浅谈数码管的显示原理与常见驱动电路

在做项目的时候，我们的产品经常需要显示一些数字，这个时候我们就需要使用一种叫LED数码管的器件。顾名思义，就是通过点亮LED来显示数字。先贴一张数码管的实物图，来看看数码管长什么样子。

数码管的显示原理

通过上图，我们可以发现，1位数码位有10只脚，8只LED灯的阴极都连接到了3脚和8脚。在制作LED数码管时，我们把7个LED按照数字8的形状来放置，最后一个LED放在数字8的右下角。然后制作一张贴膜贴在LED面板上，在面板上按照LED的位置，开一个窗户，这个窗户就是数字8和小数点，是可以透光的。其他部分是黑色的贴膜，无法透光。当LED点亮时，对应的数字8组成的部分就被点亮。

我们给每一个LED都取了一个名字分别叫，A、B、C、D、E、F、G、Dp。当BC两个LED点亮时，就显示数字1，ABCDEFG被点亮时，就显示数字8，其他数字以此类推。要想点亮一位数码管，那么需要9个IO，一个IO控制公共端(3,8)，8个IO控制数据段。

数码管的段与位，共阴与共阳

一个LED我们称之为一段，能显示一个数字的，我们称之为一位。一位数码管能显示一位数字0-9，两位数码管能显示两位数字0-99，其他位数以此类推。8个LED阴极接在一起的，我们称之为共阴数码管，阳极接在一起的称之为共阳数码管。

浅谈段码屏

所谓数码管，实际上就是多个LED摆成了数字8。实际上，还可以摆成其他形状，比如，汉字米，这样就可以显示+号了。由LED组成的屏我们称之为段码屏，数码管能显示数字，这种特殊的段码屏又叫数码管。

以上介绍的是一位数码管，下面看看四位数码管长什么样子的。

通过上图我们发现，4位数码管的8位数据段是连接在一起的，我们知道共阴极接地，段码给高电平就可以点亮LED。这里我们按照顺序来控制共阴端的电平，就可以实现4位数码管轮流显示，只要共阴端切换的足够快，就会让人眼产生同时显示的错觉。这种共用数据段，轮流控制共阴极或者共阳极的方式，称为动态显示。而静态显示就是，多位数码管同时显示，每个数码管具有独立的数据段，它们的共阴极或者共阳极同时被控制。数码管的共阴极和共阳极，可以看成数码管的使能端。比如，共阴极数码管，使能端使能时，输入的8段数据才有效，这里低电平使能。

静态显示采用的是多个一位数码管来显示数据的，每个数码管都是独立的。而动态显示采用的是一体化的多位数码管，其中的每一位数码管共用8段数据段输入接口，使能端是独立的。

数码管常见驱动电路

在实际的项目中，往往需要使用多位数码管。多位数码管包含的led数量很多，单片机的io提供的电流无法同时驱动这么多led。我们知道，单片机所有的io能够提供的总电流是有限制的，因此需要借助驱动电路来驱动数码管。常见的静态驱动电路有74HC595，动态的驱动电路有三极管驱动电路。这些驱动电路，网上有很多，可以自己查找下相关资料。在低成本方案中，常用三极管驱动电路。

除了以上两种驱动电路，还有集成化的驱动芯片，比如天微的TM1640。TM1640采用的是两线制串行接口，只需要2个io就可以控制16个数码管显示，很适合多数码管控制的场合。