【正文】 9 編碼器電路測試 ........................................................................................... 11 第三章 觸發(fā) 器 ............................................................................................................ 18 觸發(fā)器及其應(yīng)用 ........................................................................................... 18 數(shù)碼寄存器 ................................................................................................... 23 鎖存器 ............................................................................................................ 24 第四章 搶答器電路的制作與調(diào)試 ......................................................................... 28 搶答器功能分析 ........................................................................................... 28 搶答器電路的制作與調(diào)試 ........................................................................... 19 結(jié)束語 .......................................................................................................................... 24 致 謝 .......................................................................................................................... 37 參考文獻 ...................................................................................................................... 38 第 一 章 譯碼顯示電路 1 第一章 譯碼顯示電路七段數(shù)碼顯示器 二進制代碼 在數(shù)字電路中，往往 用 1 和 0 組成二進制數(shù)碼表示數(shù)值的大小或一些特定的信息，這種具有特定意義的二進制數(shù)碼稱為二進制代碼。 4 位二進制數(shù)有 16 種組合，可從這 16 種組合中選擇 10 種組合分別來表示十進制的0～ 9 十個數(shù)。具有一定規(guī)律的常用的 BCD 碼見表 111。 8421BCD 碼實際上就是用按自然順序的二進制數(shù)來表示所對應(yīng)的十進制數(shù)字。 8421BCD 碼和一個四位二進制數(shù)一樣，從高位到低位的權(quán)依次為 1，故稱為 8421BCD 碼。如果是多位十進制數(shù)，搶答器的設(shè)計 應(yīng)先將每一位用 BCD 碼表示，然后組合起來。如圖 111所示。常見的七段半導體數(shù)碼管 (又稱 LED數(shù)碼管 )是由七段發(fā)光二極管按圖 211所示的結(jié)構(gòu)拼合而成。半導體數(shù)碼管有共陽極型和共 陰極兩種類型。 一個 LED 數(shù)碼管可用來顯示一位 0～ 9 十進制數(shù)和一個小數(shù)點。 (a)外觀圖 (b)等效電路 圖 112 半導體數(shù)碼管 表 212 列出了 a~g 發(fā)光段的十種發(fā)光組合情況，他們分別和十進制的十個數(shù)字相對應(yīng)。半導體數(shù)碼管適合于與集成電路直接配用，在微型計算機、數(shù)字化儀表和數(shù)字鐘等電路中應(yīng)用十分廣泛。 分段譯碼顯示電路 日常生活中我們使用的是十進制數(shù)，而在數(shù)字電路中所使用的都是二進制數(shù)，因此就必須用二進制數(shù)碼來表示十進制數(shù)，這種方法稱為二 — 十進制編碼，簡稱 BCD 碼。為此，就需要使用顯示譯碼器將 BCD 代碼 (二 — 十進制編碼 )譯成數(shù)碼管所需要的七段代碼 (abcdefg)，以便使數(shù)碼管用十進制數(shù)字顯示出 BCD 代碼所表示的數(shù)值。 顯示譯碼器型號有 74LS47（共陽）， 74LS48（共陰）， CC4511（共陰）等多種類型。 VDD V SS 1 2 3 5 6 7 4 8 9 10 11 12 13 14 15 16 f g a b c d e A D B C LE LT BICC 4 5 1 1 搶答器的設(shè)計 圖 113 CC4511 外引線排列圖 CC4511 引腳功能說明： A、 B、 C、 D—— BCD 碼輸入端。 LT—— 測試輸入端， LT＝“ 0”時，譯碼輸出全為“ 1”。 LE—— 鎖定端， LE＝“ 1”時譯碼器處于鎖定（保持）狀態(tài)，譯碼輸出保持在 LE＝ 0 時的數(shù)值；當 LE＝ 0時為正常譯碼。 CC4511 內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。嚴格地講，把這種電路叫代碼變換器更加確切些。 第 一 章 譯碼顯示電路 5 CC4511 常用于驅(qū)動共陰極 LED 數(shù)碼管，工作時一定要加限流電阻。圖中 BS205 為共陰極 LED 數(shù)碼管，電阻 R 用于限制 CC4511 的輸出電流大小，它決定 LED 的工作電流大小，從而調(diào)節(jié) LED 的發(fā)光亮度， R 值由下式?jīng)Q定： R=(UOHUD)/ ID 式中 UOH為 CC4511 輸出高電平（≈ VDD）， UD為 LED 的正向工作電壓（ ～） ,ID為 LED 的筆畫電流（約 5～ 10mA）。 圖 114 由 CC4511 組成的基本數(shù)字顯示電路 顯示譯碼器與數(shù)碼管的連接方法 ： 1．顯示譯碼器與數(shù)碼管的選用 輸出低電平有效的顯示譯碼器應(yīng)與 共 陽 極數(shù)字顯示器配合使用 。 2．顯示譯碼器與數(shù)碼管的連接 下面舉例說明： SN7446A 和 74LS48 為顯示譯碼器。其他邏輯功能與 CC4511 相似。 搶答器的設(shè)計 12345678161514131211109RPV1....cc45371261312111091514ABCDLTRBIB I /R B O abcdefgS N 7 4 4 6 AabfcgdeV1234567abcdefg8 dp dp9CCDSV CC 圖 2 1 7 共陽數(shù)碼管與譯碼 圖 115 共陽數(shù)碼管與譯碼 74LS48 譯碼器的典型使用電路 如圖 218 所示。由于 74LS48 拉電流能力?。?2mA）， 而數(shù)碼管的 點亮電流在 5～ 10mA，所以一般都要外接電阻推動數(shù)碼管 。 1． 圖 117 所示為譯碼顯示電路的測試示意圖，則根據(jù)圖 219 畫出圖 2110所示的接線圖，并搭建實驗電路。當輸入數(shù)據(jù)超出范圍，如 DCBA 為 1101 或 1111 等時，觀察數(shù)碼管會有什么現(xiàn)象？ 2．在三個控制端 （ LE、 LT 、 BI ） 中， 一次只讓一個控制端的輸入有效，分別測試三個控制端（ LE、 LT 、 BI ）的作用。 第 一 章 譯碼顯示電路 7 a b c d e f g a b c d e f g a b c d e f g BS 2 0 1 GND CC 4 5 1 1 A 0 A 1 A 2 A 3 5 1 0 Ω 8 A B C D LTLTBIBIL E L E 圖 117 譯碼顯示電路的 測試示意圖 圖 118 譯碼顯示電路的 測試接線圖 液晶顯示器 液晶顯示器簡稱（ LCD）是一種平板薄型顯示器，液晶是一種既具有液體的流動性又具有光學特性的有機化合物。 在沒有外加電場的情況下，液晶分子按一定取向整齊地排列著，如圖 2111 所示。在電極上加上電壓以后，液晶分子因電離而產(chǎn)生正離子，這些正離子在電場作用搶答器的設(shè)計 下運動并撞碰其他液晶分子，破壞了液晶分子的整齊排列，使液晶呈現(xiàn)混濁狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為動態(tài)散射效應(yīng)。如果將七段透明的電極排列成 8 字形，那么只要選擇不同的電極組合并加以正電壓，便能顯示出各種字符來。它的工作電壓也很低，在 1V以下仍能工作。但是，由于它本身不會發(fā)光，僅僅靠反射外界光線顯示字形，所以亮度很差。 第二章 優(yōu)先編碼器電路 9 第二章 優(yōu)先 編碼器電路 優(yōu)先 編碼器 一個 7 層高的大樓，其每層有一個火警報警傳感器，如有火警希望在控制中心的數(shù)碼顯示屏上 能顯示出火警的樓層數(shù)，假設(shè)不會在兩層上同時出現(xiàn)火警。 由于 7 個傳感器，并且同一時刻僅一個傳感器有效，故輸入共 7 種狀態(tài)，我們可以用 3 位二進制數(shù)據(jù)來描述其狀態(tài)，假設(shè)輸入用 I I I I I I I輸出為 O0、 O O2。 表 211 真值表 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 O2 O1 O0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 根據(jù)上面的分析我們可以畫出下圖 221 所示 的 7 層大樓火警顯示工作 框圖。 前提條件是每一時刻僅一個輸入有效，如果同時有兩個或兩以上輸入有效，僅對優(yōu)先級高的輸入進行編碼， 例如 當 I6I5同時有效時，編碼器輸入僅對 I6進行編碼，而 I5被忽略掉。 編碼器的邏輯功能是將加在電路若干個輸入端中的某一個輸入端的信號變換成相應(yīng)的一組二進制代碼輸出。 編碼器的輸入信號是互相排斥的。如圖 222 所示是 3 位二進制優(yōu)先編碼器的示意圖。表 222 為 3 位二進制優(yōu)先編碼器的 功能真值 表 。表 223 為其 功能表。當 ST 為高電平，最高優(yōu)先輸入的二進制編碼呈現(xiàn)于輸出端 Y2～Y0，且組選端 YGS 為高電平，表明優(yōu)先輸入存在，當無優(yōu)先輸入時，允許輸出YS為高電平，如果任何一個輸入為高電平，則 YS為低電平且所有級聯(lián)低階級無效。中規(guī)模集成 8421 BCD 碼優(yōu)先編碼器主要有 CC4014 LS147 等。表 224 與表 222 很相似，只是編碼輸入變?yōu)?10 個，編碼輸出變?yōu)?4 位，沒有功能擴展輸出。根據(jù)圖 225 畫出圖 226所示的接線圖。 4．在 D0~D9中任選幾個輸入端，同時加 5V電壓，觀察數(shù)碼管的顯示情況，并 做好記錄， 了解 D0～ D9的優(yōu)先權(quán)級別高低的順序。 假設(shè)譯碼器有 n個輸入信號和 N 個輸出信號，如果 N=2n ，就稱為全譯碼器，常見的全譯碼器有 2線 — 4 線譯碼器、 3線 — 8 線譯碼器、 4 線 — 16線譯碼器等。 74138是一種典型的二進制譯碼器，圖 227為其邏輯圖，表 224為其功能表。輸出為低電平有效， G G2A和 G2B為使能輸入端。其中 Q 的狀態(tài)代表了觸發(fā)器的狀態(tài)，當 Q=0時，表示觸發(fā)器處于 0狀態(tài)；當 Q=1 時，表示觸發(fā)器處于 1狀態(tài)。 2．觸發(fā)器的特點 與門電路相比，具有兩個穩(wěn)定的狀態(tài) 0和 1，在觸發(fā)信號作用下，兩個狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換，若沒有觸發(fā)信號作用，觸發(fā)器將保持原有的狀態(tài)不變，所以說觸發(fā)器具有“記憶”功能，這是門電路所沒有的。 電平觸 發(fā)器是指觸發(fā)器的狀態(tài)變化不僅由觸發(fā)信號控制，同時受時鐘信號控制。 主從觸發(fā)器是指觸發(fā)器在時鐘信號高電平期間接收控制信號，