七段数码显示器

（张晋纯 宋东生编译）当你使用袖珍电子计算器或电子钟表时，也许已经注意到，那些跳动着的数字都是由一些线段按照一定的方式组合起来构成的，它们正是目前广泛应用的七段数码显示器。

为了掌握七段数码显示器的工作原理，我们可以把七根6瓦的日光灯管按图1的形式排列起来，适当地选作其中部分灯管使之发光，就能组成O～9这十个不同的数字。

在实际的七段数码显示器中，通常用a、b、c、d、e、f、g分别代表七个线段，由它们组成的数字图形示于图2。表1列出了a～g的组合情况和十进制中十个数字的对应关系。表中H表示发光的线段，L表示不发光的线段。

在数字化仪表上使用的七段数码显示器；常见的有荧光数码管、半导体数码管及液晶显示器等。

荧光数码管是一种电真空器件，外形类似于指形玻璃外壳的电子管。它由灯丝（阴极）、网状栅极和七段阳极组成，图3是它的外形示意图。

荧光数码管工作时，首先应加上灯丝电压和栅极正电压，当七段阳极都不加正电压时，热阴极发射出来的电子，在栅极电压形成的电场作用下被加速，并飞向栅极。这时，荧光数码管不显示任何数字。如果有选择地给某几段阳极加上正电压，飞行着的电子就会受到阳极电场的吸引，以高速度轰击阳极表面，由于阳极表面涂有荧光粉，在高速电子的轰击下将会发出绿色荧光，显示出某一数字来。

图4绘出了荧光数码管中一段阳极所采用的驱动电路。常见的YS系列荧光数码管，阳极和栅极工作电压一般为20伏，灯丝电压为1.2伏。如果译码电路采用TTL集成电路“与非”门，它的输出高电平只有3.6伏左右，无力直接驱动七段荧光数码管。因此，需要在译码器和荧光数码管的阳极之间接入如图4所示的驱动电路（这个驱动电路实际上是一个晶体管反相器），利用它把译码器输出的高、低电平（3.6伏和0.4伏）转换为0.3伏和20伏。由图可见，当相对于a段的译码电路输出为低电平时，晶体管截止，数码管阳极（a）电压为20伏，a段发光。

与上期介绍的辉光数码管相比，荧光数码管具有工作电压低、驱动电流小、显示清晰悦目、视角大等优点，其缺点是需要灯丝电源，机械强度较差，使用安装不方便。它主要应用于电子计算器、数字化仪表、数字钟及数字通讯终端装置中。

半导体发光二极管（LED）和普通二极管一样，管芯也是一个PN结，在正向电压作用下，使它通过10毫安左右的正向电流时，就会发出光来（图5）。目前，已制成能发出红、绿、黄等颜色的发光二极管。使用最多的是磷砷化镓发光二极管，它能发出红色的光，发光效率也较高。单个PN结可用环氧树脂封装做成发光二极管，把七个PN结按分段式或点阵式封装，做成表现数字的显示器，就成为七段半导体数码管，其外形如图6所示。用于数码显示的发光二极管大多是红色的。

这种半导体固体数码管的优点是：亮度高、字形清晰、工作电压低（1.5～3伏）、体积小、可靠性高、寿命长、响应速度极快，它适合于与集成电路直接配用，在微型计算机、数字化仪表中应用十分广泛，成为数码显示器的后起之秀。

液晶显示器的主要材料是液态晶体（简称液晶），它是一种有机材料，在特定的温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些光学特性，其透明度和颜色随电场、磁场、光、温度等外界条件变化而改变。因此，用液晶做成显示器件，就可以把上述外界条件的变化显示出来。

利用液晶可制成分段式和点阵式数码显示屏，分段式显示屏的结构如图7所示。它是在平整度很好的玻璃上喷上二氧化锡透明导电层，刻出七段作正面电极（以7c)，在另一块玻璃上对应的作成8字形背电极（图7b)，然后封装成间隙约10微米的液晶盒，灌注液晶后密封成。若在液晶屏的正面电极的某段和背电极间，加上适当大小的电压，则该段所夹持的液晶产生“散射效应”，显示出字符来。

用液晶制成的显示器S是一种被动式显示器件，液晶本身并不发光，而是借助自然光或外来光源显示数码。它的优点是工作电压低、耗电极省、成本低廉，但不能在黑暗中显示、工作温度范围较窄（－10～60°C）、响应速度低。目前在袖珍电于计算器和电子手表中用得较多。

当前数字设备中使用的各种数码管，陈辉光数码管外，都属于七段(或八段）数码显示器。大家知道，O～9这十个十进数字，分别用十个四位二进制代码来表示，但在七段数码显示器中，却是用a～g这七个发光线段的组合来构成十个十进制数字的（表1），这就要求译码电路把每一个四位二进制代码，翻译成一组显示器所要求的七位二进制代码，如表2所示，因此，常把这种形式的译码器称为“代码变换器”。