基于数字显示报警电路的CD4532和CD4511的逻辑功能探究

卞忠华

（江苏省江阴中等专业学校，江苏江阴，214433）

0 引言

模拟电子技术和数字电子技术是电子信息类专业的基础知识，而集成电路的逻辑功能探究是数字电子技术的重要组成部分，集成电路优先编码器CD4532和显示译码器CD4511是组合逻辑电路重要的组成部分[1]，因此研究它们的逻辑功能意义深远，势在必行。如依照按部就班的分散独立探究，内容枯燥乏味，理论性较强，脱离实际应用，缺少举一反三的思维。因此本文作者不断探索学习，以职业能力为本位，重构教学内容，理论联系生活实际，将知识点紧密连接，融会贯通，学以致用。下面主要阐述将优先编码器CD4532、显示译码器CD4511相关知识整合为《数字显示报警电路》进行探究它们的逻辑功能。

1 数字显示报警电路简介

数字显示报警电路是集集成电路优先编码器CD4532、显示译码器CD4511于一体的组合逻辑电路，该电路它由6V直流稳压电源供电，由开关S1（八位拨码开关）模拟报警信号，通过CD4532八位优先编码器，将S1输入的信号用相应的二进制数字代码表示，然后送至BCD-七段锁存/译码/驱动器CD4511，译码后驱动数码管显示相应的开关号，实现显示报警，电路原理图如图1所示。该电路广泛应用在我们的日常生产生活中，如医院病人床头呼叫器，病人按下请求按键后，护士站可清晰准确得知呼叫病人的床号以便提供准确的服务，为生活带来了很大的便利。为什么数字显示报警电路可以实现数字显示报警的功能呢？电路的组成以及工作过程是怎样的呢？解决上述疑问，熟知核心元件编码器CD4532、译码器CD4511的逻辑功能是关键。为将电路原理图化繁为简，提升电路原理的分析能力。按照模块功能进行电路结构划分，从结构上可以把电路分为电源、编码电路、译码驱动及显示报警电路，电路原理框图如图2所示。数字显示报警电路起到穿针引线的作用，将编码器和译码器的相关知识整合，环环相扣，紧密结合，深入系统性的进行探知，它既是数字逻辑门和数制与编码的知识后续[2]，同时也是计数显示电路中必不可少的组成部分，在课程中起到承上启下的作用。

图1 数字显示报警电路原理图

图2 数字显示报警电路原理框图

2 优先编码器CD4532

2.1 CD4532简介

编码器在应用中的优点是可以将较多的信号编码后用较少的信号传输线进行传输，减少传输信号线的数量，常用的是8线-3线编码器，即将8个输入信号用3条传输线输出。但其应用具有局限性，任意时刻只有一位输入有效，若同时输入两个或两个以上有效输入，输出信号将出错，引起误操作。为解决这一问题，在实际应用中我们则通常使用优先编码器[3]。而CD4532就是一种常用的典型的8421BCD码集成优先编码器。它将编码器各输入赋予不同的优先级别，允许同时输入两个或两个以上的输入信号，但其只对优先级别高的输入信号进行编码。

对其它输入信号不予考虑。CD4532的实物图如3所示，对应的引脚排列功能图如4所示，其中D0—D7为8位信号输入端，Q0、Q1、Q2为3位信号输出端，EI为允许输入控制端，EO为允许输出控制端，GS为组选信号输入端。VDD为电源正极，Vss为电源负极。

图3 CD4532实物图

图4 CD4532引脚功能图

2.2 CD4532逻辑功能探究

为了测试优先编码器CD4532的逻辑功能，笔者将图1数字显示报警电路进行分解，K0-K7八位拨码开关给CD4532提供其输入信号，拨码开关的一端接地，另一端通过10KΩ电阻接6V电源的同时接CD4532输入端，通过拨码开关的闭合，实现0、1之间的输入转换。CD4532的Q0、Q1、Q2的输出端通过串联1KΩ的电阻各接1个发光二极管，这样可以直观形象的观察CD4532的输出状态。EI为允许输入控制端，因此测试时应接高电平。测试电路如图5所示，根据电路原理图进行电路装接，装接完成检查无误后，通电进行测试，经过测试得出CD4532的逻辑功能表如表1所示，其中×表示任意状态，也就是可以是0态也可以是1态。

图5 CD4532逻辑功能测试电路

表1 CD4532逻辑功能表

3 七段锁存/译码/驱动器CD4511

3.1 CD4511简介

CD4511是一款将输入的BCD码译成对应的十进制码并驱动数码管显示的显示译码器，在后续的计数显示电路中应用及其广泛。CD4511的实物图如6所示，对应的引脚排列功能图如7所示，CD4511引脚功能图如图4所示，其中A、B、C、D为四位BCD码的输入端，a、b、c、d、e、f、g为七段码输出端，为灯测试端，当加低电平时a-g均为高电平，显示出8字全亮，用以检查显示器是否缺笔段，被称为灯测试端。为消隐输入端，当端加L电平时，a-g均为L电平，显示器为全灭。为锁存控制端，当加高电平时，锁存前一瞬间A-D的输入状态并保持。当加低电平时，A-D的输入状态则被译码为七段信号a、b、c、d、e、f、g输出。Vcc为电源正极，GND为电源负极。

图6 CD4511实物图

图7 CD4532引脚功能图

3.2 CD4511逻辑功能探究

熟知了CD4532的逻辑功能，在此基础上，结合数字显示报警电路实物图如图8所示，CD4532的输入受拨码开关控制，输出Q0、Q1、Q2对应CD4511的输入A、B、C,通过CD4511译码驱动数码管显示。探究CD4511逻辑功能，测试时，因为锁存控制，加高电平时锁定并保持原输入状态，为灯测试端，加低电平时a-g均为高电平，显示出8字全亮，端加低电平时，a-g均为L电平，显示器为全灭。在此电路中当K0-K7全部闭合时，根据CD4532的逻辑功能得知这时它的允许输出控制端EO为1,经过与非门后送至CD4511的为低电平，显示器为全灭。因此要将加入低电平，加高电平的时候来获取CD4511的逻辑功能，按表2调试电路，测试CD4511输入0000—0111时对应0-7输出，实现显示报警的目的。

图8 数字显示报警电路实物图

表2 CD4511逻辑功能表

K3断开、K4-K7闭合 0 1 1 0 0 1 1 3 K4断开、K5-K7闭合 0 1 1 0 1 0 0 4 K5断开、K6-K7闭合 0 1 1 0 1 0 1 5 K6断开、K7闭合 0 1 1 0 1 1 0 6 K7断开 0 1 1 0 1 1 1 7

当CD4511输入为1000—1111时对应的输出是怎样呢？通过电路调试我们得出当输入1000和1001时分别对应输出8和9，而输入1010-1111时无输出。对应逻辑功能如表3所示。

表3 CD4511逻辑功能表

4 结束语

数字显示报警电路是组合逻辑电路在生产生活中的实际应用，通过电路实测，使理解编码和译码的工作过程简单化，理解它们的工作特点，编码与译码是互逆的过程。通过直观形象的观测电路输出变化，得出编码器CD4532和译码器CD4511的逻辑功能，对它们的实际应用有了深刻的体验，同时理解了数字显示报警电路的工作原理。