数字编码器的设计与实现

2020-06-10朱向军

科学技术创新 2020年9期

关键词：译码器数码管低电平

朱向军

（江苏旅游职业学院（信息电子系)，江苏扬州225000）

在日常生活中经常会看到数字的显示信息, 在电子产品中尤为突出,尤其是有显示器的电路,为此笔者对此信息作了分析研究。

1 编码器的概念

以实际例子为例说明：

在我们的小区里有一幢10 层高的大楼,现在在进大门的小区是物业楼, 要求在物业的一层楼里能看到每一层楼里发生的火灾情况,这就需要在每个楼层安装了一个火警报警器,如有火警,希望在物业的管理中心的数码显示屏上直接能显示出火警的楼层数,假设不会在两层上同时出现火警, 这就需要用编码器显示数字出来,需设置译码显示电路,用8421BCD码显示出来,现在在每一层有一个感应器,也就相当于有10 个输入端,感应器不能直接与译码器相连,必须在两者之间加上一个转换电路,否则显示不出数据,就是说要把他翻译出来即是数电中讲过的编码器。那么什么是编码器?所谓编码就是将具有特定意义的信息(如数字、文字、符号等)用二进制代码来表示的过程。能实现编码功能的电路,称为编码器。

2 硬件电路设计

2.1 电路硬件设计。因为有10 层,所以有10 个感应器,而且同一时刻只能仅有一个感应器有效,故有10 种输入状态,可以用4 位二进制数据来描述其状态,假设输入用D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 可以将其状态用真值表表示。因为编码器的逻辑功能它在每一时刻仅一个输入有效, 如果同时有两个或两个以上输入有效,它仅对优先级高的输入进行编码,不理睬级别低的信号,或者说级别低的信号不起作用。例如：当D6D7 同时有效时,编码器输入仅对优先级别高的D7 进行编码,而D6 就被忽略掉了,我们把这种电路叫优先编码器, 优先编码器是一用途非常广泛的组合电路,在机器人、在电机反馈系统还有计算机的优先中断系统中都被采用。因为是10 层楼,下面我们以10 线-4 线优先编码器为例研究。图1为BCD 码编码器和七段译码测试电路的示意图。电路用8421BCD 编码器CC40147 和七段译码器HEF4511BP(CC4511)及数码管BS201 组成一个1 位十进制数的0-9 数码显示电路。硬件设计如图1 所示,图2 是火警框图,图3 是真值表。CC40147 可将最高优先输入D9-D0 编码为4 位二进制码,10 个输入端D9——D0具有指定优先权,D9 为最高优先权,D0 为最低。

图1

图2(10 层大楼火警显示工作框图)

图3

2.2 硬件操作

按图3 连接电路。在连接过程中一定要注意芯片的管脚问题,在授课过程经常会遇到有的学生把管脚看错,导致芯片烧毁的情况发生。

2.2.1 将CC40147 和HEF4511BP 插入数字电路实验箱,按图三连接,将其各输入端接实验箱上的逻辑开关。注意输出指示用发光二极管负极接地,当输出为1 时发光,当输出为0 时不发光。

2.2.2 接通电源,拨动逻辑电平开关,使输入端接高电平或低电平,输入编码信号,观察输出端的显示输出状态。验证编码器的输出功能,并记录显示字型记录,如图4 所示。

图4

(3)按图四加高低电平,显示译码器测试。

(4)安全文明操作,无人损坏仪器,元件和设备。

数电设计方法很多, 只要我们平时不断研究、尝试一定会成功的。

3 利用仿真Multisim12.0 来实现些功能

熟悉Multisim12.0 仿真软件的基本操作,如果在前面的硬件测试不具备条件的情况下可以对此电路进行模拟仿真, 相当于在计算机上进行电路的实验,所以学会正确仿真尤为重要。打开Multisim12.0l 软件,从图库里找到相应的元器件,连成如图5 所示的电路,最后进行仿真、调试,当显示6 时,物管中心就知道是6层发生火灾,所以此电路设计在生活中很方便使用。

注意事项：

(1)译码器测试时要注意高低电平的含义,如果高低电平输入错误会导致数码管字型有误。

(2)CC4511 七段译码器, 因为图库里没有, 所以用HEF4511BP 代替,功能是一样的。显示数码管有共阴极与共阳极的区分, 注意这两种显示数码管与显示译码器输出端高低调电平的配合问题, 另外一定要加限流电阻, 防止电流过大烧毁管子。