7 段显示

零件和材料

• 4511 BCD-to-7seg 锁存器/解码器/驱动器（Radio Shack 目录号 #900-4437）
• 共阴极 7 段 LED 显示屏（Radio Shack 目录 # 276-075）
• 八位 DIP 开关（Radio Shack 目录编号 275-1301）
• 四个 10 kΩ 电阻器
• 七个 470 Ω 电阻器
• 一节 6 伏电池

注意！ 4511 IC是CMOS，对静电很敏感！

交叉引用

电路课程 ，第4卷第9章：“组合逻辑函数”

学习目标

• 如何使用 4511 7 段解码器/显示驱动器 IC
• 熟悉 BCD 代码
• 如何使用 7 段 LED 组件创建十进制数字显示器
• 如何识别和使用“低电平有效”和“高电平有效”逻辑输入

原理图

插图

说明

这个实验更像是对 4511 解码器/显示驱动器 IC 的介绍，而不是关于如何从较低级别的组件“构建”数字功能的课程。由于 7 段显示器非常 数字设备的常见元件，熟悉其背后的“驱动”电路就好了，4511就是典型的驱动IC的一个很好的例子。

其工作原理是输入一个四位的BCD（Binary-Coded Decimal）值，给适当的输出线通电，在7段LED显示屏上形成相应的十进制数字。 BCD 输入按从最不重要到最重要的顺序指定为 A、B、C 和 D。

输出标有 a、b、c、d、e、f 和 g，每个字母对应于 7 段显示器的标准化段名称。当然，由于每个LED段都需要自己的降压电阻，因此我们必须在4511的输出端子和显示单元的相应端子之间串联七个470Ω的电阻。

大多数 7 段显示器还提供一个小数点（有时是两个！）、一个单独的 LED 和为其操作指定的终端。显示单元内的所有 LED 在一侧（阴极或阳极）彼此共用。 4511显示驱动IC需要共阴极7段显示单元，所以这里使用的是。

建立电路并通电后，按二进制计数顺序（0000 到 1111）操作四个开关，注意 7 段显示。 0000 输入应导致十进制“0”显示，0001 输入应导致十进制“1”显示，依此类推到 1001（十进制“9”）。二进制数 1010 (10) 到 1111 (15) 会发生什么？阅读 4511 IC 上的数据表，了解制造商对输入值 9 以上的操作规定。

在 BCD 码中，1010、1011、1100、1101、1110 或 1111 没有实际意义。这些是超出单个十进制数字范围的二进制值，因此在 BCD 系统中不起作用。 4511 IC 可以识别这一点，并相应地输出（或不输出！）。

4511 芯片上的三个输入已永久连接到 Vdd 或接地：“灯测试”、“消隐输入”和“锁存启用”。要了解这些输入的作用，请移除将它们连接到任一电源轨的短跳线（一次一个！），并将短跳线更换为可以连接另一个的较长跳线 电源轨。

例如，移除将“Latch Enable”输入（第 5 针）接地的短跳线，并将其替换为可以一直到达 Vdd 电源轨的长跳线。尝试将此输入设置为“高”和“低”，并在使用四个输入开关更改 BCD 代码时观察 7 段显示器上的结果。

了解输入的功能后，将其连接到电源轨以启用正常操作，然后继续试验下一个输入（“灯测试”或“消隐输入”）。

同样，制造商的数据表将提供有关这三个输入中每一个的目的的信息。请注意，“Lamp Test” (LT) 和“Blanking Input” (BI) 输入标签在缩写词上写有布尔互补条。

条形符号将这些输入指定为 active-low ，这意味着您必须使每个“低”才能调用其特定功能。使低电平有效输入“高”将该特定输入置于“被动”状态，在该状态下不会调用其功能。相反，“Latch Enable”（LE）输入在其缩写上没有写补充条，相应地，它在原理图中显示为接地（“低”），以免调用该功能。

“Latch Enable”输入是一个高电平有效 输入，这意味着它必须被设置为“高”（连接到 Vdd）才能调用它的功能。