数码管静态与动态显示

简要描述数码管的静态显示方式和动态显示方式数码管是一种常见的数字显示器件，它由多个发光二极管组成。

数码管广泛应用于各种仪器、仪表以及数码钟表等领域，方便人们对数字进行直观的观察。

数码管的显示方式可以分为静态显示和动态显示两种。

一、静态显示方式：静态显示方式是指在任意时刻，只有某一个数码管被点亮，显示对应的数字。

在静态显示模式下，每个数码管都有一个对应的驱动电路，通过给驱动电路加电来点亮相应的数码管。

这种方式显示的数字清晰、稳定，但相对来说比较耗能。

静态显示常用于对显示要求较高、静止不动的场合。

二、动态显示方式：动态显示方式是指通过快速切换多个数码管的点亮状态来显示一个完整的数字。

通常一次只有一个数码管被点亮，然后迅速关闭，接着点亮下一个数码管，如此循环往复，以达到显示多个数字的目的。

动态显示通过控制每个数码管点亮的时间片段，用肉眼看到的是所有数字都在不断刷新，形成一个连续的显示效果。

动态显示方式能够节省能源，适用于显示频繁切换的场合。

动态显示方式还可以分为多路复用和直接显示两种。

1. 多路复用动态显示方式：多路复用动态显示方式是指通过在每一个时间片段内，依次对每个数码管进行点亮，以形成数字的显示效果。

在每个时间片段内，通过给对应的驱动电路加电，在该时间段内点亮对应的数字。

通过快速地在不同的时间片段内切换数码管的点亮状态，人眼可以看到所有数字的完整显示。

这种方式能够降低驱动电路的复杂度，适用于需要显示较多位数的场合。

2. 直接显示动态显示方式：直接显示动态显示方式是指通过在每一个时间片段内，同时点亮多个数码管，以形成数字的显示效果。

在每个时间片段内，通过给对应的驱动电路加电，在该时间段内点亮多个数码管。

通过快速地在不同的时间片段内切换多个数码管的点亮状态，人眼可以看到所有数字的完整显示。

这种方式增加了驱动电路的复杂度，但能够提高数字的亮度，适用于需要显示较亮的数字的场合。

总结：数码管的静态显示方式和动态显示方式各有特点，适用于不同的场合。

数码管的动态显示原理及应用1. 数码管简介数码管是一种用于显示数字和符号的电子器件，常见的包括七段数码管、八段数码管等。

它由许多发光二极管（LED）组成，每个LED代表一个数字或符号。

数码管广泛应用于电子设备、仪器仪表等领域，具有直观、易读、低功耗等优点。

2. 数码管的工作原理数码管的工作原理主要依靠电流和电压的控制，通过控制每个LED的亮灭状态，实现数字和符号的显示。

数码管通常由多个LED组成，每个LED分别代表一个数字或符号。

在数码管中，每个LED的正极（阳极）接通位线，而负极（阴极）则分别连接到不同的控制引脚。

通过控制这些引脚的高低电平，可以控制相应的LED点亮或熄灭。

2.1 驱动方式数码管的驱动方式分为静态和动态两种。

静态驱动方式是指每个LED的亮灭状态不变，即只显示一个数字或符号。

动态驱动方式是通过快速地改变LED的亮灭状态，以达到显示多个数字或符号的效果。

2.2 动态显示原理动态显示原理是指通过快速地改变LED的亮灭状态，使人眼产生视觉暂留效应，从而在有限的时间内显示多个数字或符号。

动态显示使用了时间分片的原理，即将一个显示周期分为多个时间片段，在每个时间片段内只显示一个数字或符号。

通过控制每个时间片段内不同LED的亮灭状态，可以实现数字或符号的动态切换。

3. 数码管的应用数码管由于其直观、易读的特点，在各行各业都有广泛的应用。

3.1 仪器仪表数码管在仪器仪表领域得到广泛应用，例如数字万用表、电子测量仪器等。

它们通过控制不同的LED点亮或熄灭，可以直观地显示测量结果、电压、电流等信息。

3.2 数字时钟数码管常被用于制作数字时钟。

通过控制每个LED的亮灭状态，可以实时显示小时、分钟、秒等信息，方便人们了解当前的时间。

3.3 电子秤数码管还广泛应用于电子秤。

它们通过控制LED的亮灭状态，实时显示被称量物体的重量，方便人们进行称重工作。

3.4 电子计数器数码管常被用于制作电子计数器。

通过控制LED的亮灭状态，可以实时显示计数结果，常见于工业自动化、交通信号灯等领域。

FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告实验目的：通过FPGA实现七段数码管的静态与动态显示，在FPGA上可实现对任意数字的显示和计数功能。

实验原理：七段数码管是一种能够显示数字的晶体管数字显示器件，它由七个LED数码管组成，每个数码管分别由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成。

通过控制每个LED的亮灭情况，可以对任意数字进行显示。

七段数码管的静态显示是指每个数字的显示都是固定的，而动态显示则是通过快速地刷新七段数码管的显示，使得数字像是在变化。

在FPGA 中，可以通过时钟信号和计数器实现刷新，从而实现数字的动态显示。

实验过程：首先，将FPGA和七段数码管连接，在FPGA上选择适当的引脚连接到a、b、c、d、e、f、g七个数码管。

在FPGA中创建工程，并添加适当的引脚约束，以实现与七段数码管的连接。

然后，根据需要选择静态或动态显示。

静态显示：静态显示的原理是通过直接控制每个LED的亮灭情况，使得每个数字都可以被显示出来。

首先，需要定义每个数字对应的LED的状态（亮灭），例如数字0对应的LED状态可能为（1，1，1，1，1，1，0）等。

然后，通过FPGA的逻辑电路实现对应数字的显示。

动态显示：动态显示的原理是通过快速地刷新显示，使得数字在若干个数码管中切换，从而造成数字变化的视觉效果。

这里需要使用时钟信号和计数器来控制刷新。

首先，需要设计一个计数器，它的计数范围应该与显示数字的个数相同。

然后，通过时钟信号让计数器开始计数，并根据计数器的值选择对应的数字显示在七段数码管上。

通过控制计数器的计数速度和刷新频率，可以实现数字的动态显示。

实验结果：经过实验，我们成功地实现了七段数码管的静态显示和动态显示。

在静态显示中，我们可以通过FPGA的逻辑电路对七段数码管的每个LED进行控制，从而实现任意数字的显示。

在动态显示中，我们通过时钟信号和计数器实现了刷新功能，使得数字在七段数码管中快速地切换，从而呈现出动态的显示效果。

数码管静态显示和动态显示原理数码管是一种常见的显示设备，它由多个发光二极管（LED）组成，通过控制每个LED的点亮与否，可以显示数字、字母、符号等。

数码管的显示方式主要分为静态显示和动态显示两种。

静态显示即直接将需要显示的数字发送给数码管进行显示。

实现静态显示的原理是通过控制LED的正向电流，使其发光。

1.显示单个数码管静态显示一位数码管时，需要将需要显示的数字转换为对应的二进制编码，并通过控制数码管的引脚，将对应的编码信号送到数码管，从而点亮对应的LED。

LED管的引脚包括共阳（正）端和共阴（负）端，需要根据具体的数码管类型，将对应的编码信号送到相应的引脚上。

例如，常见的共阳数码管，其引脚对应的编码信号如下表所示：数码管编码，a，b，c，d，e，f，g，DOT二进制值，1，2，4，8，16，32，64，128我们可以选择使用并口或者串口的方式，将对应的编码信号通过控制引脚进行发送，从而实现对数码管的显示。

2.显示多位数码管如果需要显示多位数码管，可以依次控制每个数码管的引脚，逐个显示数字。

例如，如果需要显示一个四位的数字，可以选择多个数码管，然后依次对每个数码管进行静态显示。

对于多位数码管，如果静态刷新频率较低，人眼会觉得显示闪烁。

因此，在静态显示中，通常需要使用较高的刷新频率，以使得显示效果更加稳定。

动态显示是指通过间歇性显示不同的位数，从而实现连续显示的效果。

动态显示的原理是通过快速的切换不同的位数，让人眼产生连续显示的错觉。

1.时分复用最常见的动态显示原理是时分复用技术，即通过快速的切换不同的位数，以使得数码管在较短的时间内完成多个位数的显示。

例如，对于一个四位数码管的显示，可以快速切换每个数码管的引脚，使得数码管按照一定的频率逐个显示不同的数字。

实现时分复用的关键是要保证刷新频率足够高，以至于人眼无法察觉到刷新的效果。

2.位数切换在时分复用中，需要对每个数码管进行位数的切换，以显示对应的数字。

数码管的静态与动态显示方式（1）静态显示方式在《数模混合课程设计》制作秒显示电路的设计中，我们分别采用了两个1位的数码显示管来显示秒个位和秒十位，这种显示方式叫做静态显示方式。

各位数码管的共阳极（或共阴极）连接在一起并接电源正极（或负极）。

每位数码管的段选线（a~dp）分别接到集成计数译码器CD40110上面。

之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应I/O口的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止，也正因为如此，静态显示器的亮度较高。

下图所示为一个4位静态数码管显示器模式电路，该电路各位可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。

由于各位分别由一个8位输出口控制段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。

这种显示方式接口，编程容易且管理简单，不足的是占用I/O的线资源较多。

比如在一个电子时钟里至少应该包含时、分、秒这3个单位，每个单位将会有两个七段数码管。

如果采用单片机或CPLD/FPGA来控制，势必存在浪费I/O口资源的问题。

I/O（1）I/O（2）I/O（3）I/O（4）4位静态数码管显示电路（2）动态显示方式在多位显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口实现控制，形成段选线的多路复用。

而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选能。

下图所示为一个4位动态显示器电路。

4位动态数码管显示电路其中段选线占用一个8位I/O 口，而位选线占用一个4位I/O 口。

由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。

因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态，4位都显示相同的字符。

若要各位能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态。

同时，段选线上输出相应位要显示字符的字形码，这样同一时刻4位中只有选通的那一位显示出字符，而其他3位则是熄灭的。

数码管的显示方式有两种：静态显示和动态显示。

1．静态显示方式。

所谓静态显示就是指无论是多少位数码管，同时处于显示状态。

如图2.19所示。

图2.19 4个共阳极数数码管静态显示时的连接方式与显示状态当单片机系统中使用静态数码管显示时，需要在每一个数码管上添加一个锁存器，当需要某个数码管显示其他内容时，只需要修改与其相连的锁存器的值即可。

由图2.19中可以看出，当数码管处于静态显示方式时，所有位选线（数码管的公共端）连接在一起，而各个数码管的段选线（数码管上各笔段的引出线）是相互分离的。

静态显示的优点是：数码管显示无闪烁，亮度高，软件控制比较容易；缺点是：需要的硬件电路较多（每一个数码管都需要一个锁存器），如果在全国大学生电子设计竞赛中使用，将造成很大的不便，同时由于所有数码管都处于被点亮状态，所以需要的电流很大，当数码管的数量增多时，对电源的要求也就随之增高。

所以，在大部分的硬件电路设计中，很少采用静态显示方式。

2．动态显示方式。

所谓动态显示，是指无论在任何时刻只有一个数码管处于显示状态，每个数码管轮流显示。

如图2.20所示。

图2.20 4个共阴极数码管动态显示时的连接方式与显示状态由图2.20中可以看出，当数码管处于动态显示时，所有位选线分离，而每个数码管的各条段选线相连。

当需要显示数字或字符时，需要将所有数码管轮流点亮，这时对每个数码管的点亮周期有了一个较严格的要求：由于发光体从通入电流开始点亮到完全发光需要一定的时间，叫做响应时间，这个时间对于不同的发光材质是不同的，通常情况下为几百微秒，所以数码管的刷新周期（所有数码管被轮流点亮一次的时间）不要过短，这也与数码管的数量有关，一般的数码管的刷新周期应控制在5ms~10ms，即刷新率为200Hz~100Hz，这样既保证了数码管每一次刷新都被完全点亮，同时又不会产生闪烁现象。

动态显示的优点是：硬件电路简单（数码管越多，这个优势越明显），由于每个时刻只有一个数码管被点亮，所以所有数码管消耗的电流较小；缺点是：数码管亮度不如静态显示时的亮度高，例如有8个数码管，以1秒为单位，每个数码管点亮的时间只有1/8秒，所以亮度较低；如果刷新率较低，会出现闪烁现象；如果数码管直接与单片机连接，软件控制上会比较麻烦等。

静态显示驱动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笔划都由一个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。

静态驱动的缺点是占用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，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。

动态显示驱动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，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，输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于选通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COM端，就使各个数码管轮流受控显示，在轮流显示过程中，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，这就是动态驱动。

动态驱动的优点是占用I/O线少，只需要X+Y个，X为数码管的笔划数，Y为数码管的个数。

动态驱动的缺点是占用CPU时间长，编程复杂，驱动功率较大。

在动态显示方式中，各数码管轮流工作，为了减轻闪烁现象，每个数码管刷新频率必须大于25 Hz，即相邻两次点亮的时间间隔要小于40 ms。

数码管越多，每个数码管的显示时间越短，同时还要考虑为CPU留出空闲时间。

在驱动电流一定的情况下，亮度越低，正因如此，要适当增大驱动电流。

对比：静态显示驱动：各显示器在显示过程中持续得到送显信号，与各显示器接口的I/O口线是专用的。

动态显示驱动：各显示器在显示过程中轮流得到送显信号，与各显示器接口的I/O口线是共用的。

静态显示驱动特点：无闪烁，无须扫描，节省CPU时间，编程简单，用元器件多，占I/O线多。