数字电路制作与调试

项目二 抢答器的电路制作与调试

学习目标 ——会描述常用中规模集成电路的逻辑功能。 ——能正确使用优先编码器，会描述优先编码器的工作原理和逻辑功能。 ——能正确使用显示译码器，会描述显示译码器的工作原理和逻辑功能。 ——能正确使用锁存器，会叙述锁存器的工作原理。 ——会用中规模集成电路完成抢答器电路功能的制作与调试。

工作任务 1．正确连接译码显示电路。 2．测试编码器的功能。 3．测试D触发器逻辑功能。 4．四人抢答器的制作与调试。

工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力比赛，抢答器是必要设备。抢答器是一名公正的裁判员，它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者。

本项目主要学习几种七段数码显示器、译码器、编码器、D触发器等常用集成组合逻辑器件的工作原理、逻辑功能测试方法及其应用。

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P2 抢答器的电路制作与调试 模块一 译码显示电路的功能测试

学习目标 ——能看懂显示译码器的逻辑功能真值表，能正确使用七段BCD码锁存、译码、驱动等电路。 ——会使用LED七段数码显示器。 ——会用CC4511型译码器和FR-205（C）半导体数码管连接成译码显示电路。

工作任务 1．绘制CC4511和FR-205（C）所组成的译码显示电路的电原理图。 2．将CC4511的各输出端和FR-205（C）的各输入端相连，给CC4511加上＋5电源。 3．正确测试CC4511的逻辑功能。

任务一 七段数码显示器

读一读 二进制代码

在数字电路中，往往用1和0组成二进制数码表示数值的大小或一些特定的信息，这种具有特定意义的二进制数码称为二进制代码。

要用二进制代码来表示十进制的0～9十个数，至少要用4位二进制数。4位二进制数有16种组合，可从这16种组合中选择10种组合分别来表示十进制的0～9十个数。选哪10种组合，有多种方案，这就形成了不同的BCD码。具有一定规律的常用的BCD码见表2-1-1。

表2-1-1 常见BCD码

十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 权 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8 8421码 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 4 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2421码 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 4 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 2 - 40 -

5421码 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 4 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 2 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 余三码 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 无权 数字电路制作与调试

从表2-1-1中可以看出，8421BCD码是选取0000~1001这十种状态来表示十进制0~9的。8421BCD码实际上就是用按自然顺序的二进制数来表示所对应的十进制数字。因此，8421BCD码最自然和简单，很容易记忆和识别，与十进制之间的转换也比较方便。 8421BCD码和一个四位二进制数一样，从高位到低位的权依次为8、4、2、1，故称为8421BCD码。

BCD码用4位二进制码表示的只是十进制数的一位。如果是多位十进制数，应先将每一位用BCD码表示，然后组合起来。

例如：十进制数1981用8421BCD码表示为： （1981）10=（0001 1001 1000 0001）8421BCD 做一做 用七根火柴棒摆放出类似于计算器中显示的0到9十个数字。如图2-1-1所示。

图2-1-1 火柴棒摆放数字图形

读一读 与火柴棒摆放的数字图形相似，七段数码显示器（又称七段数码管或七段字符显示器）就是由七段能够独立发光直线段排列成日字形来显示数字的。常见的七段半导体数码管(又称LED数码管)是由七段发光二极管按图2-1-1所示的结构拼合而成。

图2-1-2是半导体数码管的外形图和等效电路。半导体数码管有共阳极型和共阴极两种类型。图2-1-2(b)中，共阳极型中各发光二极管阳极连接在一起，接高电平，a~g和DP各引脚中任一脚为低电平时相应的发光段发光；共阴极型号中各发光二极管的阴极连接在一起，接低电平，a~g和DP各引脚中任一脚为高电平时相应的发光段发光（DP为小数点）。 一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。

(a)外观图 (b)等效电路

图2-1-2 半导体数码管

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P2 抢答器的电路制作与调试 表2-1-2列出了a~g发光段的十种发光组合情况，他们分别和十进制的十个数字相对应。表中H表示发光的线段，L表示不发光的线段。

表2-1-2 七段显示组合与数字对照表

发光段 数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

半导体数码管的优点是工作电压较低（1.5~3V）、体积小、寿命长、工作可靠性高、响应速度快、亮度高，字形清晰。半导体数码管适合于与集成电路直接配用，在微型计算机、数字化仪表和数字钟等电路中应用十分广泛。半导体数码管的主要缺点是工作电流大，每个字段的工作电流约为10mA左右。 想一想 七段数码显示器由 个发光直线段组成。当七段数码显示器显示数字4时所对应的发光段是 ；当七段数码显示器显示数字6时所对应的发光段是 。 做一做 识别图2-1-3和图2-1-4所示BS201（或BS202）、BS211（或BS222）两种型号的半导体数码管：

(1) 观察形状，记录型号。

(2) 画出8段LED数码管外形图，分析并记录各发光段与各引脚之间的对应关系。 (3) 找出LED数码管公共引脚端的位置。 (4) 分析显示0到9十个数字的方法。

(5) 判断哪一个是共阳极型LED数码管？哪一个共阴极型LED数码管？

a H L H H L H H H H H b H H H H H L L H H H c H H L H H H H H H H d H L H H L H H L H H e H L H L L L H L H L f H L L L H H H L H H g L L H H H H H L H H - 42 -