什么是LED显示器的结构？其工作原理是什么？

LED显示器又被称为数码管显示器，可以分为共阳极和共阴极两种，其结构分别如图5-28所示。数码管显示器由8个发光二极管(即a段、b段、…、g段和dp段)构成，当发光二极管导通时，对应的段被点亮，从而可以显示数字、字符及小数点。为防止发光二极管导通时因电流过大而被烧毁，数码管各段还需外接限流电阻。

下面以图5-28所示的1位8段共阳极数码管为例，介绍数码管的工作原理。共阳极数码管中所有发光二极管的阳极连接在一起，是数码管的公共阳极，对应于数码管的COM引脚。当COM引脚为高电平时，数码管的8个段才可能被点亮，而COM引脚信息常被称为“位控”信号。若要点亮共阳极数码管的某一段，除了COM引脚接高电平外，对应的“笔画”段引脚需要接低电平，比如若要点亮c段，则需将c引脚接低电平，以使c段所对应的数码管导通发光，即c段被点亮。为使共阳极数码管显示“1.”，则数码管的“笔画”段引脚dp、g、f、e、d、c、b和a的逻辑值应依次为0、1、1、1、1、0、0和1，而由这一逻辑组

合构成的二进制数01111001即是“1.”的显示代码，也被称为段码、字型编码或字型码。另外，除了8段数码管显示器外，还有不带小数点(dp段)的7段数码管，后者同样有共阳极和共阴极两种结构，工作原理也类似。

图5-28数码管的结构和引脚

a)共阳极数码管的结构b)共阴极数码管的结构c)数码管的引脚和外形

根据数码管的显示原理可以确定共阳极和共阴极数码管的字型码表，见表5-13。需要注意的是，该表中的数字和符号均不带小数点，若带小数点，则需按照相同的方法单独制表。通过分析还可以发现，表5-13中的共阳极数码管字型码按二进制位取反后可以得到对应的共阴极数码管字型码，反之亦然。

将数码管的引脚与单片机的I/O口引脚进行适当连接后，单片机可以通过程序控制数码管显示数字和字符等信息。

【例5-10】单片机控制数码管显示。要求：在图5-29所的电路中，8051单片机的并口P0和P2与一位共阳极数码管相连，请编写程序控制数码管显示数字“5”。

图5-29单片机并口与数码管的连接

分析：因为数码管是共阳极的，所以与COM引脚相连的单片机P2.0引脚必须为高电平;另外，根据表5-13可知数字“5”的字型码是92H，需将该值通过P0口送至数码管的“笔画”段引脚。数码管“笔画”段引脚所接电阻是限流电阻，其作用是限制数码管内发光二极管的工作电流，防止其因电流过大而烧毁。

特别强调一点：数码管字型码与电路硬件连接方式有关，并不是唯一的。例如，在图5-29中，若改变引脚连接关系，将P0.0连接至数码管的“笔画段”b，将P0.1连接至“笔画段”a，则例5-10程序将无法使数码管显示“5”，若要显示“5”，必须根据新的引脚连接关系重新确定字型码。

在例5-10中，单片机利用P0口控制数码管显示，为保证数码管显示的符号不消失，在数码管显示期间，P0口送出数码管字型码不能改变。但是在实际的单片机应用系统中，P0口和P2口通常还有其他用处，不能仅用于数码管显示控制。比如，在下面这段程序中，前两条指令控制数码管显示数字“5”之后MOVX指令将P0口用于片外存储器或I/O端口的访问，从而导致数码管无法持续显示数字“5”。

由上述分析可知，为保证数码管显示器稳定地显示，必须使数码管引脚上的字型码保持足够长的时间，以使人眼能够感受到数码管的亮度。在单片机应用系统中，有两种控制数码管持续、稳定显示的方法，分别是静态显示和动态显示。