別。壽命較長的數碼管在製造中加入了汞,減少了濺射,結果發出的光的顏色為藍色或紫色調。在某些情況下,這些顏色被玻璃上的紅色或橙色過濾塗層過濾。

分類


數碼管也稱LED數碼管,不同行業人士對數碼管的稱呼不一樣,其實都是同樣的產品。
按發光二極體單元連接方式可分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發光二極體的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管,共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V,當某一欄位發光二極體的陰極為低電平時,相應欄位就點亮,當某一欄位的陰極為高電平時,相應欄位就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極體的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管,共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上,當某一欄位發光二極體的陽極為高電平時,相應欄位就點亮,當某一欄位的陽極為低電平時,相應欄位就不亮。

結構


圖1.10引腳的LED數碼管
圖1.10引腳的LED數碼管
led數碼管(LED Segment Displays)是由多個發光二極體封裝在一起組成“
8”字型的器件,引線已在內部連接完成,只需引出它們的各個筆劃,公共電極。led數碼管常用段數一般為7段有的另加一個小數點,還有一種是類似於3位“+1”型。位數有半位,1,2,3,4,5,6,8,10位等等,led數碼管根據LED的接法不同分為共陰和共陽兩類,了解LED的這些特性,對編程是很重要的,因為不同類型的數碼管,除了它們的硬體電路有差異外,編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數碼管的內部電路,它們的發光原理是一樣的,只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅,綠,藍,黃等幾種。led數碼管廣泛用於儀錶,時鐘,車站,家電等場合。選用時要注意產品尺寸顏色,功耗,亮度,波長等。

驅動方式


概述

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。

靜態顯示驅動

靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O埠進行驅動,或者使用如BCD碼二-十進位解碼器解碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單,顯示亮度高,缺點是佔用I/O埠多,如驅動5個數碼管靜態顯示則需要5×8=40根I/O埠來驅動,要知道一個89S51單片機可用的I/O埠才32個,實際應用時必須增加解碼驅動器進行驅動,增加了硬體電路的複雜性。

動態顯示驅動

圖2.LED數碼管引腳定義
圖2.LED數碼管引腳定義
數碼管動態顯示介面是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一,動態驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起,另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路,位選通由各自獨立的I/O線控制,當單片機輸出字形碼時,所有數碼管都接收到相同的字形碼,但究竟是哪個數碼管會顯示出字形,取決於單片機對位選通COM端電路的控制,所以我們只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,沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的COM端,就使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為1~2ms,由於人的視覺暫留現象及發光二極體的餘輝效應,儘管實際上各位數碼管並非同時點亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩定的顯示數據,不會有閃爍感,動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的,能夠節省大量的I/O埠,而且功耗更低。

應用範圍


數碼管是顯示屏其中一類,通過對其不同的管腳輸入相對的電流,會使其發亮,從而顯示出數字能夠顯示 時間、日期、溫度等所有可用數字錶示的參數。
由於它的價格便宜,使用簡單,在電器特別是家電領域應用極為廣泛,空調、熱水器、冰箱等等。絕大多數熱水器用的都是數碼管,其他家電也用液晶屏與熒光屏。