应用3/8译码器驱动LED数码管的实验分析

一、实验目的

① 熟悉中规模译码器功能测试方法和应用。

② 了解多位数码显示电路的组成及工作原理。

③ 熟悉数码管的使用方法。

二、实验原理

译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路，它能把给定的一组二进制代码译成相应的输出状态或一组新的代码，以表示编码时赋予的原意。它不仅可用于数字显示，而且可用于代码转换、数据分配、存储器寻址和组合控制信号等方面。

译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。通用译码器又分为变量译码器和代码变换译码器。

1. 变量译码器

变量译码器又称为二进制译码器，用以表示输入变量的状态，如2线-4线、3线-8线和4线-16线译码器，为了方便使用，常将其记作2/4，3/8译码器等。若有n个输入变量，则有2n个不同的组合状态，就有2n个输出端供其使用，而每一个输出所代表的函数对应于n个输入变量的最小项。

现以3/8译码器74LS138为例进行分析，图2.8.1所示为其逻辑图及引脚排列。其中A2， A1，A0为地址输入端，是译码输出端，是使能端。

图2.8.1 3/8译码器74LS138逻辑图及外引脚排列

表2.8.1为74LS138功能表，当S1=1，时，器件使能，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，其他所有输出端均无信号输出（全为1）。当S1=0，时，或S1=X，时，译码器被禁止，所有输出同时为1。

表2.8.1 74LS138功能表

二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器。若利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就成为一个数据分配器（又称多路分配器），如图2.8.2所示。若从S1输入端输入数据信息，令，地址码所对应的输出是S1数据信息的反码；若从输入端输入数据信息，令S1=1，，地址码所对应的输出就是端数据信息的原码。若数据信息是时钟脉冲，则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。

图2.8.2 作数据分配器

二进制译码器可根据输入地址的不同组合译出唯一地址，故可用作地址译码器。若将其接成多路分配器，可将一个信息源的数据信息传输到不同地点。

二进制译码器还能方便地实现逻辑函数，如图2.8.3所示电路实现的逻辑函数是

图2.8.3 实现逻辑函数

图2.8.4 用2片74LS138组合成4/16译码器

利用使能端能方便地将2个3/8译码器组合成1个4/16译码器，如图2.8.4所示。

2. 二-十进制译码器CC4028

二-十进制译码器CC4028能将输入的4位二进制数表示的二-十进制数译成十进制数。其逻辑图及引脚功能如图2.8.5所示。

图2.8.5 CC4028逻辑图及引脚

其中A3，A2，A1，A0是地址输入端，是译码输出端。由逻辑图可知，CC4028的输出能拒绝伪码，当输入为1010～1111时，所有输出全为1。

此外，CC4028没有使能端，因此不能用作多路分配器。但若将A2，A1，A0作地址输入端， 闲置不用，A3可以作为使能端使用，此时的CC4028变成了3/8译码器，A3的选通功能与74LS138的相同，为低电平使能。所以CC4028不仅可作为一般译码器使用，也可作多路分配器使用和实现逻辑函数多种功能。

3. 数码显示译码器

（1）7段发光二极管（LED）数码管

LED 数码管是目前最常用的数字显示器，图 2.8.6（a），（b）为共阴极和共阳极的电路， （c）为2种不同出线形式的引出脚功能图。

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。小型数码管（0.50in和0.36in）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常为2 ～2.5 V，每个发光二极管的点亮电流在5～10 mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有足够的驱动能力。

图2.8.6 LED数码管

（2）BCD码7段译码驱动器

此类译码器型号有：74LS47（共阳）、74LS48（共阴）、CC4511（共阴）等。本实验采用CC4511 BCD码销存/七段译码/驱动器来驱动共阴极LED数码管。图2.8.7所示为CC4511引 脚图。(www.xing528.com)

CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为0，数码管熄灭。

其中：

A，B，C，D —— BCD码输入端。

a，b，c，d，e，f，g —— 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。

LT—— 测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为1。

BI—— 消隐输入端，LE =1时，译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE =0时的数值；LE=0为正常译码。

图2.8.7 CC4511引脚排列

图2.8.8 CC4511驱动一位LED数码管

在本数字电路实验板上已完成了译码器CC4511和数码管BS202之间的连接，实验时，只要接通+5 V电源和将十进制的BCD码接至译码器的相应输入端A，B，C，D即可显示0～9的数字。4位数码管可接受4组BCD码输入。CC4511与LED数码管的连接如图2.8.8所示。

三、实验设备与器件

+5 V直流电源；双踪示波器；连续脉冲源；逻辑电平开关；0-1指示器；拨码开关；译码显示器；74LS138×2，CC4028，CC4511。

四、实验内容

1. 显示译码驱动器CC4511功能测试

按图2.8.8接线，LE，BI，LT和A，B，C，D接至逻辑开关的输出插口，接上+5 V显示器的电源，然后按表2.8.2输入信号，观测LED数码管显示的对应数字是否一致，及译码显示是否正常。

2. 74LS138译码器逻辑功能测试

将译码器使能端S1， 2S ， 3S 及地址端A2，A1，A0分别接至逻辑电平开关输出口，8个输出端依次连接在0-1指示器的8个输入口上，拨动逻辑电平开关，按表2.8.1逐项测试74LS138的逻辑功能。

表2.8.2 CC4511功能表

3. 用74LS138构成时序脉冲分配器

参照图2.8.2和实验原理说明，选择时钟脉冲CP频率为10 kHz，要求分配器输出端 的信号与CP输入信号同相。

画出分配器的实验电路，用示波器观察和记录在地址端A2A1A0分别取000～111 8种不同状态时端的输出波形。注意输出波形与CP输入波形之间的相位关系。

4. 用74LS138构成译码器

用2片74LS138组合成1个4/16译码器，并进行实验。

5. 二-十进制译码器

选取二-十进制译码器CC4028，按实验原理说明，自拟实验线路，进行实验和记录。

五、预习要求

① 预习有关译码器和分配器原理。

② 根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。

六、实验报告要求

① 画出实验线路，把观察到的波形画在坐标纸上，并标上对应的地址码。

② 对实验结果进行分析、讨论。