这三级管电压关系和这数码管什么关系啊，进来……

点击联系发帖人 时间：2018-10-03 03:24

三级管电压关系

原标题：0023 树莓派电脑控制单位数码管显示数字

这节课，来学习如何控制单位数码管来显示数字。

要使用一个电子元器件，首先是要掌握它的电路原理图，来看一下单位数码管的电路原理图：

我们选择的是5611B型号的单位数码管

可以看到上面第一行的第一个图是正面的尺寸图

第一行的第二个图是侧面的尺寸图

第一行的第3个图是数码管的每个管子的定义，从最上面的A管依次到中间的G管，还有小数点的DP管

通过组合A管到G管的不同亮起来和熄灭，就可以显示出数字信息

例如，让FGBC这四个管亮起来，就能显示数字4了

第二行的第一个图还是另外一个侧面的尺寸图

第二行的第二个图是关于引脚的编号，从正面看过去，让小数点放在右下角，下面从左到右为1到5号引脚

上面从右向左是6到10号引脚

这10个引脚的编号很重要，因为需要了解每个引脚的功能定义，才能决定如何通过引脚输入电压信号

第三行的图是电路原理图

上面一层是3号引脚或者8号引脚

中间一层是A管到DP管，也就是数码管的8个管子

下面一层是10个引脚剩余的8个引脚

解释一下这个电路原理图

当中的A管到DP管，大家可以当作每个管都是一个led灯一样的，有正极和负极

正极输入高电压，负极输入GND，就可以让数码管的单个管子亮起来

比如3号引脚输入高电压，7号引脚输入低电压GND，A管的2端产生电压差，就可以让A管亮起来

但是如果7号引脚如果也输入高电压，A管的2端没有电压差，A管就会熄灭

假如3号引脚输入低电压，那么无论7号引脚是高电压还是低电压，都无法让A管亮起来

比如3号引脚输入高电压，2号引脚输入低电压GND，D管的2端产生电压差，就可以让D管亮起来

但是如果2号引脚如果也输入高电压，D管的2端没有电压差，D管就会熄灭

假如3号引脚输入低电压，那么无论2号引脚是高电压还是低电压，都无法让D管亮起来

其它的管子都是一样的原理

这里要特别说明一下，数码管有2种型号，一种叫共阳数码管，另一种叫共阴数码管

区别在于公共端是阳极还是阴极

我们看上面的电路图，3或8号引脚是公共端，是接到数码管的正极阳极，所以我们这里的就是共阳数码管

假如将A管到DP管的正极和负极对掉的话，就变成了共阴数码管了。

我们先来让A管亮起来，按照如下规则接线：

树莓派GPIO的7号口，用杜邦线连接到单位数码管的3号引脚

树莓派GPIO的11号口，用杜邦线连接到单位数码管的7号引脚

编写程序让一个灯A管亮起来

可以看到灯A管亮了3秒钟后熄灭

首先将7号口设置为低电压，将11号口设置为高电压，确保led灯是熄灭状态

然后设置7号口为高电压，就让数码管的3号引脚变为高电压

然后设置11号口为低电压，就让数码管的7号引脚变为低电压

休眠3秒后，将7号口设置为低电压，灯管A熄灭

树莓派GPIO的12号口，用杜邦线连接到单位数码管的6号引脚

树莓派GPIO的13号口，用杜邦线连接到单位数码管的4号引脚

树莓派GPIO的15号口，用杜邦线连接到单位数码管的2号引脚

树莓派GPIO的16号口，用杜邦线连接到单位数码管的1号引脚

树莓派GPIO的18号口，用杜邦线连接到单位数码管的9号引脚

树莓派GPIO的21号口，用杜邦线连接到单位数码管的10号引脚

树莓派GPIO的22号口，用杜邦线连接到单位数码管的5号引脚

要显示数字1，需要将灯管B和C亮起来，其它灯管熄灭

那么需要将GPIO的12号口和13号口设置为低电压，其它口设置为高电压，就可以显示数字1了

参照数字1的方法，可以编写数字2到数字9的程序如下：

运行结果可以看到，数字从1到9每个数字显示3秒后熄灭。

大家认真学习代码的写法，注意这里没有在每个数字亮3秒之后，设置为熄灭的动作，是因为接着需要显示下一个数字。

另外其中的GPIO.setwarnings(False)这一句代码的用途是不显示相关的一些警告信息。试试看不写这行代码有什么效果。

1.循环显示数字从0到9，间隔1秒，然后再从0到9，循环显示3次。注意要将每个数字的显示程序做成函数调用。

2.数字倒计时显示，从9倒计时到0，间隔1秒，可以利用前面做好的单个数字的显示函数程序。

因为教程是系列教程，前后关联性非常强，请大家按照微信公众号【零基础学编程】的历史消息发布时间先后次序进行阅读。

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，也称作辉光管，是一种可以显示数字和其他信息的

管中包括一个金属丝网制成的

。大部分数码管阴极的形状为

。管中充以低压气体，通常大部分为

。给某一个阴极充电，数码管就会发出颜色光，视乎管内的气体而定，一般都是橙色或绿色。

七段数码管和八段数码管

，也称作辉光管，是一种可以显示数字和其他信息的

管中包括一个金属丝网制成的

。大部分数码管阴极的形状为

。管中充以低压气体，通常大部分为

。给某一个阴极充电，数码管就会发出颜色光，视乎管内的气体而定，一般都是橙色或绿色。

相似，其原理并非为加热阴极放射

。因而它被称为冷阴极管或

的一个变种。在室温下，即使处于极端的室内工作条件下，这种管子的温度很少超过40℃。

数码管的最常见形式有10个阴极，形状为数字0到9，某些数码管还有一个或两个小数点。然而也有其他类型的数码管显示字母、标记和符号。如一种“数码管”，其阴极为一个模板制成的面具，上面有数字形状的孔。一些俄罗斯的数码管，如IN-14，使用倒立的数字2代表5，大概是为了节约生产成本，而没有明显的技术或美学方面的原因。俄罗斯的数码管大部分都使用了倒立的2作为5。

将170伏的直流电压加在阴极和阳极之间，每一个阴极可以发出氖的的红橙色光。由于混合气体的不同，不同类型的数码管之间的颜色有所区别。寿命较长的数码管在制造中加入了汞，减少了

，结果发出的光的颜色为蓝色或紫色调。在某些情况下，这些颜色被玻璃上的红色或橙色过滤涂层过滤。

数码管也称LED数码管，不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。

按发光二极管单元连接方式可分为

。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。

数码管要正常显示，就要用

来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个

的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

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

图2.LED数码管引脚定义

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，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，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COM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

，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。

其中一类，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。

由于它的价格便宜，使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。

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LED数码管不亮产生此故障的原因可能有：　　1）变压器损坏、引线断开或虚焊。若变压器损坏，则予以更换或重新绕制；若引线断开或虚焊，则应重新连接或重新焊接。　　2）＋5V电源故障。应检查显示电路电源电压及数码管供电是否正常（正常时为5V直流电压）。若两者不正常则检查7805三端稳压器是否有5V电压输出。若三端稳压器有5V电压输出，则为电路板的连接线损坏，或未开炉或短路，若

LED数码管不亮产生此故障的原因可能有：

　　1）变压器损坏、引线断开或虚焊。若变压器损坏，则予以更换或重新绕制；若引线断开或虚焊，则应重新连接或重新焊接。

　　2）＋5V电源故障。应检查显示电路电源电压及数码管供电是否正常（正常时为5V直流电压）。若两者不正常则检查7805三端稳压器是否有5V电压输出。若三端稳压器有5V电压输出，则为电路板的连接线损坏，或未开炉或短路，若开路则应重新连接；若短路应清理短路点。若三端稳压器没有5V电压输出，则检查 7805输人端有无8V左右的电压。若7805输入端有8V电压，则说明7805损坏。若7805输入端没有8V电压，则检查桥式整流电路有无8V左右电压输出。若整端电路没有8V电压输出，则检查220V交流电源是否正常。若交流电源不正常，则应对交流电源进行检查。若交流电源220V电压正常，则在连接线正常的情况下应为变压器损坏，予以更换。

　　3）LED数码管公共阳极（或公共阴极）上无＋5V电压。这种故障常常是由限流电阻发生虚焊或印制导线不通引起的。若无5V电压，则按照前面所述检查电源电压的方法进行检查；若限流电阻开路，则应予以更换；若为电路板虚焊或印制导线不通，则必须重新连接或焊接：

　　4）数码管内部损坏，则应予以更换。

　　（2）LED数码管仅小数点亮这一现象表明±5V电源正常，产生这种故障的原因可能有：

　　1）若A／D转换器丁作不正常．则应更换A／D转换器D

　　2）若数码管内部有故障，则应更换数码管。

　　3）若A／D转换器与数码管之间的连线开路，则应重新连接或新焊接。

　　4）若A／D转换器集成

　　5）若A／D转换器管脚接触不良，则应必须重新焊接。

　　（3）LED数码管缺笔段对于A／D转换器为7107的仪表，可检查7107用于显示输出的各对应输出脚与Ⅴ＋（正电源脚）闸的电压（即用万用表的黑表笔接所对应的输出脚，红表笔接电源供电正端电压点），若始终为几毫伏，则表明7107坏，应予以更换；如有4V 左右（数码管管脚端为负），LED却不亮，则表时7107输出正常，接着可检查数码管的各自对应管脚与Ⅴ＋之间的电压（万用表的黑表笔接所对应数码管的管脚，红表笔接电源供电正端电压点），若也有4V左右，则表明LED数码管坏∵应更换该数码管；若无电压，则可能是7107管脚接触不良，或从7107到数码管管脚之间的连接线路不通，应重新连接和重新焊接。若两处电压不同，则检查电路板从7107到数码管之间有没有腐蚀或油污，若有，则必须清洗干净并作好绝缘处理工作；若没有，则数码管内部短路，必须予以更换。

　　（4）LED数码管亮度不足产生这种故障的原因可能是：

　　1）LED数码管使用时间太久，发光效率降低，可更换新的数码管。

　　2）R9阻值太大，可重新更换或重新调整。

　　3）电路板漏电，与将电路板上的电容放电或清洗电路板，并经干燥处理后，再接线使用。

　　4）若供电不足，检查供电电路的连接电阻是否变值，若变值，则应予以更换；若稳压器负载功率下降，则应予以更换；若滤波电容漏电，则应予以更换；若整流二极管损坏，则应予以更换；若变压器负载功率下降，则应予以更换；若常规检查后仍然供电不足，则检查所有负载电路中有无对地短路元件，若检查出短路元件后，则应予以更换。5）A／D电路的输出电压不足，先检查外围电路有无对地短路元件，若有对地短路元件，则应予以更换；若检查正常，则为A／D转换集成电路损坏，应予以更换。

　　（5）显示溢出（A／D转换器为7107时，显示“1”或“－1”）或量程很小如图1所示，这种现象多数是由于没有基准电压造成的。检查时可将仪器的输人端短接，若仍显示 “1”，则应检查7107的35、36脚之间的电压。首先测量该仪表在30、31之间测量出满量程电压（也可以计算出）再取满量值的1／2即为35、36 两脚间的正常电压值。若不正常，则检查上拉电阻和可调电阻是否变值（阻值变大）或虚焊？若变值，则予以更换；若虚焊，则予以更换。

　　（6）该显示正值，却显示“－XXXX” 产生这种故障的原因可能是：

　　1）输入信号接反，则应重新连接输入信号。

　　2）连接电阻虚焊，可调电阻失效。可检查7107（见图1）的31（IN＋）、30（IN －）管脚之间的电压，其正常的电压范围约为0～2V（31脚为＋端），若两管脚间的电压为负值，则应逐级往前检查。若是连接电阻虚焊，则应重新进行焊接。若是可调电阻失效，则更换可调电阻。

　　3）检查上拉电阻（与电源正端的电阻）是否正常，有无开路虚焊现象。若变值或开路，则应予以更换；若虚焊，则应重新焊接。

　　（7）示值严重偏低，调节量程电位器后示值也不升高，巳显示频繁闪动产生这种故障的原因很可能是：采样周期过短，39、40脚之间的电阻数值不对，若为阻值不对，则应重新调整阻值或更换相应的电阻。若7107（见图1）的 38、39、40脚之间有短路或开路（电阻开路或电容短路），它们均都会使A／D转换器的振荡频率升高，导致采样速率过高，若出现这种现象，则应更换发生故障的电容或电阻。

　　另外，基准电压升高也会引起示值严重偏低，而基准电压太高往往是由于分压电路中的电阻或电位器虚焊、变值所引起的。特别是可调电位器最容易出现开路或变值，待检查出有故障的电阻后，应予以更换。

　　（8）始终显示“1999”，且小数点显示正常产生这种故障的原囚可能是：

　　1）若＋5V电源发生故障，则应按照前面所述检查电源电路的方法进行检查。

　　2）A／D转换器损坏，则予以更换。

　　（9）跳码严重产生这种故障的原因可能是：

　　1）若A／D转换器坏，则应予更换。

　　2）若有干扰因素从输人端引入，待查出干扰源后，若干扰源可以排除的，应予以排除；若干扰源无法排除的，应做到尽可能远离干扰源并做好屏蔽工作。

　　3）采样速率太高，则检查7107的38、39、40脚之间有无短路或开路（电阻开路或电容短路）现象，相应处理方法可参考“示值严重偏低，调节量程电位器后示值也不太高，且显示频繁闪动”相应部分。

　　4） ±5V电源纹波大，往往还伴随着电压不足，数值不稳。若电源滤波电容失效，应予以更换；若整流二极管中某一二极管被击穿，则应予以更换。

　　5）电路板之间存在漏电现象或线路之间有干扰现象。其主要原因是线路受潮或线路有导体杂质的存在，或者是维修后没有做好绝缘处理，应重新清洗电路板并做好绝缘处理。

　　6）若输入或基准线路及电源线路中有虚焊或某电子元器件功率降低，待检查出故障元器件后，予以更换并重新焊接好各个焊点。

　　（10）示值漂移大产生这样故障的原因可能是：

　　1）7107电路不佳，应予以更换。

　　2）7107发烫，可能是由于LED数码管电流太大，可将限流电阻换大再进行测试。

　　3）基准电压发生漂移大多是由于可调电阻失效或上（下）拉电阻功率降低或更换的电阻功率过低引起的。若发生这种情况，则应更换相应的电阻。

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