數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)及制作

數(shù)碼管是單片機(jī)的常用輸出設(shè)備，其接法靈活，硬件接線較繁瑣。為方便自己做實(shí)驗(yàn)，筆者利用手頭的元器件制作了一塊多功能數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)板。這塊實(shí)驗(yàn)板由八位共陽數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K和四位共陰數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成。

本實(shí)驗(yàn)板電路分成兩部分，第一部分是基本顯示部分（圖1），第二部分是譯碼器部分（圖2）。兩部分通過撥碼開關(guān)連接，可根據(jù)需要設(shè)置是否使用譯碼器芯片。

基本顯示部分

圖1所示的基本顯示部分電路是用單片機(jī)控制數(shù)碼管比較常見的電路，多位數(shù)碼管的顯示一般采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。共陽型數(shù)碼管LED1和LED2組成八位共陽數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K，JP1為字形段碼輸入端（低電平驅(qū)動(dòng)），JP2則為位選信號輸入端（低電平掃描信號有效）；共陰型數(shù)碼管LED3組成四位共陰數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K，同樣利用JP1作為字形段碼輸入端（高電平驅(qū)動(dòng)），JP3為位選信號輸入端（高電平掃描信號有效）。

圖1

譯碼器部分

在使用基本顯示部分做實(shí)驗(yàn)時(shí)最多會(huì)用到16個(gè)I/O口，這樣太占單片機(jī)資源了。為了減少數(shù)碼管占用單片機(jī)I/O口的數(shù)量，也考慮到數(shù)碼管在實(shí)驗(yàn)中的接法較靈活，該實(shí)驗(yàn)板上還集成了數(shù)碼管專用的顯示譯碼器（74LS47）和用于產(chǎn)生位掃描信號的3-8線譯碼器（74LS138），譯碼器部分的電路如圖2所示。

圖2

74LS138是很常用的3-8線譯碼器，圖3是它的邏輯符號和引腳圖，表1是它的真值表。A0~A2為BCD碼輸入引腳，Y0~Y7為掃描碼輸出引腳，G為使能端。如果在A0~A2端依次輸入BCD碼0~7，則Y0~Y7依次輸出低電平。使用了3-8線譯碼器之后，不需要在微控制器中用軟件一位一位產(chǎn)生掃描信號，節(jié)省了I/O口資源。

74LS47是將BCD碼轉(zhuǎn)換成7段LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)數(shù)字所需字形段碼的譯碼驅(qū)動(dòng)器，圖4是它的邏輯符號。A0~A3是BCD碼輸入端，a~g為驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的輸出端，由A端輸入的BCD碼經(jīng)過芯片轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字形段碼送至數(shù)碼管以顯示出相應(yīng)的數(shù)字，較為方便。該芯片為低電平驅(qū)動(dòng)，可驅(qū)動(dòng)共陽型數(shù)碼管。

JP5為譯碼器芯片的5V電源接口，也為整個(gè)實(shí)驗(yàn)板供電。在撥碼開關(guān)S1、S2撥到ON端的情況下，兩個(gè)譯碼器都連接在電路中，應(yīng)從JP4接口的高3位輸入掃描信號，低4位輸入顯示數(shù)據(jù)段碼。8位共陽數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K只需要7根線即可工作。

圖3

表1 74LS138的真值表

圖4

制作與使用

整個(gè)實(shí)驗(yàn)板電路并不復(fù)雜但比較繁瑣，制作時(shí)一定要細(xì)心，特別是一定要熟悉數(shù)碼管的管腳排列。筆者用萬用電路板自制的本實(shí)驗(yàn)板如圖5和圖6。JP1~JP5全部使用排針，這幾處排針和兩個(gè)撥碼開關(guān)的設(shè)置使接線靈活、方便。需要使用譯碼器時(shí)，不管是使用其中一個(gè)還是兩個(gè)都使用，只需將對應(yīng)的譯碼器輸出口的撥碼開關(guān)打開，信號從相應(yīng)的端口插座輸入即可。

使用時(shí)需注意三點(diǎn)：

1、由于實(shí)驗(yàn)板中的LED1、LED2與LED3共用一條數(shù)據(jù)總線，又共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管分別需要低電平驅(qū)動(dòng)和高電平驅(qū)動(dòng)，所以共陽數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K和共陰數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K是不能同時(shí)使用的，當(dāng)然，在一個(gè)系統(tǒng)或一次實(shí)驗(yàn)中也很少出現(xiàn)既用到共陽型數(shù)碼管又用到共陰型數(shù)碼管的情況。

2、考慮到在單片機(jī)系統(tǒng)中常使用共陽型數(shù)碼管，譯碼器電路是針對八位共陽數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)的，與四位共陰數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K沒有聯(lián)系，使用四位共陰數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)?zāi)K時(shí)必須將撥碼開關(guān)設(shè)置為斷開狀態(tài)。

3、顯示譯碼器74LS47不能產(chǎn)生小數(shù)點(diǎn)的顯示段碼，如果需要顯示小數(shù)點(diǎn)還得靠微控制器的軟件來控制。

圖5

圖6