数码管在电子设计中的应用

数码管在电子设计中的应用

0.数字热压显示remist为了促进人工之间的沟通，今天的一些电子产品和开发设计通常需要一个显示信息的系统。对于信息量不大的系统,一般都使用发光二极管(LED,lightemittingdiode)做成的数码管做显示器。它的简单和方便为大家所喜欢,但其使用时的方法有很多种,到底哪一种方法比较适合我们的设计,我们要根据我们的设计及电路的具体条件来确定。下面就其显示的方法进行简单的比较。一、共阳极的使用对于数码管来说,一般分为两种,及共阴极和共阳极,其使用方法基本相同,所以我们在后面的描述中,主要以共阴极来说明。根据几种不同的方面,我们将数码管的显示做如下分类:1.数码管自身的段码变换(既我们系统处理的数据一般都是BCD码或者是十六进制数,要显示的话必须变成数码管自身的段码,这种变换可以用软件的方法来直接实现,常用就是列一个段码的表,做为一个数组,用寻址等方法将数据变成段码,直接送给数码管。还可以用硬件来实现码的转换,一般都是将BCD码变成段码。)2.动态显示显示数码管(静态显示就是每一个数码管都由一组数据线控制,所有的数码管都同时亮,而动态显示就是所有要显示的数码管依次循环逐个显示,只要频率足够高,肉眼就看不出闪烁,好像所有的同时显示一样。)3.输出并输出数码管(数码管要显示必须要并行数据(一般为8位),控制系统可以直接输出8位并行的数据,也可以利用串行输出,再利用外部移位寄存器来实现串行变并行,最终将8位的数据输出给数码管。)二、硬件电路设计中常用的译码过程根据上面的分类情况,我们对每一种方法来比较以下。首先,对于译码来说,我们从软件译码和硬件译码两个方面来说。软件译码的方法比较统一,就是将要输出的数据在输出之前转换成数码管能用的段码,然后输出。这种方法对于外部电路来说就会相对简单,最多需要一个锁存驱动之类的芯片,用来驱动LED,一般用的较为普遍的如373(八D锁存器)、MC1413(七达林顿反向驱动器)等,也可以用三极管来扩流,因为一般的CPU或MCU的输出带负载能力非常小,不能直接驱动数码管。而对于内部编程来说,软件译码就相对复杂一点,一般在内部都预先编上两套段码,一套为带小数点的,一套为不带小数点的,那么我们在用的时候就要选择,首先将要显示的数找到对应的段码,然后输出段码,这样就能显示出我们需要的数。软件译码的特点是外部硬件需要较少,内部编程较多,对于软件编程相对较少的系统较为适用。但使用软件译码会影响整个软件的运行速度。硬件译码相对于软件来说软件编程就比较简单了,而且运行速度也比较快,但是外部的硬件电路就相对的多一些了,软件只要完成将要显示的数据送给外部译码器,译码器就能将要显示的数直接译码,并将译好的段码发送给数码管显。最为常用的有74LS48,CD4511等,硬件译码主要是BCD—7段码译码,很少能显示小数点及十六进制中的A~F,所以应用有一定的局限性。一般的译码芯片都包含驱动功能,这样,使用起来就比较方便了,像CD4511等芯片大都还带锁存的功能,这更加强了芯片的功能。这种硬件的译码在纯硬件电路中应用也十分广泛。其次,对于驱动方式来说,我们从静态和动态两方面来说。这两种驱动方式既可以直接由MCU来完成,也可以由一些特定的芯片来完成。先说静态的。静态显示就比较简单方便了,这种方法就是不管我们要显示的数据有几位,每一位都要亮着。这种方法虽简单方便,但是它既浪费电能也浪费系统资源。浪费电能是指几个数码管同时亮需要很大的电流,当然也就是需要更多的电能了。如ICM7212,它驱动显示的4位数码管,就是同时给数据,同时显示的。浪费系统资源是指要想让他们都亮,还必须在同一个时刻都给每一个数码管送信号,例如ICM7212,就要使芯片的外围管脚很多,芯片体积也很大,而如果直接用MCU控制电路来说,就需要更多的数据线了,所以浪费系统资源。动态显示则是现在应用比较多的方法了,它的特点是不管有多少个数码管,在任一时刻,都只有一个是亮的,也就是说,所有的数码管都只用一组数据线,它们逐一交替显示,每一个数据都由这一组数据线来发出,但是到底是哪一个数码管亮,就由另一组地址线来控制了。地址线循环的选中数码管,数码管则交替的被点亮,只要数码管轮换显示的频率足够大,人眼就看不到闪烁了。这样,不但节约了电能,还节约了系统的系统资源———数据线。我们常见的接口芯片8279(可编程键盘/显示接口),它的显示方式就是动态扫描。最后,根据数据接口方式,我们分为并行和串行两种。并行方式我们大家都比较熟悉了,也是应用广泛,用法简单的数据传输方式,一般都是8根数据线,将要显示的数据的段码一下发送出去,直接送给数码管。也可以是将要显示的数据的BCD码一下送出去,后面再接一个译码器来驱动数码管。并行接口方式具有数据传输速度快,不容易出错等优点,其缺点就是需要的数据线较多,在系统I/O口资源不多的情况下一般不采用。串行输入方式是一种较并行略复杂的方法,其最大的特点就是节约传输数据线,一般只需要两根数据线就可以了。但是数码管只接两根数据线是不能工作的,其间还要有将串行信号变成并行信号的部分,既我们常用作信号转换的移位寄存器,把串行信号变成数码管能够应用的信号。如74LS164,CD4094等都是串行变并行的芯片,和8279对应的7279,也是利用串行数据线来传送数据。以上是我们对平时应用较为广泛的应用方法做了简单的比较,每种方法都有自己的优缺点,到底哪一种最为合适,要看我们具体的应用环境了。三、芯片分类为了我们在应用中更加方便的选择合适的芯片