声明：本篇知识梳理适合4~8年级的学生，学习STEAM科技编程的有基础的学生。可用于喜欢STEAM的学生自学，也适用于家长带孩子探索学习STEAM。

集成型四位数码管显示应用

四位数码管，可以理解为两个两位数码管（即双位数码管）的组合，或者是能够同时显示四个单位数字（0~9）的单一组件。所以通过上一篇学习的双位数码管原理，可以很容易就推导出四位数码管的用法。

四位数码管外观结构

四位数码管广泛应用于各种需要数字显示的电子设备中，如电子计时器、计数器、电子秤、温度计、电压表、电流表等。在这些应用中，四位数码管能够快速、准确地显示多位数字信息，为人们的生活和工作提供便利。

一、基本构造与分类 1.基本构造：

• 四位数码管由四个独立的双位数码管（或集成在一起的四个显示单元）组成。

• 每个单位数码管内部包含有LED灯（通常是七段或八段，用于显示数字和可能的小数点）。

• 数码管的LED灯可以是共阳极或共阴极连接（课堂上我们选择与前面课程一致的共阴极数码管）。

四位数码管基本构造

2.分类：

• 根据显示方式的不同，可以分为静态显示和动态显示两种类型。

• 静态显示时，每个数码管的显示是独立的，不需要扫描。

• 动态显示时，通过分时扫描的方式依次点亮每个数码管，实现多位数字的显示。

在我们前面课程中有介绍过静态显示与动态显示的区别，这里就不再赘述了。为了让电路结构更简单，并且接线更容易，我们继续选择动态显示。

二、控制方法 1.驱动电路：

• 四位数码管通常需要驱动电路来提供足够的电流以点亮LED灯。驱动电路可以是简单的电阻限流电路，也可以是更复杂的恒流源电路。

四位数码管内部电路原理图

2.控制方式：

• 可以通过微处理器或其它逻辑电路来控制数码管的显示。根据数码管的类型（共阳极或共阴极），选择合适的控制信号极性。通过向数码管的段位端发送字形码数据来控制LED灯的亮灭状态，从而显示数字。

三、接线与编程 1.接线： 由于我们前面课程中孩子们掌握的很不错，四位数码管的接线就很简单了。根据控制原理，由双位数码管拓展到四位即可。具体接线可以参考下方的实物仿真图（与Nano板的接线引脚图一模一样，更换主控板型号即可）。

基于Uno板接线仿真图（跟Nano同）

• 将数码管的公共端（共阴极）连接到Nano板的D10，D11，D12和D13（依次从左到右，如上图所示，注意接保护电阻）。这里我们用的事动态显示，这四个引脚是用于控制数码管的扫描顺序（如果用静态显示，这四个公共端接到电源地）。

• 将段位端连接到控制器的输出端口（Nano板的D2~D8，如需小数点可以把D9接到小数点Dp，即“四位数码管基本构造”图中的引脚h）。

2.编程：

• 编写控制程序，根据需要显示的数字向段位端发送相应的字形码数据。

• 编写扫描程序，依次点亮每个数码管。在编程时，需要注意数码管的显示周期和人眼的视觉暂留效应，以确保显示效果稳定。

具体代码实现如下：

初始程序设计，定义好各个引脚功能

这里数组data[4]用于传递和存储需要四位数码管显示的数据，从左到右依次对应四位数码管的1、2、3、4位数据。这里data[]={0,0,0,0}默认显示四个零。

定义显示函数，用于显示data[]中存储的4位数值

主函数程序

其中setup()为初始化各个控制引脚，并关闭数码管显示。loop()函数直接分离出四位数码管的每一位数据并存储在数组data[]中，直接调用刚刚定义好的show()函数即可显示。如果数据刷新频率太快，只需控制增加show()函数被调用的次数即可。

我们后面会发现，该问题同样适用于点阵扫描程序

切忌使用delay（）函数降低刷屏频率！！！很多同学容易想到通过等待函数放慢显示过程，这对于一般的程序可以，但是对于动态显示程序不仅解决不了问题，还会阻止正常的显示功能。主要原因是对动态显示的过程没有理解到位。动态显示核心思想其实就是不断轮流扫描四位数码管每一位的数据，速度足够快才能“欺骗”人的眼睛，形成视觉暂留，让你看到四位数码管好像同时在显示四位数据。实际上任意时刻只有一位数码管在显示，一旦使用了等待功能，这个动态过程就会被阻断。从而显示出问题。