组合电路应用试验.PDFVIP

组合电路应用实验 1． 字符编码显示电路实验 1.实验目的 (1) 掌握组合电路逻辑功能的测试方法。 (2) 掌握TTL 逻辑门组合应用和七段显示器使用方法。 (3) 了解组合逻辑电路的设计方法。 2.实验原理 组合逻辑电路的输出状态完全取决于同一时刻输入状态的组合，与电路原来的输出状 态无关。图 3-2-5 是一个由逻辑门构成编码显示组合电路，可以分析，6 个输出 Ya，Yb，Yc， Yd，Ye，Yg 与两个输入 K1，K0 有一一对应的逻辑关系。两个输入组合成四种编码输出状态， 控制七段显示器显示四个特定字符。 （1）七段共阴显示器原理 七段显示器内部由八 个发光二极管组成，七个段 划和一个小数点，位置排成 — .”形。八个发光二极 “□ 管的连接方式有共阴接法 和共阳接法两种。共阳接法 就是把所有发光二极管的 阳极都接在一起，形成一个 由高电平驱动的公共端 COM，各管的阴极由低电平有效的段码信号 a~g控制。共阴接法则相 反，它的公共端 COM 是所有发光二极管的阴极，由低电平驱动，而各段发光二极管的阳极由 高电平驱动。图 3-2-1表示了七段共阴显示器的内部原理、外引线排列图以及常用显示符。 各段发光二极管正向导通时发光，导通电压 U 约为 2V，导通电流 I 约需3－10 毫安，电流 D D 太大可能会损坏器件。所以，使用时必须根据所加信号的幅度选择限流电阻。图 3-2-5 中， 七段共阴显示器的公共端 COM 接地，段控制端 a~g 通过限流电阻接 5V 电源。由于 TTL 逻辑 门输出的高电平驱动能力有限，所以或非门输出通过反相缓冲器 1413（2003）驱动显示器 的 a，b，c，d，e，g 各段。其中 f 直接通过限流电阻接电源，不受输入K1，K0 控制，所以 f 段始终发光。 （2）集电极开路的反相缓冲器功能 1413 （2003 ）为集电极开路（Open Collector ）反相达林顿结构，内部有7 个互相独立 的复合达林顿管。电路原理及引脚排列如图 3-2-2(a)所示。当缓冲器输入为低电平“0 ”时， 复合管截止，OC 输出为高阻状态，对外电路没有影响，相应段的发光管仍然导通；当缓冲 器输入为高电平“1”时复合管导通，输出低电平使相应段的发光管截止。所以当图 3-2-5 电路中或非门输出为“0 ”时，显示段亮，输出为“1”时，显示段灭。 1 （3）动态扫描显示原理 图 3-2-5 电路中采用一个显示器根据 K0，K1 控制显示不同的字符。如果 K0，K1 由一 个 2 位二进制计数器的输出控制，使 K0，K1 的状态呈“00”→“01”→“10”→“11”→ “00”自动顺序变化，则四个字符亦随控制码顺序循环显示。 如果采用四个共阴显示器组成如图 3-2-3 所示的动态扫描显示电路，替代图 3-2-5 中 的一个七段显示器，则四个显示字符可以同时稳定显示。 四个显示器的阳极 a～g 一一对应连接，由缓冲器的输出控制。各显示器的阴极公共端 信号 Y0～Y3由 K0，K1 通过 2 线-4 线通用译码器顺序产生，扫描控制时序如图 3-2-4 所示。 由于任意瞬时只有一个共阴显示器的阴极为低电平，所以此时反相缓冲器输出的阳极控制信 号只能对该显示器有效，使之显示相应的字符，其他阴极为高电平的显示器呈灭显状态。这 样，扫描时钟信号 CP 控制计数器使各显示器分时轮流选通，同时控制逻辑门编码电路产生 不同的字符显示段信号，使各显示器逐位顺序显示。每位显示的时间为一个 CP 周期，显示 扫描周期 T为时钟周期的 4 倍。只要扫描时钟频率足够高，使每个显示器每秒的导通次数大 于 50 次（四位显示的扫描时钟频率大于 200Hz），由于人眼的视觉暂留效应，可以观察到各 位显示器同时显示。时钟频率越高，显示越稳定。 2 3.实验参考电路 4.实验预习要求 (1) 根据图3-2-5，列出电路各输出端的逻辑表达式，并将输入K1，K0 为不同状态时， 逻辑门电路的输出 Ya，Yb，Yc，Yd，Ye，Yg 和七段共阴显示器输入