卞忠華

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇江陰，214433）

0 引言

模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)知識，而集成電路的邏輯功能探究是數(shù)字電子技術(shù)的重要組成部分，集成電路優(yōu)先編碼器CD4532和顯示譯碼器CD4511是組合邏輯電路重要的組成部分[1]，因此研究它們的邏輯功能意義深遠，勢在必行。如依照按部就班的分散獨立探究，內(nèi)容枯燥乏味，理論性較強，脫離實際應(yīng)用，缺少舉一反三的思維。因此本文作者不斷探索學(xué)習(xí)，以職業(yè)能力為本位，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，理論聯(lián)系生活實際，將知識點緊密連接，融會貫通，學(xué)以致用。下面主要闡述將優(yōu)先編碼器CD4532、顯示譯碼器CD4511相關(guān)知識整合為《數(shù)字顯示報警電路》進行探究它們的邏輯功能。

1 數(shù)字顯示報警電路簡介

數(shù)字顯示報警電路是集集成電路優(yōu)先編碼器CD4532、顯示譯碼器CD4511于一體的組合邏輯電路，該電路它由6V直流穩(wěn)壓電源供電，由開關(guān)S1（八位撥碼開關(guān)）模擬報警信號，通過CD4532八位優(yōu)先編碼器，將S1輸入的信號用相應(yīng)的二進制數(shù)字代碼表示，然后送至BCD-七段鎖存/譯碼/驅(qū)動器CD4511，譯碼后驅(qū)動數(shù)碼管顯示相應(yīng)的開關(guān)號，實現(xiàn)顯示報警，電路原理圖如圖1所示。該電路廣泛應(yīng)用在我們的日常生產(chǎn)生活中，如醫(yī)院病人床頭呼叫器，病人按下請求按鍵后，護士站可清晰準(zhǔn)確得知呼叫病人的床號以便提供準(zhǔn)確的服務(wù)，為生活帶來了很大的便利。為什么數(shù)字顯示報警電路可以實現(xiàn)數(shù)字顯示報警的功能呢？電路的組成以及工作過程是怎樣的呢？解決上述疑問，熟知核心元件編碼器CD4532、譯碼器CD4511的邏輯功能是關(guān)鍵。為將電路原理圖化繁為簡，提升電路原理的分析能力。按照模塊功能進行電路結(jié)構(gòu)劃分，從結(jié)構(gòu)上可以把電路分為電源、編碼電路、譯碼驅(qū)動及顯示報警電路，電路原理框圖如圖2所示。數(shù)字顯示報警電路起到穿針引線的作用，將編碼器和譯碼器的相關(guān)知識整合，環(huán)環(huán)相扣，緊密結(jié)合，深入系統(tǒng)性的進行探知，它既是數(shù)字邏輯門和數(shù)制與編碼的知識后續(xù)[2]，同時也是計數(shù)顯示電路中必不可少的組成部分，在課程中起到承上啟下的作用。

圖1 數(shù)字顯示報警電路原理圖

圖2 數(shù)字顯示報警電路原理框圖

2 優(yōu)先編碼器CD4532

2.1 CD4532簡介

編碼器在應(yīng)用中的優(yōu)點是可以將較多的信號編碼后用較少的信號傳輸線進行傳輸，減少傳輸信號線的數(shù)量，常用的是8線-3線編碼器，即將8個輸入信號用3條傳輸線輸出。但其應(yīng)用具有局限性，任意時刻只有一位輸入有效，若同時輸入兩個或兩個以上有效輸入，輸出信號將出錯，引起誤操作。為解決這一問題，在實際應(yīng)用中我們則通常使用優(yōu)先編碼器[3]。而CD4532就是一種常用的典型的8421BCD碼集成優(yōu)先編碼器。它將編碼器各輸入賦予不同的優(yōu)先級別，允許同時輸入兩個或兩個以上的輸入信號，但其只對優(yōu)先級別高的輸入信號進行編碼。

對其它輸入信號不予考慮。CD4532的實物圖如3所示，對應(yīng)的引腳排列功能圖如4所示，其中D0—D7為8位信號輸入端，Q0、Q1、Q2為3位信號輸出端，EI為允許輸入控制端，EO為允許輸出控制端，GS為組選信號輸入端。VDD為電源正極，Vss為電源負(fù)極。

圖3 CD4532實物圖

圖4 CD4532引腳功能圖

2.2 CD4532邏輯功能探究

為了測試優(yōu)先編碼器CD4532的邏輯功能，筆者將圖1數(shù)字顯示報警電路進行分解，K0-K7八位撥碼開關(guān)給CD4532提供其輸入信號，撥碼開關(guān)的一端接地，另一端通過10KΩ電阻接6V電源的同時接CD4532輸入端，通過撥碼開關(guān)的閉合，實現(xiàn)0、1之間的輸入轉(zhuǎn)換。CD4532的Q0、Q1、Q2的輸出端通過串聯(lián)1KΩ的電阻各接1個發(fā)光二極管，這樣可以直觀形象的觀察CD4532的輸出狀態(tài)。EI為允許輸入控制端，因此測試時應(yīng)接高電平。測試電路如圖5所示，根據(jù)電路原理圖進行電路裝接，裝接完成檢查無誤后，通電進行測試，經(jīng)過測試得出CD4532的邏輯功能表如表1所示，其中×表示任意狀態(tài)，也就是可以是0態(tài)也可以是1態(tài)。

圖5 CD4532邏輯功能測試電路

表1 CD4532邏輯功能表

3 七段鎖存/譯碼/驅(qū)動器CD4511

3.1 CD4511簡介

CD4511是一款將輸入的BCD碼譯成對應(yīng)的十進制碼并驅(qū)動數(shù)碼管顯示的顯示譯碼器，在后續(xù)的計數(shù)顯示電路中應(yīng)用及其廣泛。CD4511的實物圖如6所示，對應(yīng)的引腳排列功能圖如7所示，CD4511引腳功能圖如圖4所示，其中A、B、C、D為四位BCD碼的輸入端，a、b、c、d、e、f、g為七段碼輸出端，為燈測試端，當(dāng)加低電平時a-g均為高電平，顯示出8字全亮，用以檢查顯示器是否缺筆段，被稱為燈測試端。為消隱輸入端，當(dāng)端加L電平時，a-g均為L電平，顯示器為全滅。為鎖存控制端，當(dāng)加高電平時，鎖存前一瞬間A-D的輸入狀態(tài)并保持。當(dāng)加低電平時，A-D的輸入狀態(tài)則被譯碼為七段信號a、b、c、d、e、f、g輸出。Vcc為電源正極，GND為電源負(fù)極。

圖6 CD4511實物圖

圖7 CD4532引腳功能圖

3.2 CD4511邏輯功能探究

熟知了CD4532的邏輯功能，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字顯示報警電路實物圖如圖8所示，CD4532的輸入受撥碼開關(guān)控制，輸出Q0、Q1、Q2對應(yīng)CD4511的輸入A、B、C,通過CD4511譯碼驅(qū)動數(shù)碼管顯示。探究CD4511邏輯功能，測試時，因為鎖存控制，加高電平時鎖定并保持原輸入狀態(tài)，為燈測試端，加低電平時a-g均為高電平，顯示出8字全亮，端加低電平時，a-g均為L電平，顯示器為全滅。在此電路中當(dāng)K0-K7全部閉合時，根據(jù)CD4532的邏輯功能得知這時它的允許輸出控制端EO為1,經(jīng)過與非門后送至CD4511的為低電平，顯示器為全滅。因此要將加入低電平，加高電平的時候來獲取CD4511的邏輯功能，按表2調(diào)試電路，測試CD4511輸入0000—0111時對應(yīng)0-7輸出，實現(xiàn)顯示報警的目的。

圖8 數(shù)字顯示報警電路實物圖

表2 CD4511邏輯功能表

K3斷開、K4-K7閉合 0 1 1 0 0 1 1 3 K4斷開、K5-K7閉合 0 1 1 0 1 0 0 4 K5斷開、K6-K7閉合 0 1 1 0 1 0 1 5 K6斷開、K7閉合 0 1 1 0 1 1 0 6 K7斷開 0 1 1 0 1 1 1 7

當(dāng)CD4511輸入為1000—1111時對應(yīng)的輸出是怎樣呢？通過電路調(diào)試我們得出當(dāng)輸入1000和1001時分別對應(yīng)輸出8和9，而輸入1010-1111時無輸出。對應(yīng)邏輯功能如表3所示。

表3 CD4511邏輯功能表

4 結(jié)束語

數(shù)字顯示報警電路是組合邏輯電路在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用，通過電路實測，使理解編碼和譯碼的工作過程簡單化，理解它們的工作特點，編碼與譯碼是互逆的過程。通過直觀形象的觀測電路輸出變化，得出編碼器CD4532和譯碼器CD4511的邏輯功能，對它們的實際應(yīng)用有了深刻的體驗，同時理解了數(shù)字顯示報警電路的工作原理。