电子技术项目教程Proteus版课件-项目七

7.1工作模块140-9数码显示电路工作任务：采用驱动共阴极数码管的74ls48四线-七段译码器，实现将8421BCD码转化十进制0-9十个数字，同时在数码管上显示。

电路构成演示7.1.1数制与码制

1.数制在前面我们已经介绍了一种最基本、最常用的数制——二进制，下面再介绍下其它常用的一些进制及它们之间的相互转换。数字电路系统里处理的都是二进制信号，为什么介绍其它进制呢?二进制表示些复杂信息时，用的位数多，难以记忆，且不便书写，易出错。因而在数字系统中，常用与二进制有对应关系的八进制或十六进制等。（1）十进制数十进制是我们最熟悉的计数制。它有0～9十个数字符号，相邻位之间，低位逢十向高位进一。

（2）八进制数它有0～7八个数字符号，相邻位之间，低位逢八向高位进一。（3）十六进制数它有0～9、A-F十六个数字符号，相邻位之间，低位逢十六向高位进一。几种常用进制及对应关系如下表所示。

二、八、十六、十进制数通常还可以用特定字母作为下标来表示哪一种进制数，它们用B、O、H、D分别表示二、八、十六、十进制数。如

(1110)2=1110B(3217)8=3217O(18AC)16=18ACH(1935)10=1935D2.不同数制间的相互转换

（1）二进制数转换为十进制数、八进制数、十六进制数只要将二进制的权展开，求出加权系数的和，便得到二进制数所对应的十进制数。如(1011.011)2=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3 =8+0+2+1+0+0.25+0.125 =(11.375)10二进制数转换为八进制数是将整数部分从低位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，在高位加上0补足三位；小数部分从高位开始，每三位二进制数为一组，最后不足三位的，在低位加上0补足三位，然后用对应八进制数取代，再排列出八进制数。

二进制数转换为十六进制数是将整数部分从低位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，在高位加上0补足四位；小数部分从高位开始，每四位二进制数为一组，最后不足四位的，在低位加上0补足四位，然后用对应十六进制数取代，再排列出十六进制数。

练习（2）十进制数、八进制数、十六进制数转换为二进制数十进制数分整数部分和小数部分，整数部分“除2取余”法；小数部分“乘2取整”法进行转换，将其转换结果排列到一起，就得到转换结果。练习

3、码制码制是指利用二进制代码表示数字或符号的编码规则。在数字系统中，各种数据、信息、文档、符号等，都必须转换成二进制字符号来表示，这个过程称为编码。这些特定的二进制数字符号称为二进制代码。用四位二进制代码表示一位十进制数的编码方法，称为二－十进制代码，或称BCD码。BCD码有多种形式，常用的有8421码、2421码、5421码、余3码，如表2-2所示。8421码在8421码中只利用了四位二进制数0000～1111十六种组合的前十种0000～1001，分别表示0～9十个数码，其余6种组合1010～1111是无效的。8421码与十进制间直接按各位转换。（86）10=（10000110）BCD

↓↓100001107.1.2数码管与数码显示译码器

数码管与数码显示译码器结合在一起可以实现将输入的BCD码转化为十进制并显示出来，在数字系统中应用得非常广泛。1.数码管数码管也称LED数码管,是用来显示数字、文字和符号的器件,是由多个发光二极管封装在一起组成的器件,led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点。有共阴极和共阳极两种接法。引脚常用小型LED数码管的封装形式几乎全部采用了双列直插结构，左、右双排列引脚和上、下双排列引脚的顺序。分类：如果按照显示位数（即全部数字字符个数）划分，有1位、2位、3位、4位、5位、6位……数码管，如下图所示。如果按照内部发光二极管连接方式不同划分，有共阴极数码管和共阳极数码管两种；按字符颜色不同划分，有红色、绿色、黄色、橙色、蓝色、白色等数码管；按显示亮度不同划分，有普通亮度数码管和高亮度数码管；按显示字形不同，可分为数字管和符号管。使用常识：LED数码管属于电流控制型器件，它的发光亮度与工作电流成正比。实际使用时，每段笔划的工作电流取5～15mA（指普通小型管），这样既可保证亮度适中，延长使用寿命，又不会损坏数码管。如果在大电流下长期使用，容易使数码管亮度衰退，降低使用寿命，过大的电流（指超过内部发光二极管所允许的极限值）还会烧毁数码管。为了防止过大电流烧坏数码管，在电路中使用时一定要注意给它串联上合适的限流电阻器。在挑选国产BS×××系列LED数码管时，应注意产品型号标注的末位编号，以便与译码驱动电路等相匹配。通常产品末位数字是偶数的，为共阳极数码管，如BS206、BS244等；若产品末位数字是奇数，则为共阴极数码管，如BS205、BS325等。但也有个别产品例外，应注意区分。型号后缀字母“R”，表示发红光；后缀字母“G”，表示发绿光；后缀字母“OR”，表示发橙光。由于LED数码管的型号命名各厂家不统一，要想知道某一型号产品的结构特点和有关参数等，一般只能查看厂家说明书或相关的参数手册。对于不清楚性能好坏、产品型号及管脚排列的数码管就只能通过万用表等的测量，弄清内部电路结构和相关参数。书上讲的检测方法有电池检测法、指针式万用表检测法（自学），下面讲下常用的数字式万用表检测法。将数字万用表置于二极管档时，其开路电压为＋2.8V。红接内部电源正极，黑接内部电源负极，用此档测量LED数码管各引脚之间是否导通，可以识别该数码管是共阴极型还是共阳极型，并可判别各引脚所对应的笔段有无损坏。结构类型检测：将数字万用表置于二极管档，如果红表笔接在①脚，然后用黑表笔去接触其他各引脚，假若只有当接触到⑨脚时，数码管的a笔段发光，而接触其余引脚时则不发光。由此可知，被测管是共阴极结构类型，⑨脚是公共阴极，①脚则是a笔段的引出脚。

判别引脚排列：仍使用数字二极管档，将黑表笔固定接在⑨脚，用红表笔依次接触②、③、④、⑤、⑧、⑩、⑦脚时，数码管的f、g、e、d、c、b、p笔段先后分别发光，据此绘出该数码管的内部结构和引脚排列（面对笔段的一面），如图5-43(b)、(c)所示。

检测全笔段发光性能：

前两步已将被测LED数码管的结构类型和引脚排列测出。接下来还应该检测一下数码管的各笔段发光性能是否正常。检测接线如图5-44所示，将数字万用表置于二极管档，把黑表笔固定接在数码管的公共阴极上（⑨脚），并把数码管的a～p笔段端全部短接在一起。然后将红表笔接触a～p的短接端，此时，所有笔段均应发光，显示出“8”字。在作上述测试时，应注意以下几点：

（1）检测中，若被测数码管为共阳极类型，则只有将红、黑表笔对调才能测出上述结果。特别是在判别结构类型时，操作时要灵活掌握，反复试验，直到找出公共电极（h）为止。

（2）大多数LED数码管的小数点是在内部与公共电极连通的。但是，有少数产品的小数点是在数码管内部独立存在的，测试时要注意正确区分。2、数码显示译码器

译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。按照功能的不同，一般把译码器分为三类：（1）二进制译码器（2）二－十进制译码器（3）显示译码器若LED显示器件采用共阴极连接方式，常选用74LS48作为7段发光二极管译码驱动器，若LED显示器件采用共阳极连接方式，常选用74LS247作为7段发光二极管译码驱动器。

输出a～g是驱动7段数码管相应显示段的信号，由于驱动共阴极数码管，故应为高电平有效，即高电平时显示极数码管亮。74LS48还有一些辅助控制端，是灯测试输入端，用来检测显示管是否正常工作，如烧坏、管座接触不良等。当=0时，不论输入何种数码，显示管各段应全亮，否则说明显示管有故障。正常运用时，应处于高电平或悬空不接。是灭零输入端，当，数据输入端全是0时，作为输出端，把输出的零灭掉，其它显示，目的是把数据中不希望显示的零灭掉。使显示的数据简洁、醒目。可作灭灯输入端或灭零输出端双重功能使用，作为输入端时，该端输入低电平信号时，无论

和输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。演示作为输出端时，端输入高电平信号，端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时，熄灭高位或低位多余的零。只需该灭零输出端接低位显示译码器的灭零输入端（整数部分）或接高位显示译码器的灭零输入端（小数部分）即可。根据所显示的十进制数字0－9的字形，可以列出四个输入A3A2A1A0和七段输出a-g间的真值表，如下表所示。由于74LS48驱动共引数码管，各显示断a-g为高电平时二极管导通发光。对于二进制代码1010－1111译码显示五个不正常的符号，或完全不发光，以表示输入错误的BCD码，因而该译码器具有识别伪码的能力。74LS247译码器接共阳极数码管，引脚功能一样。3、二进制译码器

二进制译码器有n个输入端(即n位二进制码)，2n个输出线。常见的中规模集成译码器有2-4译码器、3-8译码器和4-16译码器。下面以图2-14为例介绍常用的74LS138二进制译码器。由表2-7可以分析74LS138集成译码器的逻辑功能，有如下特点：（1）其中A2～A0代表输入端，输入三位二进制代码且高电平为有效输入信号。（2）代表8个输出端，分别表示十进制8个数字信号7～0，低电平为有效输出信号，也被称为反码形式输出数字信号。（3）S1为使能端，当S1

=1，+＝0时，编码器才能进行编码；否则，编码器停止编码。（4）二进制译码器的应用很广，典型的应用有以下几种：①实现存储系统的地址译码；②实现逻辑函数；③带使能端的译码器可用作数据分配器或脉冲分配器。应用：

（1）用二进制译码器实现组合逻辑函数〖例〗用二进制3-8线译码器74LS138与基本逻辑门实现逻辑函数

解：将逻辑函数变换成与74LS138译码器类似的输出表达式

用74LS138译码器和与非门实现逻辑函数，则将逻辑函数输入变量A、B、C对应于74LS138译码器的3个输入端，有A=I2，B=I1、C=I0；逻辑函数的最小项对应于~

中的、、、四个输出端。这里函数的变量数与译码器的变量数一致。

画出74LS138译码器实现逻辑函数的连线图如下图所示。

例：小区管理值班室需要对4种电话编码