數碼管可以說是顯示屏的一種， 通過控制其不同管腳的電流通斷，會使其發光，從而顯示出數字。因此它能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數字表示的信息。由于它的價格便宜，使用簡單，在電器特别是家電領域應用極為廣泛，空調、熱水器、冰箱等等。絕大多數需要顯示的小家電都是使用數碼管，再複雜一點的應用則會采用液晶屏與熒光屏等。

數碼管也稱LED數碼管，常用段數一般為7段，也有的另加一個小數點。也就是說一位數字就需要用到8個LED小燈。數碼管根據LED的接法不同分為共陰和共陽兩類：

共陽數碼管是指将所有發光二極管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将公共極COM接到 5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。

共陰數碼管是指将所有發光二極管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将公共極COM接到地線GND上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。

當數碼管特定的段加上電壓後，這些特定的段就會發亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個“2”字，那麼應當是A亮B亮G亮E亮D亮；F不亮C不亮dp不亮。因此常用LED數碼管可以顯示的數字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。

LED數碼管引腳定義

當然，也有更加複雜一點的數碼管，如下圖，我們就不詳加介紹了。

想要驅動數碼管顯示出我們想要的數字其實非常簡單，隻要對不同的LED段加上相應的電壓就行。但是想象一下，如果需要顯示下圖的時間13點08分，我們需要控制20個LED，使其亮；12個LED，使其滅。每個LED接一條線路，就要接32條，這樣其實是十分浪費資源的。

因此數碼管的驅動方式十分靈活，可以分為靜态驅動和動态驅動兩類。

靜态顯示驅動：

靜态驅動也稱直流驅動。靜态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端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜态驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口太多，如驅動5個數碼管靜态顯示則需要5×8=40根I/O端口來驅動。要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的複雜性。

動态顯示驅動：

數碼管動态顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動态驅動是将所有數碼管的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，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們隻要将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，這就是動态驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的餘輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但隻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，動态顯示的效果和靜态顯示是一樣的，能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。

現實應用中，絕大部分的數碼管都是動态顯示的，隻是人眼看不出效果而已。但我們可以借助手機來驗證這一點。當我們将快門速度調慢，拍下的數碼管照片就是完整的顯示數字；當快門速度調快到一定速度時，拍下的顯示數字就是不完整的，這也就說明了這個數碼管是采用動态顯示的驅動方式。

快門速度1/24 時拍下的照片

快門速度1/625 時拍下的照片

下面我們來着重介紹一下一個八位的LED數碼管模塊的結構和驅動方式。

八位數碼管顯示模塊

一個八位的數碼管總共有64個LED，我們不可能用64個I/O引腳去控制，因此需要一個驅動芯片。這個模塊采用的是MAX7219芯片。它是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器。它連接微處理器與8位數字的7段數字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。其上包括一個片上的B型BCD編碼器、多路掃描回路，段字驅動器，而且還有一個8*8的靜态RAM用來存儲每一個數據。隻需要3個I/O口就能驅動8位數碼管，可以說效率是很高了。整個模塊的電路圖如下：

主要參數：

• 工作電壓：DC 5V
• 規格尺寸：82*15mm

引腳定義：

• VCC：接電源正極
• GND：接電源負極
• DIN：串行數據輸入端口
• CS：位選端
• CLK：時鐘序列輸入端

下面我們就用Arduino UNO驅動8位數碼管模塊工作吧。

硬件設備：

• Arduino UNO控制器 × 1
• 8位數碼管模塊 × 1
• 電源 × 1
• 杜邦線 × n

接線圖：

将驅動模塊的DIN、CS、CLK分别連到Arduino 12、11、10數字引腳上，連接電源和接地線。

程序：

在編程之前我們需要知道一位數碼管對應顯示各個數字字符的段碼。我們可以用這樣的一個小程序進行查詢。例如數字2，它的段碼正碼就是5B，反碼就是A4，分别對應共陽和共陰的數碼管。

數字2的段碼查詢

//數碼管顯示程序 //事先輸入查詢好的各個字符的段碼 uint8_t SEGPLAY[] = { 0xC0, //"0" 0xF9, //"1" 0xA4, //"2" 0xB0, //"3" 0x99, //"4" 0x92, //"5" 0x82, //"6" 0xF8, //"7" 0x80, //"8" 0x90, //"9" // 0x88, //"A" // 0x83, //"B" // 0xC6, //"C" // 0xA1, //"D" // 0x86, //"E" // 0x8E, //"F" // 0x89, //"H" // 0xC7, //"L" // 0xC8, //"n" // 0xC1, //"u" // 0x8C, //"P" // 0xA3, //"o" // 0xBF, //"-" // 0xFF, //熄滅 // 0xFF //自定義 }; //定義位碼，也就是1到8位的數碼管的代碼 uint8_t DIG[] = {0b10000000, 0b01000000, 0b00100000, 0b00010000, 0b00001000, 0b00000100, 0b00000010, 0b00000001, }; //定義三個引腳 #define latchPin 10 #define clockPin 11 #define dataPin 12 void setup() { //定義三個引腳為輸出 pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); } void loop() { playnum (1308, 5014); //顯示 13085014 delay(20); } // //函數作用：用于兩個四位數碼管顯示數字 //輸入值：unsigned int 範圍0-9999 // //返回值： 無 // void playnum (unsigned int i, unsigned int j) { SegDisplay(i / 1000, 0); SegDisplay((i % 1000) / 100, 1); SegDisplay((i % 100) / 10, 2); SegDisplay((i % 10), 3); SegDisplay( j / 1000, 4); SegDisplay((j % 1000) / 100, 5); SegDisplay((j % 100) / 10, 6); SegDisplay((j % 10), 7); } // //函數作用：用于單位數碼管顯示數字 //輸入值：i 範圍0-11 // // 顯示位置 1-4 // //返回值： 無 // void SegDisplay(int i, int j) { digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, DIG[j]); //位選 shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, SEGPLAY[i]);//段選 digitalWrite(latchPin, HIGH); delayMicroseconds(500);//調節這個和下面的參數可以調整顯示亮度，建議這兩個數加起來為860。這樣是為了顯示時間準确 // delayMicroseconds(360); }

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