LED接口原理分析

常用的LED顯示器有LED狀態顯示器(俗稱發光二極管)、LED七段顯示器(俗稱數碼管)和LED十六段顯示器。發光二極管可顯示兩種狀態，用于系統狀態顯示;數碼管用于數字顯示;LED十六段顯示器用于字符顯示。

1. 數碼管簡介

1) 數碼管結構

數碼管由8個發光二極管(以下簡稱字段)構成，通過不同的組合可用來顯示數字0 ~9、字符A ~ F、H、L、P、R、U、Y、符號“-”及小數點“.”。數碼管的外形結構如下圖所示。數碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構。

2) 數碼管工作原理

共陽極數碼管的8個發光二極管的陽極(二極管正端)連接在一起。通常，公共陽極接高電平(一般接電源)，其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮。根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。

共陰極數碼管的8個發光二極管的陰極(二極管負端)連接在一起。通常，公共陰極接低電平(一般接地)，其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。

3) 數碼管字形編碼

要使數碼管顯示出相應的數字或字符，必須使段數據口輸出相應的字形編碼。對照圖7.10(a)，字型碼各位定義為：數據線D0與a字段對應，D1與b字段對應……，依此類推。如使用共陽極數碼管，數據為0表示對應字段亮，數據為1表示對應字段暗;如使用共陰極數碼管，數據為0表示對應字段暗，數據為1表示對應字段亮。如要顯示“0”，共陽極數碼管的字型編碼應為：11000000B(即C0H);共陰極數碼管的字型編碼應為：00111111B(即3FH)。依此類推。

2.靜態顯示接口

靜態顯示是指數碼管顯示某一字符時，相應的發光二極管恒定導通或恒定截止。這種顯示方式的各位數碼管相互獨立，公共端恒定接地(共陰極)或接正電源(共陽極)。每個數碼管的8個字段分別與一個8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采用靜態顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復雜，成本高，只適合于顯示位數較少的場合。

3.動態顯示接口

動態顯示是一位一位地輪流點亮各位數碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數碼管的段選線相應并聯在一起，由一個8位的I/O口控制;各位的位選線(公共陰極或陽極)由另外的I/O口線控制。動態方式顯示時，各數碼管分時輪流選通，要使其穩定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼。依此規律循環，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。

采用動態顯示方式比較節省I/O口，硬件電路也較靜態顯示方式簡單，但其亮度不如靜態顯示方式，而且在顯示位數較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時間。