作为一种电子工程师的利器，Arduino已经成为了许多人最爱的开发板。而当我们掌握了Arduino编程，就可以轻松制作高品质的七段数字显示器。那么，制作这样的数字显示器的原理是什么？有哪些常见的数码管控制电路？如何通过Arduino编程实现数码管的控制和显示？如何制作一个高品质的七段数字显示器？除了七段数字显示器，Arduino编程还可用于控制哪些其他显示设备？本篇文章将为你一一道来。

　　一、 数码管的控制原理

　　数码管是一种电子显示器件，主要用于显示数字显示器，具有显示内容简洁、色彩鲜艳、视觉效果强等特点。而在Arduino编程中，数码管一般分为共阴数码管和共阳数码管。共阴数码管是指数码管的阴极接在电源上，当某个字符要显示出来的时候，只需要让对应的阴极与地相连即可。共阳数码管则相反，阳极接在电源上，只需要让对应的数码管的阳极与电源相连即可。

　　在使用数码管显示数字时，通常需要将一个数字进行分割，然后根据每个数字的位数将其与对应的数码管输出端相连。

　　二、常见的数码管控制电路

　　在控制数码管的过程中，常见的数码管控制电路主要有以下几种：

　　1. 共阴数码管控制电路

　　共阴数码管的显示原理是通过在阴极处加电进行显示。具体的电路接法如图所示：

　　其中，对应数码管的AN0-AN3为4个控制极，在需要显示的数字接入控制极，则需要将其余控制极接地。而接在数码管的DP为小数点控制电路，若需要显示小数点，则需要将其接通。

　　2. 共阳数码管控制电路

　　共阳数码管的显示原理是通过在阳极处断电进行显示。具体的电路接法如图所示：

　　其中，对应数码管的DP为小数点控制电路，若需要显示小数点，则需要将其接通。

　　3. 多位共阴数码管控制电路

　　多位共阴数码管的控制电路需要将多个数码管的控制端均接在一起，然后通过按位控制数码管来显示相应的数字。电路接法如图所示：

　　其中，对应数码管的AN0-AN3为4个控制极，在需要显示的数字接入控制极，则需要将其余控制极接地。

　　4. 多位共阳数码管控制电路

　　多位共阳数码管的控制电路需要将多个数码管的控制端均接在一起，然后通过按位控制数码管来显示相应的数字。电路接法如图所示：

　　三、通过Arduino编程实现数码管的控制和显示

　　在控制七段数码管的过程中，需要使用Arduino的数字输出功能，根据输出引脚高低电平的不同来控制数码管的亮灭。在控制七段数码管亮灭时，常用的方法有直接控制IO端口和使用库函数控制。

　　直接控制IO端口的方法：

　　void setup() {

　　 //将LED的IO口设置为输出模式

　　 pinMode(LED, OUTPUT);

　　}

　　//数字0~9的显示状态

　　byte numbers[10][7] = {{0,0,0,0,0,0,1}, {1,0,0,1,1,1,1}, //0,1

　　 {0,0,1,0,0,1,0}, {0,0,0,0,1,1,0}, //2,3

　　 {1,0,0,1,1,0,0}, {0,1,0,0,1,0,0}, //4,5

　　 {0,1,0,0,0,0,0}, {0,0,0,1,1,1,1}, //6,7

　　 {0,0,0,0,0,0,0}, {0,0,0,1,1,0,0}}; //8,9

　　//显示数字num

　　void showNum(int num){

　　 int i;

　　 //获取数字num对应的状态

　　 byte *ptr = numbers[num];

　　 for(i=0; i<7; i++){

　　 //将每个数字对应的数码管的IO口调整为对应的状态

　　 digitalWrite(char_codes[i], !ptr[i]);

　　 }

　　}

　　void loop() {

　　 int i;

　　 //按照数字0~9的顺序进行数字输出

　　 for(i=0; i<10; i++){

　　 showNum(i);

　　 delay(1000);

　　 }

　　}

　　使用库函数控制的方法：

　　使用库函数控制数码管的代码较简单，只需要将SevenSegment库文件添加到Arduino IDE的库文件夹中即可使用。关于库函数的使用，请参考《Arduino库函数的使用及案例》一文。

　　四、制作一个高品质的七段数字显示器

　　制作一个高品质的七段数字显示器，需要根据自己的需求选择合适的数码管、透光材料及外壳材料。同时，需要根据具体的控制电路进行布线，将控制电路接好再进行固定，避免电路松动导致显示不正常。

　　具体制作过程如下：

　　1. 选购数码管和透光材料

　　选购数码管需要根据具体的控制电路来选择，一般常见的数码管种类有CSP、CC、CA、CB等，需要根据不同的电路采用相应的数码管。另外，为了提高显示的效果，需要使用一些透明的材料制作外壳，对于不同的显示效果有不同的透光材料选择。

　　2. 制作外壳

　　将透光材料剪成与数码管相对应的小方块，然后将它们按照对应的位置粘贴在外壳上。外壳要选择透明的材料，可以采用亚克力、玻璃等材料。

　　3. 布线并固定

　　根据具体的控制电路，将数码管的引脚与电路相连，布线时需要注意每个引脚的对应关系。完成布线后，需要将电路固定在外壳上，以免松动影响显示效果。

　　4. 完成

　　完成后，只需要将制作好的高品质七段数字显示器与Arduino开发板进行串联，通过Arduino编程就可以控制显示器的亮灭了。

　　五、除了七段数字显示器，Arduino编程还可用于控制哪些其他显示设备

　　除了七段数字显示器，Arduino编程可以用于控制各种其他显示设备，比如LED灯、数码管、液晶显示屏、OLED屏幕等。对于不同的显示设备，需要根据其控制方式使用不同的编程方法。在控制LED灯时，常用的方法是PWM调光，而对于液晶显示屏等设备，则可以使用LCD5110库等具体的库函数进行操作。

　　最后，本文介绍了制作七段数字显示器时的原理及常见的数码管控制电路，通过Arduino编程实现数码管的控制和显示，以及制作一个高品质的七段数字显示器的具体步骤。同时，介绍了Arduino编程可以控制的其他显示设备，希望对广大Arduino爱好者有所帮助。