第3讲 数码管静态显示和动态显示原理

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。

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。

单片机数码管的静态显示是一种常见的数字显示方式，它通过单片机控制数码管的每个段（a~g、dp）的开关状态，以显示所需的数字或字符。

以下是单片机数码管静态显示的基本原理：1. 数码管构成：数码管通常由七段LED（a~g）和一个小数点（dp）组成。

每个段代表数字或字符的一部分。

2. 驱动电路：数码管需要适当的电流和电压来点亮各个段。

通常，使用共阳极（Common Anode）或共阴极（Common Cathode）的数码管。

-共阳极数码管：该类型的数码管的阳极（正极）是共用的，而七段LED的阴极（负极）是分开的。

通过向某个段的阴极引入低电平（通电），并向共阳极引入高电平（不通电），就可以点亮该段。

其他段则保持高电平，不点亮。

-共阴极数码管：该类型的数码管的阴极是共用的，而七段LED的阳极是分开的。

通过向某个段的阳极引入高电平（通电），并向共阴极引入低电平（不通电），就可以点亮该段。

其他段则保持低电平，不点亮。

3. 单片机控制：使用单片机（如Arduino、PIC、8051等）来控制数码管的静态显示。

通过单片机的GPIO（通用输入输出）引脚连接到数码管的各个段，可以控制每个段的开关状态。

-共阳极数码管控制：通过将特定的段引脚设置为低电平（通电），并将共阳极引脚设置为高电平（不通电），来点亮该段。

其他段的引脚则设置为高电平，不点亮。

-共阴极数码管控制：通过将特定的段引脚设置为高电平（通电），并将共阴极引脚设置为低电平（不通电），来点亮该段。

其他段的引脚则设置为低电平，不点亮。

4. 数据刷新：由于单片机的处理速度很快，对人眼来说会感觉到数码管的显示是同时发生的。

实际上，单片机会不断地刷新数码管的显示。

它通过快速地切换各个段的开关状态，使人眼感知到连续的静态显示。

通过以上的原理，单片机可以根据需要控制数码管的每个段的开关状态，以实现所需的数字或字符的显示。

动态数码管显示原理
动态数码管显示原理是通过在特定的时间序列下，逐个刷新数码管的每一位来显示数字的。

数码管由七段LED组成，包括a、b、c、d、e、f、g七段。

根据7段LED的不同亮灭组合方式，可以显示0~9的数字，
以及一些字母和符号。

每一位数码管的显示由控制信号控制。

动态数码管的显示原理是，通过快速地逐个刷新每一位数码管的显示，给人造成多个数码管同时显示的错觉。

这需要两个关键信号：位选信号和段选信号。

位选信号是用于选择要显示的数码管的信号。

它连接到数码管的选择引脚，通过逐个地将相应的数码管的选择引脚置为低电平，来选择要显示的数码管。

段选信号是用于控制每一位要显示的数字的信号。

它连接到数码管的a、b、c、d、e、f、g七个引脚，通过对应的引脚组合，可以控制每一位显示相应的数字。

在动态数码管显示中，根据显示的需要，以一定的时间间隔连续切换不同的位选信号，同时通过段选信号控制每一位显示相应的数字。

这样，在切换速度较快的情况下，人眼会觉得多个数码管配合闪烁，呈现出完整的数字显示效果。

通过这种原理，可以实现在有限的数码管上显示多位数字，例如时钟、计时器等。

但需要注意的是，由于刷新速率较快，人
眼感觉到的是同时显示，因此要确保刷新频率足够高，以避免出现闪烁或者模糊的现象。

简述数码管动态显示的概念和原理数码管动态显示是一种可以在时间段内显示一系列数字或代码符号的显示设备。

它使用数字或字符来表达一个或几个信息，从而可以通过数码管了解系统运行状态。

它是一种低成本、低耗电量的显示设备，通常用于家用、商业和工业设备上，它们可以读取一个控制信号并将其显示出来。

数码管动态显示的原理是，它由一系列的数字或字符组成，每一种显示的字符或数字都固定闪烁的次数以便表示不同的信息。

通常，数码管的外壳称为管壳，它有7条小的金属线，可以控制灯泡的闪烁状态。

使用数码管动态显示的时候，每一个数字或字符都可以用一个电流强度编码表示。

当一个数字或字符编码不同时，向其输入不同电流强度，就可以让不同的段灯亮起或关闭。

通过改变不同段灯的颜色和闪烁频率，就可以得到不同的数字或字符的动态显示效果。

数码管动态显示的优势在于它的低成本、低耗电量，可以以低电压供电，从而使它成为TTL锁存器等数字电路中常用的显示设备。

由于数码管动态显示技术采用了芯片管控制，因此数据显示稳定准确，可以有效显示出较长的信息。

此外，它还具有良好的信号传输显示功能，可以满足复杂系统的显示需求。

另外，它还具有超低频功能，可以减少总线抖动和总线驱动能耗。

数码管动态显示技术的应用非常广泛，可以用于电子产品、家用设备、汽车驾驶仪表、几何定位系统、运动传感器、仪器仪表、室内室外温度表等等。

它们可以将运行参数和实时信息及时地传送到系统，用于改善设备的性能，及时发现和纠正异常。

总的来说，数码管动态显示使用在家用、商用和工业设备中是一种节能可靠的显示设备。

它可以准确表达出系统运行状态，具有可靠性和耐用性，同时它的成本低，耗电量低，因此是一种经济和高效的显示设备。

简述数码管动态显示的工作原理及特点研究了这么久数码管动态显示的工作原理及特点，总算发现了一些门道。

先说说这工作原理吧。

你看啊，数码管动态显示呢，就是让多个数码管逐个快速闪亮，但是速度特别快，咱们的眼睛就感觉它们是同时亮着的。

比如说，就好像有一排小灯，其实每次只亮一个，但是飞快地轮流点亮，咱们看起来就觉得这一排小灯都一直亮着呢。

这是为啥呢？其实就是利用了咱眼睛的视觉暂留特性。

就像看电影，电影其实是一张张照片快速播放，咱们眼睛就觉得画面是连续的，数码管动态显示也是这个道理。

它的原理还有一个关键就是利用了扫描的方式，就像扫地一样，从第一个数码管开始，然后快速地扫到下一个，再下一个，这样轮着来。

那它的特点呢？首先就是节省硬件资源。

你想啊，如果不用动态显示，每个数码管都单独弄线路来控制亮灭那些的，那得多复杂，要好多好多线啊。

打个比方，就像你有好多个玩具娃娃，每个娃娃都要单独弄一套衣服，那得费多少布料。

但是用动态显示，就像几个娃娃穿同一套衣服，轮流穿，只需要一套就行了，这就节省了很多资源。

再一个特点呢，它显示的效果其实还挺好的，虽然是这种快速轮流闪亮的方式，但看起来就跟同时亮着差不多。

不过呢，这里头也有我不太理解的地方。

比如说这个速度到底怎样才是最合适的呢？要是太快了，会不会对数码管本身有啥不好的影响啊？我之前还以为只要能让眼睛看着是同时亮就可以了，但是后来发现可能没那么简单。

这个速度可能还得根据数码管的类型啊，使用的环境啊，甚至是电源供应的稳定性啥的来调整呢。

我还发现啊，数码管动态显示还有个特点就是编写程序的时候稍微有点复杂。

跟静态显示比起来，就像一个是走直路，一个是走弯路。

因为你得把那个扫描顺序啊，每个数码管显示的时间间隔啊这些东西都得安排好，要是安排不好，显示就可能出错。

就像穿珠子似的，珠子的顺序要是穿错了，那最后的项链就不好看了，甚至做不出来是个项链了。

不过呢，复杂归复杂，掌握了其中的窍门，也就能运用自如了。

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。

数码管动态显示原理数码管是一种用于显示数字和字符的电子显示设备。

它通常由七段LED组成，每个段都可以独立控制，能够显示0到9的数字以及一些字母和特殊字符。

数码管动态显示技术是一种通过快速交替刷新数码管的方法，实现在有限数量的数码管上显示连续变化的数字或字符。

1.选择数码管：根据需要选择合适的数码管。

数码管根据位数可以分为共阴极与共阳极两种类型。

在共阴极的数码管中，所有段的阴极端通过一个共用引脚连接在一起。

而在共阳极的数码管中，所有段的阳极端通过一个共用引脚连接在一起。

2.改变段的状态：将要显示的数字或字符转换为对应的段的状态。

每个数字或字符通过一系列的电平信号控制数码管的每个段的开关状态。

根据数字或字符要显示的形状，相应的数位管段被点亮。

3.选择一位数码管：根据位数依次选择要显示的数码管。

由于数码管的位数是有限的，一般使用多路选择器或集成电路进行位选择。

位选择信号通过特定的时序被发送到数码管的位选择引脚上。

4.刷新频率：为了实现动态显示效果，需要以一定的频率快速交替选择数码管。

在每个位选择时间间隔内，每个位的状态都会被刷新，因此给人的感觉是所有的数码管同时亮。

刷新频率一般在几十赫兹到几千赫兹之间，较高的频率可以提供更稳定和清晰的显示效果。

5.控制显示内容：根据需要，通过控制显示内容的变化来实现动态显示效果。

根据所选的位数和刷新频率，可以在数码管上显示各种运动、动画和动态数字等效果。

通过以上步骤，数码管动态显示技术可以实现在有限数量的数码管上显示连续变化的数字或字符。

这种技术广泛应用于数字时钟、计数器、仪表盘等领域。

数码管动态显示原理简单易懂，可以通过硬件电路和软件编程来实现。

它不仅为人们提供了便捷的数字和字符显示方式，也为人们创造了更多创意和互动的显示效果。