PLC控制的数字显示电子钟设计(最终稿)(6)

2019-04-21 22:42

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逻辑),其中输出端子Y0~Y3输出第一组显示器的BCD信号,Y10~Y13输出第二组显示器的BCD信号,Y4~Y7依次为各组显示器的选通信号。图中秒信号输出为1Hz方波,可作秒点∶闪动信号,与电子手表中的秒点闪动相同,表示在走时图中的时信号输出为一脉冲,表示整点小时时刻到的定时脉冲信号,可作控制用,如每小时放一次音乐控制。

3.3 数字电路CD4511的原理(引脚及功能)

3.3.1数字电路CD4511的原理

CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器的 BCD 码—七段码译码器,特点:具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器,引脚排列如图 3-1 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入,a为最低位。LT为灯测试端,加高电平时,显示器正常显示,加低电平时,显示器一直显示数码“8”,各笔段都被点亮,以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端,低电平时使所有笔段均消隐,正常显示时, B1端应加高电平。另外 CD4511有拒绝伪码的特点,当输入数据越过十进制数9(1001)时,显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端,高电平时锁存,低电平时传输数据。a~g是 7 段输出,可驱动共阴LED数码管。另外,CD4511显示数“6”时,a段消隐;显示数“9”时,d段消隐,所以显示6、9这两个数时,字形不太美观 图3是 CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路,若要多位计数,只需将计数器级联,每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的,在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取,电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

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图3-1 CD4511引脚排列

其功能介绍如下

BI:4脚是消隐输入控制端,当BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭(消隐)状态,不显示数字。

LT:3脚是测试输入端,当BI=1,LT=0 时,译码输出全为1,不管输入 DCBA 状态如何,七段均发亮,显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE:锁定控制端,当LE=0时,允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g:为译码输出端,输出为高电平1有效。 3.3.2 CD4511的引脚

CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管) 显示器的 BCD 码—七段码译码器,具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。

各引脚的名称:其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D;5、4、3分别表示LE、BI、LT;13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入,右边表示输出,还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。

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图3-2 CD4511的引脚

3.3.3 锁存功能

译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。 当LE为“0”电平导通,TG2截止;当LE为“1”电平时,TG1截止,TG2导通,此时有锁存作用。如图3-3。

图3-3 8421 BCD 码 (1)译码

CD4511译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数 据B、C进行组合,得出一起用或非门译码。 (2)消隐

BI为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B端输出为低电平,字形消隐。消隐控制电路如表3-4所示。

四项,然后将输入的数据A、D

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表3-4 CD4511真值表 输 入 LE BI LI D C X X 0 X X X 0 1 X X 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 X X 消隐输出J的电平为 J=

=(C+B)D+BI

输 出 c d e f 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 锁 存 B X X 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 X A X X 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 X a 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 b 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 g 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 显示 8 消隐 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 消隐 消隐 消隐 消隐 消隐 消隐 锁存 如不考虑消隐BI项,便得J=(B+C)/D

据上式,当输入BCD代码从1010---1111时,J端都为“1”电平,从而使显示器中的字形消隐。

CD4518/CC4518是二、十进制(8421编码)同步加计数器,内含两个单元的加计数器,其功能表如真值表所示。每单个单元有两个时钟输入端CLK和EN,可用时钟脉冲的上升沿或下降沿触发。由表可知,若用ENABLE信号下降沿触发,触发信号由EN端输入,CLK端置“0”;若用CL℃K信号上升沿触发,触发信号由CL℃K端输入,ENABLE端置“1”。RESET端是清零端,RESET端置“1”时,计数器各端输出端Q1~Q4均为“0”,只有RESET端置“0”时,CD4518才开始计数。

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CD4518采用并行进位方式,只要输入一个时钟脉冲,计数单元Q1翻转一次;当Q1为1,Q4为0时,每输入一个时钟脉冲,计数单元Q2翻转一次;当Q1=Q2=1时,每输入一个时钟脉冲Q3翻转一次;当Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1时,每输入一个时钟脉冲Q4翻转一次。这样从初始状态(“0”态)开始计数,每输入10个时钟脉冲,计数单元便自动恢复到“0”态。若将第一个加计数器的输出端Q4A作为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信号,便可组成两位8421编码计数器,依次下去可以进行多位串行计数。

CD4520/CC4520为二进制加计数器,由两个相同的内同步4级计数器构成。计数器级为D型触发器,具有内部可交换CP和EN线,用于在时钟上升沿或下降沿加计数。在单个单元运算中,EN输入保持高电平,且在CP上升沿进位。CR线为高电平时,计数器清零。计数器在脉动模式可级联,通过将Q3连接至下—计数器的EN输入端可实现级联,同时后者的CP输入保持低电平。

3.4电子钟的显示基本原理

3.4.1 电子钟的显示基本原理

电子钟的显示数值范围:电子钟显示的内容通常有月、日、星期、时、分、秒等。本系统只显示月、日、时 、分、秒,采用七段显示器显示各位数字,显示数值的范围如表3-5所示。表格括号中的数字表示显示的数字范围,×表示不显示状态。

月份显示共有1~12这十二种数字。月的个位显示数的基本值为0~9,月份的十位数字显示1或不显示。日的个位显示值为0~9,日的十位有×、1、2、3四种情况。时的显示有12小时和24小时之分,取24小时显示,则时的个位显示为0~9,时的十位显示为×、1、2。分和秒的显示数字完全相同,在实际显示情况下,秒值不一定显示,而以∶的闪动形式来表示,闪动频率为1Hz。分显示值为00~59,分的个位显示值为0~9,分的十位显示为0~5六个数字。

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