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盡管在外觀上和真空管相似,其原理并非為加熱陰極放射電子。因而它被稱為冷陰極管或霓虹燈的一個(gè)變種。在室溫下,即使處于極端的室內(nèi)工作條件下,這種管子的溫度很少超過40℃。

數(shù)碼管的最常見形式有10個(gè)陰極,形狀為數(shù)字0到9,某些數(shù)碼管還有一個(gè)或兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)。然而也有其他類型的數(shù)碼管顯示字母、標(biāo)記和符號(hào)。如一種"數(shù)碼管",其陰極為一個(gè)模板制成的面具,上面有數(shù)字形狀的孔。一些俄羅斯的數(shù)碼管,如IN-14,使用倒立的數(shù)字2代表5,大概是為了節(jié)約生產(chǎn)成本,而沒有明顯的技術(shù)或美學(xué)方面的原因。俄羅斯的數(shù)碼管大部分都使用了倒立的2作為5。

將170伏的直流電壓加在陰極和陽極之間,每一個(gè)陰極可以發(fā)出氖的的紅橙色光。由于混合氣體的不同,不同類型的數(shù)碼管之間的顏色有所區(qū)別。壽命較長的數(shù)碼管在制造中加入了汞,減少了濺射,結(jié)果發(fā)出的光的顏色為藍(lán)色或紫色調(diào)。在某些情況下,這些顏色被玻璃上的紅色或橙色過濾涂層過濾。

按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管,共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮,當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管,共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮,當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。

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

靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)

靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng),或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單,顯示亮度高,缺點(diǎn)是占用I/O端口多,如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8=40根I/O端口來驅(qū)動(dòng),要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè),實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng),增加了硬件電路的復(fù)雜性。

動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)

數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一,動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)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(dú)立的I/O線控制,當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí),所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼,但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形,取決于單片機(jī)對(duì)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(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端,就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示,這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中,每位數(shù)碼管的點(diǎn)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(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感,動(dòng)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。

由于它的價(jià)格便宜,使用簡單,在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛,空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管,其他家電也用液晶屏與熒光屏。