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BCD码转七段数码管显示电路设计与制作DOC

发布时间:2019-06-10 17:18 来源:未知 编辑:admin

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  BCD码转十进制码译码显示电路设计与制作 本电路用四个发光二极管来表示四位8421BCD码(发光二极管点亮表示高电平“1”,发光二极管熄灭表示低电平“0”),用一个数码管来显示与BCD码对应的十进制数。当电路正常工作时,能同时显示8421BCD码及与之对应的十进制数。通过设计制作该电路,可以使实践者理解多谐振荡器电路、计数电路、译码显示电路的工作原理,熟悉8421BCD码与十进制数之间的转换关系。 一、电路原理图 电路原理图如图1所示。本电路由振荡电路、记数电路、译码显示电路以及BCD码显示电路构成,其对应的电路方框图如图2所示。 图1 振荡电路 记数器 译码器 十进制数显示 BCD码 显示 图2 二、电路工作原理分析 1、振荡电路分析 振荡电路如图3所示,由电容C2、电阻R2、与非门U1A和U1B构成一个不对称多谐振荡器。 为讨论方便起见,设U1A输出低电平、U1B输出高电平时,为第一暂稳态;U1A输出高电平、U1B输出低电平时,为第二暂稳态。 图3 设接通电源后由于某种原因使U1A的输入电压Ui1产生一个小的正跃变,通过U1A放大后,其输出Uo1产生一个较大的负跃变,使U1B输出一个大的正跃变,通过电容C2的耦合,使得Ui1到更大的正跃变,形成正反馈的过程。正反馈的结果使U1A开通,输出Uo1由高电平跃变到低电平;U1B关闭,输出Uo2由低电平跃变到高电平,电路进入第一暂稳态。 在电路进入第一暂稳态后,Uo2的高电平经C2、R2和U1A的输出电阻对C2进行反向充电(即时C2放电),Ui1随之下降,当Ui1下降到U1A的阈值电压UTH时,U1A的输出Uo1跃变成高电平,U1B的输出Uo2跃变成低电平,电路进入第二暂移稳态。随后,U1A的高电平Uo1经R2、C2和U1B的输出电阻对C2充电,Ui1开始上升。当Ui1上升到U1A的阈值电压UTH时,U1A的输出Uo1跃变成低电平,U1B的输出Uo2跃变成高电平,电路又进入第一暂移稳态。 由以上的分析可知,由于电容C2交替地进行充电和放电,使两个暂稳态不断互换,从而周期性地输出矩形脉冲。其振荡周期可根据下式来估算:。 图中C1是滤波电容,LED1是振荡器的工作指示灯,R1是限流电阻。 2、计数电路分析 计数电路如图4所示。本项目中用的计数芯片是4510,现对该计数芯片作简单介绍。4510是一个双向计数器(正计数或倒计数)。P0、P1、P2、P3是并行输入端;Q0、Q1、Q2、Q3是并行输出端;是计数使能端,接低电平时计数,接高电平是停止计数;CLK是计数脉冲输入端; 是控制计数方向的,接高电平正向计数,接低电平反向计数;PE是置数控制端,接高电平时,P0、P1、P2、P3置数成功,接低电平时,不 图4 置数;RST是复位端;是进位输出端。本电路中,K是复位开关,从电路的连接情况可知是正向计数的。 3、BCD码显示电路分析 BCD码显示电路如图5所示。用四个发光二极管来表示四位二进制数(BCD码),LED2表示最高位,LED5表示最低位。 计数器的输出信号用来驱动四个三极管。例如,若Q3Q2Q1Q0=0001,表示Q0输出高电平,Q1、Q2、Q3输出低电平。此时三极管T4导通,LED5点亮表示高电平;三极管T1、T2、T3截止,LED2、LED3、LED4不亮,表示低电平。 图5 4、七段数码管译码显示电路分析 译码显示电路如图6所示,采用4511译码芯片。4511译码输出高电平有效,所以必须采用共阴极的数码管与之配合使用。 译码器4511的3号引脚是亮灯信号控制端,当其接低电平时,数码管上的所有LED均亮,显示“”字样。译码器4511的4号引脚是灭灯信号控制端,当其接低电平时,数码管上的所有LED均灭。译码器4511的5号引脚是输入信号锁存控制端,当其接低电平时,译码器的输出信号根据输入信号而改变;当其接高电平时,译码器不接收输入信号,输出信号保持不变。 图6 三、电路板设计 在本电路中,LED1是振荡电路工作指示灯,LED2、LED3、LED4、LED5是用来表示BCD码的,因此LED2、LED3、LED4、LED5应并排在一起,而LED1应远离其它四个发光二极管。设计好的电路板如图7所示。 图7 四、电路装配与调试 按照图7装配好电路元器件(为了便于电路调试,建议采用IC插座)。接上9V的电源,在电路正常工作情况下,LED2---LED5能显示BCD码,数码管显示与之对应的十进制数。表1列举了可能出现的故障现象及排除方法。 序号 故障现象 排除方法 1 BCD码显示正常,但数码管工作不正常 ① 译码显示电路中元器件焊接是否有虚焊?---如有虚焊,则对焊盘进行补焊。 ② 数码管是否损坏?---用新数码管替换。 2 BCD码与十进制码都停止在某个数值上 ① LED1是否正常工作?如不正常,则振电路没起振,应检查振荡电路。 ② 如振荡电路正常工作,则应检查计数器电路。 表1 五、元器件清单 元器件清单如表2所示。 元件 序号 标称值 元件 序号 标称值 电阻 R1、R4、R5、R6、R7、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18 680 电容 C2 1uF R2 1M 与非门 U1 4093 R3 10K 计数器 U2 4510 R8、R9、R10、R11 47K 译码器 U3 4511 电容 C1 47uF 数码管 U4 共阴极 表2 六、作品图片 七、问题与思考 1、BCD码与十进制码之间的转换关系? 2、如果BCD码/十进制码变化速度太快,则应调整哪些元件参数?

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