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技术 2022年11月17日
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1. 4 位 8 段(7+点)数码管

树莓派GPIO入门05-驱动数码管显示数字

其内部电路图及各个段的引脚控制如下:

  • 共阳与共阴:

    数码管从电源极性上分共阳和共阴两种。解释一下,如果数码管上每一个独立的发光二极管都单独引出两根引脚,一根接正极(阳)一根接负极(阴),那么一个8段数码管就需要16根引脚来控制。但其实这8段数码管完全可以在内部共用一个阳级,只控制各段发光二极管的阴级联通即可,这就是共阳。反之亦然,叫共阴。共阳或共阴的每个8段数码管只需要引出9个引脚,1个阳(阴)级接到树莓派vcc(gnd)上,另外8个分别连到gpio口上,通过控制io口高低电平即可显示所需数字。比如一只共阳数码管想显示数字1,看LED编号图可知需要点亮b段和c段,其他全灭。那么连到共阳端引脚的io口输出高电平,连到引脚b、c的io口输出低电平,连到引脚a、d、e、f、g、dp的io口均输出高电平即可。

  • 静态显示和动态扫描显示

    数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划”a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起引出8个引脚,每个数字再单独引出共阳(阴)端,这样总引脚数就只要8 + 数字个数即可(F3461BH,8+4=12),本文使用的8段4位数码管正是引出了12个引脚。至于哪个引脚对应哪一段,哪几个引脚分别对应各数字的共阳(阴)端,就需要商家提供电路图了。当然也可以自己慢慢试,这不在本文讨论范围,大家可以自己摸索。当树莓派输出8个段信号时,所有数码管都会接收到相同的信号,但究竟是哪个数码管会显示出字形,取决于这个数码管对应的共阳(阴)极(后统称位选端)有无导通。所以我们只要将需要显示的数码管的位选端选通,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的位选端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。

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