数码管可以说是显示屏的一种， 通过控制其不同管脚的电流通断，会使其发光，从而显示出数字。因此它能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的信息。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。绝大多数需要显示的小家电都是使用数码管，再复杂一点的应用则会采用液晶屏与荧光屏等。

数码管结构

数码管也称LED数码管，常用段数一般为7段，也有的另加一个小数点。也就是说一位数字就需要用到8个LED小灯。数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类：

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。

当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是A亮B亮G亮E亮D亮；F不亮C不亮DP不亮。因此常用LED数码管可以显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。

LED数码管引脚定义

当然，也有更加复杂一点的数码管，如下图，我们就不详加介绍了。

驱动方式

想要驱动数码管显示出我们想要的数字其实非常简单，只要对不同的LED段加上相应的电压就行。但是想象一下，如果需要显示下图的时间13点08分，我们需要控制20个LED，使其亮；12个LED，使其灭。每个LED接一条线路，就要接32条，这样其实是十分浪费资源的。

因此数码管的驱动方式十分灵活，可以分为静态驱动和动态驱动两类。

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段码都由一个单片机的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端口太多，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。

动态显示驱动：

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，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。

现实应用中，绝大部分的数码管都是动态显示的，只是人眼看不出效果而已。但我们可以借助手机来验证这一点。当我们将快门速度调慢，拍下的数码管照片就是完整的显示数字；当快门速度调快到一定速度时，拍下的显示数字就是不完整的，这也就说明了这个数码管是采用动态显示的驱动方式。

快门速度1/24 时拍下的照片

快门速度1/625 时拍下的照片

模块介绍

下面我们来着重介绍一下一个八位的LED数码管模块的结构和驱动方式。

八位数码管显示模块

一个八位的数码管总共有64个LED，我们不可能用64个I/O引脚去控制，因此需要一个驱动芯片。这个模块采用的是MAX7219芯片。它是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器。它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。只需要3个I/O口就能驱动8位数码管，可以说效率是很高了。整个模块的电路图如下：

主要参数：

工作电压：DC 5V规格尺寸：82*15mm

引脚定义：

VCC：接电源正极GND：接电源负极DIN：串行数据输入端口CS：位选端CLK：时钟序列输入端Arduino实验

下面我们就用Arduino UNO驱动8位数码管模块工作吧。

硬件设备：

Arduino UNO控制器 × 18位数码管模块 × 1电源 × 1杜邦线 × n

接线图：

将驱动模块的DIN、CS、CLK分别连到Arduino 12、11、10数字引脚上，连接电源和接地线。

程序：

在编程之前我们需要知道一位数码管对应显示各个数字字符的段码。我们可以用这样的一个小程序进行查询。例如数字2，它的段码正码就是5B，反码就是A4，分别对应共阳和共阴的数码管。

数字2的段码查询

//数码管显示程序//事先输入查询好的各个字符的段码uint8_t SEGPLAY[] = {   0xC0, //"0"                                      0xF9,  //"1"                                      0xA4,  //"2"                                      0xB0,  //"3"                                      0x99,  //"4"                                      0x92,  //"5"                                      0x82,  //"6"                                      0xF8,  //"7"                                      0x80,  //"8"                                      0x90,  //"9"            //                        0x88,  //"A"            //                        0x83,  //"B"            //                        0xC6,  //"C"            //                        0xA1,  //"D"            //                        0x86,  //"E"            //                        0x8E,  //"F"            //                        0x89,  //"H"            //                        0xC7,  //"L"            //                        0xC8,  //"n"            //                        0xC1,  //"u"            //                        0x8C,  //"P"            //                        0xA3,  //"o"            //                        0xBF,  //"-"            //                        0xFF,  //熄灭            //                        0xFF  //自定义                    };//定义位码，也就是1到8位的数码管的代码uint8_t DIG[] = {0b10000000,                           0b01000000,                           0b00100000,                           0b00010000,                           0b00001000,                           0b00000100,                           0b00000010,                           0b00000001,                          };//定义三个引脚#define latchPin  10#define clockPin  11#define dataPin  12void setup() {//定义三个引脚为输出  pinMode(latchPin, OUTPUT);  pinMode(clockPin, OUTPUT);  pinMode(dataPin, OUTPUT);}void loop() {  playnum (1308, 5014);   //显示 13085014  delay(20);}////函数作用：用于两个四位数码管显示数字//输入值：unsigned int 范围0-9999      ////返回值： 无                          //void playnum (unsigned int i, unsigned int j) {    SegDisplay(i / 1000, 0);    SegDisplay((i % 1000) / 100, 1);    SegDisplay((i % 100) / 10, 2);    SegDisplay((i % 10), 3);    SegDisplay( j / 1000, 4);    SegDisplay((j % 1000) / 100, 5);    SegDisplay((j % 100) / 10, 6);    SegDisplay((j % 10), 7);}////函数作用：用于单位数码管显示数字//输入值：i 范围0-11     ////        显示位置 1-4   ////返回值： 无                          //void SegDisplay(int i, int j) {  digitalWrite(latchPin, LOW);  shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, DIG[j]); //位选  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, SEGPLAY[i]);//段选  digitalWrite(latchPin, HIGH);  delayMicroseconds(500);//调节这个和下面的参数可以调整显示亮度，建议这两个数加起来为860。这样是为了显示时间准确  // delayMicroseconds(360);}