实验之数码管显示电路及应用

实验 2.6 数码管显示电路及其应用一、实验目的1、熟悉七段共阴、共阳 LED 数码管的结构、使用方法。2、熟悉共阴译码驱动电路的原理及使用方法。3、掌握数码显示电路的应用。二、实验设备及材料数字逻辑电路实验箱共阴、共阳数码管和扩展板、数字万用表、4 线七段译码/驱动器 78LS48 或集成芯片 74LS248、二五十进制计数器 74LS90 计数器等。三、实验原理4 线七段译码/驱动器是把给定的代码进行翻译，直观地用七段显示数字。显示与译码是配套使用的。在数字测量仪表和各种数字系统中，将数字量直观的显示出来。人们一方面可直接读取测量和运算的结果；另一方面可用于监视数字系统的工作情况。因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图 2.6.1 所示。图 2.6.1 数字显示电路组成方框图1、LED 数码管数码的显示方式一般有三种：字型重叠显示式；分段显示式；点阵显示式。以分段显示式应用最为普遍。主要器件是七段发光二极管（LED）显示器。它可分为两种形式：一种是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上） ，即笔段电极接低电平,公共阳极接高电平时，相应的笔段可以发光。另一种是共阴极显示器（发光二极管的阴极都接在一个公共点上，使用时公共点接地） 。图 2.6.2 是七段共阴数码管电路和引脚图。图 2.6.3 为七段共阳数码管电路和引脚图。（a ）七段共阴发光二极管 （b）共阴引脚图图 2.6.2 七段共阴数码管（a ）七段共阳发光二极管 （b）共阳引脚图图 2.6.3 七段共阳数码管实验 2.6 数码管显示电路及其应用44一个数码管可以显示一位 09 十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5 吋和0.36 吋）每段发光二极管的正向压降，随着显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为 22.5V ，每个发光二极管的点亮电流在 510 mA 之间。LED 数码管要显示 BCD 码所表示的十进制数字需要有一个专门的译码器，该译码器不但要有译码功能，还要有相当的驱动能力。2、译码驱动器（1）4 线七段显示共阴极译码驱动器 74LS48半导体数码管可以用 TTL 或 CMOS 集成电路直接驱动，为此就需要用显示译码器将 BCD 代码译成数码管所需要的驱动信号，以便使数码管用二进制数字显示出BCD 代码所表示的数值。74LS48 是 BCD 输入，有上拉电阻能够配合七段发光二极管工作的 4 线七段译码/ 驱动器，它的逻辑符号如图 2.6.4（b）所示。D 、 C、 B、 A 是 BCD 码的输入端，Ya、 Yb、 YCYg是译码输出端，用 “1”表示数码管中笔段的点亮状态。用“0” 表示数码管中的笔段的熄灭状态。译码/驱动器集成芯片引脚功能如图 2.6.4（a）所示。 为试灯端、 为灭零输入端，它们都是低电平有效。当 =0、 为LTRBI LTRBI高电平时，数码管输出全为“1” ，显示笔段 8 字。当 =0 且 D、 C、 B、 A 为RI0000 时，数字 0 不显示，处于灭零状态。 为灭灯输入/灭零输出。 为灭BOI灯输入端，当 =0 是输出全为零； 是灭零输出端，该器件处于灭零状态时，I=0，否则， =1。 主要是用来控制相邻的灭零功能。RBOI/图 2.6.4 4 线七段译码/驱动器 74LS48（74LS248 ）（2）4 线七段显示共阳极译码/驱动器 74LS47 芯片 74LS47 芯片是驱动共阳极显示数码管的译码驱动集成芯片，引脚功能排列与74LS48 相同。使用时要注意 74LS47 为集电极开路输出，需要外接上拉电阻。而74LS48 芯片内部有升压电阻，可以直接与显示器相连。（3）74LS248 芯片共阴极译码 /驱动器74LS248 芯片与 74LS48 芯片的功能和使用方法完全相同，但不同的是共阴极数码管显示 6 与 9 数字的笔划有一点差别，如图 2.6.5 所示。（b） 逻辑符号（a ）引脚排列（4）CD4511 共阴极译码/驱动器CD4511 功能和显示效果与 74LS48 基本一样，二者的区别在于 CD4511 的输入码超过 1001（即大于 9）时，它的输出全为“0” ，数码管熄灭。 为灯测试输入端，LT而且使用 CD4511 时，输出端与数码管之间要串入限流电阻，如图 2.6.6 所示四、实验内容1、芯片 74LS48 译码/驱动器与数码管连接功能测试（验证性实验）将 74LS48 输入端 D、 C、 B、 A（按左高右低）分别接逻辑拨位开关，输出端Ya、 Yb、 Yc、 Yd、 Ye、 Yf、 Yg分别接共阴极数码管对应的字符。74LS48 的 脚 3（ 端） 、 脚、 脚接逻辑拔位开关， 脚为电源+5V， 脚接LTROBI/ 4 I 5 16 8地。数码管与译码/驱动器 74LS48 连接使用时，数码管的 脚引线必须接一个 3100200 小电阻再连到电路的地端，以限制数码管工作电流，否则可能会烧坏数码管。当芯片 74LS48 脚（ 端）为低电平、芯片 、 脚为高电平时，七段数码 3 LT 4 5管全亮，用此方法可以检查译码器及数码管的好坏。译码器输入的二进制代码（00001111）时， 、 、 脚应全为高电平。记录数码管中的七段显示电平和字型 3 4 5显示，填入表 2-6-1 中。图 2.6.5 74LS248 与 74LS48 的显示区别（上为 74LS248，下为 74LS48）图 2.6.6 CC4511 数码管译码 /驱动电路图实验 2.6 数码管显示电路及其应用46表 2-6-1 译码/驱动器 74LS48 与共阴数码管连接功能测试表输 入 输 出十进制或功能试灯 灭灯 D C B A YaYb Yc YdYeYf Yg显示字型0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 02 1 1 13456789101112131415灭灯 0 灭测灯 0 1 1灭零 1 0 0 0 0 0 0 灭2、共阳极译码器 74LS47 与数码管连接，测试其功能（验证性实验）3、数码显示电路在计数器中的应用（综合性实验）74LS90 芯片是二五十进制中规模集成计数器。它由二进制计数器和五进制计数器构成，具有二分频、五分频和十分频功能。引脚功能如图 2.6.7 所示。计数脉冲从 CKA 端输入，Q A输出，为二进制计数器。计数器脉冲从 CKB 输入， QBQD输出，为五进制计数器。将 QA与 CKB 相连，计数脉冲从 CKA 输入，QAQD端输出，为 8421 码十进制计数器。74LS90 芯片功能表如图 2-6-2 所示。从表中可以看出，当复位输入 R0(1)=R0(2)=1，且置位输入 R9(1)R9(2)=0 时， 74LS90 的输出被直接置零。当置位输入R9(1)R9(2)=1，则 74LS90 的输出将被直接置 9，即QDQCQBQA=1001；当 R0(1)R0(2)=0 和 R9(1)R9(2)=0 时，在计数脉冲（下降沿）作用下图 2.6.7 74LS90 的引脚图实现二五十进制加法计数。表 2-6-2 中规模二五十进制集成计数器 74LS90 功能表复位输入 置位输入 时钟 输 出R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) CAK/CAB QA QB QC QD1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 10 0 计 数 0 0 计 数 0 0 计 数实验时，分别将集成芯片 74LS90 连接为二进制、五进制、一位十进制脉冲计数器（脉冲源由 1Hz 连续脉冲提供） ，计数器输出接入译码 /驱动器 74LS48（或74LS248）的输入端，观察并记入发光二极管显示二进制的数据和数码管显示的数据（自拟表格） 。 五、预习要求1、复习译码器和七段发光数码管的原理。2、熟悉实验内