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1、实验 5、7 段 LED 数码管驱动1、实验目的(1) 了解7段LED数码管的组成结构、功能、工作原理和编码方式。(2) 了解BCD码及其产生的方法，掌握CD4518二进制计数器的使用方法。(3) 了解BCD码-7段LED码的转换方法，掌握CD4511数码管驱动器的工作原理及 使用方法。(4) 学会用 7 段 LED 数码管显示分段调光电路的档位的方法和接口电路。2、实验材料、仪器与用具PCB板、元器件、焊锡丝、导线；电烙铁、镊子、稳压限流直流电源、VC890C+数字万用 表、CD4017分段调光模块、PT4115恒流驱动模块、LED灯板。3、实验原理(用文字简单描述，可引用实验指导书的图表)
2、(1) .数码管的结构用一位 7 段 LED 数码管来实现用数字直观地显示分段调光的亮度档位。 7 段 LED 数码管由 7 个 LED 按照“8字”形排列构成，根据点亮不 同字段的 LED 可以显示出数 字 0-9 和字母 AF 等内容。7段LED数码管分为共阴极和共阳极两种，图s5-2(c)所示为共阴极，即8只LED (7 段数字或字母位加上一段小数点 dp 位)的阴极接在一起，通过每只 LED 的阳极来选 择要点亮的LED字段；图s5-2 (d)则为共阳极的接法。数码管的引脚顺序都是一致的， 如图s5-2(b)所示，左下角e脚为每1脚，逆时针至左上角的g脚依次为第210脚， 其中第3脚和
3、第8脚为公共端，即gnd脚(共阴)或Vcc (共阳)脚。(2) .数码管的编码根据数码管显示不同数字时需要给相应的 LED 字段施加有效电平的不同，可以编成 7 段数字码。以共阴极 7 段数码管为例，若高电平为 1，低电平为 0， g 段为高位， a 段 为低位。以后，根据要显示的内容，按照编码赋予相应的数据，就可以很方便地控制数码 管的显示。(3) .数码管的译码和驱动根据上述要使 7 段 LED 数码管显示出相应的数字，需要 8 根据信号线，如果是用 单片机的 IO 口来驱动数码管，则须占用 8 位的 IO 口，而且由于单片机的 IO 口驱动 能力局限，会造成 LED 的亮度较低和每段亮度
4、不一致的情况，需要外加驱动电路调节， 这样做不仅浪费硬件资源，同时还会使电路布线变得困难。因此，为了方便使用，许多厂 商设计生产了专用的数码管驱动集成电路， CD4511 就是一款专门用于共阴极的 7 段数 码管的驱动器。CD4511 包含 BCD-7 段译码功能，它可以把 4 位的 BCD 码译成 7 段码，以减小 输入信号引脚数量，并且具有每段 LED 均流功能，使数码管显示不同内容时每只 LED 的亮度保持一致，此外， CD4511 还具有误码识别功能，自动禁止不符合 7 段码规则的 内容显示。 CD4511 译码驱动电路如图 s5-5 所示。图中， DCBA 为 BCD 码输入端， g
5、fedcba 为 7 段码输出； LT 为测试端， BI 为黑屏信号， LE 为使能信号，调节 R1R7 的 值可以调节数码管的亮度。图 s5-5 CD4511BCD7 段译码驱动电路7 段 LED 数码管持续显示某个数字需要给定持续的相应的码值信号，例如，要显示 “1”字，则cb段必须持续为高电平，相应的BCD码值必须一直保持为0001 （DCBA）。 CD4518 是一款 BCD 计数器，它可以把输入端（1 脚）的计数脉冲转换为稳态的 BCD 码 值输出。如图s5-6所示，CD4518为双BCD计数器，本例只采用计数器A, Q4A Q1A 分别为计数器 A 的 BCD 码输出端，分别对应
6、DCBA 信号线， D4D1 仅用于测 试和指示输出信号的电平，实际应用中并不需要。 C1、R8 构成上电复位电路，上电时计 数器复位输出0000； SW、C2和R9构成计数脉冲输入电路,每按一次按键SW,CD4518 自动加1，并输出相应的BCD码。本实验中CD4511采用SOP,而CD4518采用DIP封 装oCD4511的引脚功能:A0A3为二进制数据输入端（BCD码）；/BI输出消隐控制端； LE 为数据锁定控制端； /LT 灯测试端； YaYg 为数据输出端（7 段码）； Vdd 电源正； Vss电源负。CD4518的引脚功能：CLOCK时钟输入端（计数脉冲）；ENABLE计数脉 冲
7、允许；Q1Q4计数器输出（BCD码）；RESET计数器复位；VDD电源正极；VSS电 源负极。A和B两个计数器的功能一样。4、实验过程与分析本人负责电路的测量，丽娜负责电路的焊接。a.电路安装焊接（1）按照物料清单清点元件，用万用表检测元件:主要是电阻的阻值；（2）认识 7 段 LED 数码管的引脚次序，用万用表的二极管档位判别数码管的极性（共 阴/共阳）；认识 CD4511 和 CD4518 的封装，找出 16 只引脚的位置顺序，一般不需要测 试；（3）焊接次序：贴片电阻、CD4511、直插电阻、CD4518、电容、发光二极管、轻触开关、 数码管。由于PCB是双面设计，注意CD4511和几个
8、贴片电阻焊接在底面，另外有几个 贴片电阻安排在数据管的底面，必须焊好之后再焊数码管。（4）元件焊好后，再次认真检查各元件的位置和极性是否正确，然后焊上电源线； 焊接电路时主要注意芯片引脚不要短路，还有分辨清楚不同阻值的电阻的功能和位置，还有数码管的位置，焊接的时候没有什么问题。b.电路测试（1）连接测试电路。本实验模块可作为一个独立的7段LED数码管显示驱动实验，接 通电源（12V）即可进行。（2）观察CD4518的计数功能和数码管的显示结果。接通直流电源，若电路工作正常，数码管应显示数字“0”，按下轻触开关SW1,观察数码管的数字变化。（3）验证 BCD 码、7 段 LED 数字码，把数据记
9、录到表 s5-2 中。表s5-2 BCD码转7段LED数字码数据记录表显示数字BCD码7段显示码16进制D4D3D2D1gfedcba0000001111110100010000110120010101101123001110011113401001100110450101110110156011011111016701110000111781000111111189100111001118电路测量的时候，第一次接12V电源测试的时候，数字转到8的时候就直接调回0 了，就是没有数字9,通过咨询了老师，再重新接上电源9V左右，计数器能正常运转， 升高电压结果一样。可能原因是电路接触不良，就是焊接的原件接触不良或者电源导线 接触不良。实验结果与理论的相符，实验成功。5、 心得体会在实验中进一步了解到7段LED数码管的组成结构、功能、工作原理和编码方式。掌 握 CD4518 和 CD4511 的不同的功能和应用。当按下轻触开关计数到第 10 次时，数码管显 示为“0”,因为该实验中CD4518的C1、R8构成上电复位电路，上电时计数器复位输出0000, 所以没有十六进制的“A”。实验中，掌握了焊接电路的能力，电路测试时的注意事项，发现 问题解决问题，将理论更好地应用于实际。
