1、簡述

LED 數(shù)碼管（LED Segment Displays、LED Module）是當(dāng)今一種很常見的數(shù)字信息顯示器件，在各種數(shù)碼產(chǎn)品、家電、工業(yè)數(shù)字儀器儀表等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。其通過封藏在固定的塑膠組件里的多個LED發(fā)光二極管的巧妙布局和組合，構(gòu)成了一個特定功能的顯示面板。這些顯示面板，有些只能顯示十進(jìn)制0至9的數(shù)字，有些還可以顯示A到Z的26個大小寫英文字母，而有些還能顯示特定圖案（如漢字或電池的標(biāo)志符號等等）。所以，狹義來講，LED數(shù)碼管只包括七段數(shù)碼管、八段數(shù)碼管（在七段的基礎(chǔ)上多了一個小數(shù)點DP或冒號符：）、米字型數(shù)碼管；而廣義來講，LED數(shù)碼管還包括條形數(shù)碼管、各種段碼型LED顯示模組（面板）。下圖（1）展示了當(dāng)前市面上各種常見的LED數(shù)碼管。 

2、結(jié)構(gòu)及工作原理

如下圖（2）所示，這是一個常見數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖上可知，LED數(shù)碼管一般由四部分組成： 顯示面板（薄膜片，一般顏色用黑色或灰白色；有些不用薄膜片，而是直接涂印在上面）、LED燈芯、PCB（固定引腳和LED燈芯用）、金屬引腳（貼片型，不用）。其中，多個LED發(fā)光二極管（分別跟字母a、b、c、d、e、f、g、h對應(yīng)）通過在PCB上的巧妙布局，形成了一個8字形的數(shù)字，且每個可顯示的筆段由一個LED發(fā)光二極管對應(yīng)。這樣，通過外露出的引腳來控制每個LED發(fā)光二極管的亮或滅，就可以顯示出特定的數(shù)字信息： 0、1、2、3、4、5、6、7、8，還有小數(shù)點h。圖（3）是對應(yīng)的內(nèi)部硬件連線情況。 

 

3、分類

3-1、按顯示位數(shù)分類

按能顯示多少個“8”，可分為一位、兩位、三位、四位或N位LED數(shù)碼管。例如，四位數(shù)碼管，表示一個這樣的顯示組件（顯示屏）可以顯示四個“8”字。見下圖所示： 

3-2、按內(nèi)部連接方式分類

為減少接口的引腳數(shù)量，LED數(shù)碼管在內(nèi)部通過共陰或共陽的方式把多個引腳連接在一起組成一個單引腳，簡稱：公共電極(COM)。一般分有：共陽型和共陰型，見下圖： 

3-3、按數(shù)碼管的高度分類

這種是按LED數(shù)碼管的字體高度來命名的，比如說：0.36英寸一位數(shù)碼管，0.36英寸就代表字體的高度，如果用厘米來換算即為9.1mm高度。常見的LED數(shù)碼管有這幾種高度： 0.28英寸、0.3英寸、0.32英寸、0.36英寸、0.39英寸、0.4英寸、0.5英、0.56英寸、0.8英寸、1.0英寸、1.2英寸、1.5英寸、1.8英寸等等。列如，下圖是一個0.4英寸的LED數(shù)碼管，這里它的8字形字體高度是10.16mm ，即0.4英寸： 

3-4、按數(shù)碼管的發(fā)光顏色分類

這種分類是按LED數(shù)碼管組件可以發(fā)光的顏色進(jìn)行分類，一般有固定單色（如：紅色、白色、黃綠色、翠綠色、橙色等等）和雙色（支持2種顏色）、及全彩（RGB三基色）。通過使用不同顏色的LED燈，就實現(xiàn)不同的發(fā)光顏色。例如，下面兩個LED數(shù)碼管分別是單色、雙色型。 

3-5、按數(shù)碼管的封裝分類

可分為貼片型和插件型。

4、優(yōu)缺點

相比LCD/TFT液晶和OLED等顯示器件，LED數(shù)碼管的主要特點和優(yōu)點有：

（1）主動發(fā)射型，因此具有亮度高、視角寬，室外應(yīng)用也可清晰可辨。

（2）發(fā)光響應(yīng)時間快！

（3）能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容。

（4）體積小，重量輕，抗沖擊性能好。

（5）壽命長，使用壽命在5萬小時以上，成本較低。

而它的缺點是：

（1）厚度高，體積較大、重。

（2）耗電大。

（3）能顯示信息的內(nèi)容少。

5、驅(qū)動方式

LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。

5-1、靜態(tài)顯示

靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個主控芯片（如單片機）的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動8個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要8×8=64根I/O端口來驅(qū)動! 一般的單片機或ARM是沒有這么多IO可用的，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。下圖是一個靜態(tài)驅(qū)動范例： 

5-2、動態(tài)顯示

LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)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(shù)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(dāng)單片機輸出字形碼時，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(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。下圖，是一個LED數(shù)碼管在溫度計中的應(yīng)用，這個電路采用了動態(tài)驅(qū)動的方式，單片機的引腳D0~D6輸出所需要的數(shù)字代碼，而引腳D8~D11分別控制需要在哪個位置顯示什么樣的數(shù)字代碼。 

6、LED 數(shù)碼管的選型

A、字體高度或尺寸，如0.4寸、0.56寸、0.8寸等等

B、 數(shù)碼管的位數(shù)，確定一個顯示組件，最大可以顯示的內(nèi)容。

C、 數(shù)碼管的發(fā)光顏色（發(fā)光的波長），如：單紅，黃，藍(lán)，綠，白，RGB七彩等等；

D、數(shù)碼管的亮度，普通亮度或高亮等。

E、數(shù)碼管的工作電壓和電流。

F、表面絲?。姘澹┑念伾话阌腥榘住⒑谏蚧疑鹊?。

G、內(nèi)部連接方式：共陰或共陽。

H、工作壽命。

I、工作溫度和濕度。

J、其它性能，如：防水等級，防塵，防紫外線，耐破裂，耐燃，超強抗沖擊老化等等

7、檢測及使用注意事項

7-1、外觀上的檢查

LED數(shù)碼管外觀要求顏色均勻、無局部變色及無氣泡等。

7-2、電性能上的檢測

對數(shù)碼管的檢測，跟檢測LED發(fā)光二極管是一樣的。一般可用數(shù)字萬用表進(jìn)初步檢測。以下圖為例，介紹一下檢測方法： 

將萬用表的公共表筆（黑表線）固定接觸在LED數(shù)碼管的公共陰極上，紅色表筆去接觸其它筆段的電極，如果能點亮某些段碼，則表示這是一個共陰極的LED數(shù)碼管，反之（需把兩根表筆進(jìn)行對換），是共陽極的LED數(shù)碼管。

通過用這種簡單的方法就可檢測出數(shù)碼管各個引腳的對應(yīng)關(guān)系(a~g), 以及是否有斷筆(某筆畫不能顯示)，或連筆(即短路、某些筆畫連在一起)，并且可相對比較出不同的筆畫發(fā)光的強弱性能。

7-3、使用注意事項

① 一般的LED數(shù)碼管，每筆畫工作電流I在5～30mA之間，若電流過大會損壞數(shù)碼管，使用前，需確定工作電壓和電流，和加上適當(dāng)?shù)南蘖麟娮瑁?/p>

② LED數(shù)碼管對靜電有敏感，特別是藍(lán)色、翠綠色、白色的LED數(shù)碼管，應(yīng)該在作業(yè)和運輸時有防靜電措施。

③盡量避免機械震動和撞擊。

④ 焊接溫度不能過高（260度左右即可），焊接時間應(yīng)該在3秒以內(nèi)完成。

⑤ LED數(shù)碼管的表面，有些帶有保護(hù)膜，防止在加工過程和使用前，顯示屏的表面被劃傷。因此在加工完畢，應(yīng)把保護(hù)膜撕下來，以免影響顯示效果。