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七段发光二极管显示器

七段液晶显示器

点阵显示器

七段发光二极管显示器

数字可以由具有不同基数的数系来表示。在日常生活中，我们习惯用0至9来表示数字，这种表示法称为十进制数系，它的基数是10。在数码电子学中，只有低电平和高电平两种状态，它们分别代表0和1，这种表示法称为二进制数系，它的基数是2。二进制数的每一个数位称为位元 (bit)，它是由英文字 "binary digit" 的缩写所构成的。

输入A至D是用来控制显示在LED显示器上的数字的。输入按 "DCBA" 的顺序来表示一个4位元二进制数。它们各自的数权值如下所示：

输入D 是最高有效位元： (MSB) 23 = 8
输入C 是第二有效位元： (2ndSB)22 = 4
输入B 是第三有效位元： (2rdSB)21 = 2
输入A 是最低有效位元： (LSB) 20 = 1

4位元二进制数转换为十进制数的公式是：

十进制数 = D x 23 + C x 22 + B x 21 + A x 20

七段发光二极管显示器是电子学中显示十进制阿拉伯数字的一种方式。在现今的点阵显示器出现之前，它已被广泛应用。七段发光二极管显示器由七个区段组成，见图1。每个区段都是一颗发光二极管。它们被组合起来共同显示标准的十进制阿拉伯数字。

图1: 七段发光二极管显示器

BCD至七段解码器的集成电路 (IC) 芯片把二进制输入A至D的逻辑状态转换成可以驱动七段发光二极管显示器的七个输出讯号。BCD的全写是Binary-Coded Decimal，意思是二进制编码十进制。表1列出了二进制输入、解码器输出和十进制数0至9之间的关系；图2则指出显示器七个区段的名称。

表1: BCD至七段解码器的真值表

图2: 显示模组的示意图，内里包含BCD至七段解码器和七段发光二极管显示器

七段液晶显示器

液晶显示器 (LCD) 是一种很薄的平面显示装置，它由彩色或单色的像素组成，而这些像素以阵列方式排列在光源或反射器之前。

光以电磁波的形式传播，并在垂直于光线传播方向的平面上振动。在这个平面上，普通光的振动方向是随机的。在LCD中，偏振镜把输入之光 线过滤为只有一种振动方向的光束，见图3。

图3: 光被偏振镜所偏振

LCD的工作原理可参看图4a和4b。若LCD两端没有施加任何电压，则从LCD顶部进入的光被第一面偏振镜所偏振，其后的各层液晶分子引导偏振光以一定转向角度通过它们，从而改变光的振动方向。当偏振光通过最后一层液晶分子后，它的振动方向刚好扭转了90° 并与第二面偏振镜的方向相同 (与顶部的偏振镜相差90°)。这时偏振光通过第二面偏振镜并且被底部的平面镜反射，造成该覆盖区域变亮。

图4a: 当没有施加电压时，光波被偏振及转向

图4b: 当施加电压时，光波被阻挡

若在两面偏振镜之间施加一个电压，它们之间会形成一个电场，液晶分子受电场作用而按电场方向排列。偏振光直接通过所有的液晶分子层 (没有改变振动方向)，其振动方向与第二面偏振镜互相垂直。因此，偏振光不能通过第二面偏振镜，亦没有光被底部的平面镜反射，造成该覆盖区域变暗。

由于直流电压所形成的电场方向是恒定的，为了防止液晶分子分解成正粒子和负粒子，液晶显示器不能在直流电压下工作。显示器需要一个方波时钟讯号来不断改变电场的方向。

点阵显示器

点阵显示器是一种包含多个细小发光元素的显示装置，这些发光元素以二维阵列的形式排列。通过点亮不同的元素组合，可使显示器描绘出不同的字符。因此点阵显示器所显示的字符比分段显示器具有较高的分辨率。

点阵显示器接收一个7位元的二进制数作为输入。ASCII码 (全写为American Standard Code for Information Interchange，美国资讯交换标准码) 是一套字符集及字符编码体系。它被广泛应用于数码电子学来表示字符讯息。它是一种7位元码，当中A0至A6分别对应二进制的前7个位元，表示十进制数0至127，而A0为最低有效位元 (LSB)，A6则为最高有效位元 (MSB)。

ASCII 码的前32个编码 (0至31) 被预留作为控制电脑设备 (如打印机) 的控制编码。例如，编码10代表"换行"功能 (使打印机对纸张进行换行)。表1显示了ASCII码的可列印字符表。

表2：ASCII的可列印字符表及其对应的十进制编码

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