BCD七段显示译码器
实验六 BCD对七段显示器译码器
实验六BCD对七段显示器译码器一、目的:1.能了解BCD对七段显示器译码器电路的设计原理。
2.能利用AHDL语言设计一个BCD对七段显示器译码器电路。
3.能自行以CPLD数位发展实验系统验证所设计电路的正确性。
二、电路图：三、实验器配置图:四、实验步骤与画面：1．建立一个名为BCD_Dec7.v的新文件，并在quaruts Ⅱ文字编辑器中,以VerilogHDL语言来设计程式，图U6-1为算术逻辑运算单元的VerilogHDL程式。
其中in为输入端口，out为输出端口。
2.存储、检查及编译。
3．创建元件符号。
4.创建波形文件，设定合适的端口信号，仿真元件的波形。
观察波形图可以看出当s端口选择不同功能时，芯片会对A、B数据进行相应的操作。
5.请依照下表改变i[3..0]之值，观察并记录其输出的字型。
五、相关说明：1.BCD对七段显示器解码器的程式主要是以TABLE叙述来完成，我们只要将输出入关系以列表方式列出後，编译器就会自动将其编译化简成逻辑运算闸结构。
2.程式中用"％"符号字元括起来的为注解用文字。
编译器并不会处理。
3.对于一个微电脑记忆体位址分配解码控制以及周边之解码控制电路而言,若一一将每个输入变数所对应的解码输出列表出来的话。
简直是一件不可能的事,此时只有采用"X"don't care方式来表示，才能完成此不可能的任务,请参考图U7-3的程式范例。
上面的例子是表示：ROM的记忆体位址是在0000H—3FFFFH范围，而RAM的位址是在8000H—9FFFH范围。
4.对于一些没有列表出来的输入状态而言，其对应输出该如何解决呢?AHDL有个DEFAULTS叙述可以帮我们解决这个问题。
例如图U7-4的程式中，对于没有成立的输入状态，其对应输出的ascii_code 值都为“00111111”。
图U7-45.使用DEFAULTS…END DEFAULTS叙述时要注意下列几件事情：(1)Logic区段中只能有一个DEFAULTS叙述，而且其位置必须是在BE-GIN关键字后的第一个。
CD4511(BCD码七段码译码器)
表 3-2 CD 4511 的真值表
8421 BCD 码对应的显示见下图
：
选用共阴极数码管，对于 CD4511 ，它与数码管的基本连接方式如下图 ：
J=
=（C+B）D+BI
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。
输出 输入 LE BI LI D C B A a b c d e f g 显示 X X 0 XXXX1111111 8 X 0 1 X X XX 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1111110 0 0 1 1 0 0 0 1 0110000 1 0 1 1 0 0 1 0 1101101 2 0 1 1 0 0 1 1 1111001 3 0 1 1 0 1 0 0 0110011 4 0 1 1 0 1 0 1 1011011 5 0 1 1 0 1 1 0 0011111 6 0 1 1 0 1 1 1 1110000 7 0 1 1 1 0 0 0 1111111 8 0 1 1 1 0 0 1 1110011 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 X X XX 锁 存 锁存
a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平 1 有效。 CD4511 的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可
已知8421bcd可用7段译码器,驱动日字led管,显示出十进制数字。指出下列变换真值表
已知8421bcd可用7段译码器,驱动日字led管,显示出十进制数字。
指出下列变换真值表为了解决这个问题，我们首先需要了解7段译码器是如何工作的。
7段译码器是一种集成电路，它可以将一个4位二进制数解码为7个输出信号，这些信号可以驱动7段LED显示器以显示数字。
通常，对于一个4位二进制数，其范围是0000到1001，对应于十进制中的0到9。
对于每一个十进制数字，7段译码器都会产生一个特定的输出组合来驱动LED的各个段，从而显示该数字。
现在，假设我们有一个8421 BCD（二进制编码十进制）到7段译码器的转换器，其功能是将8421 BCD码转换为7段显示码。
根据8421 BCD编码的定义，它使用4位二进制代码来表示十进制数字。
其中：第1位表示千位（8）第2位表示百位（4）第3位表示十位（2）第4位表示个位（1）例如，数字5的8421 BCD编码是0101。
基于这个编码规则，我们可以得出以下变换真值表：输入（8421 BCD）输出（7段显示码）显示数字0000 0x3F (点亮第1-7段) 00001 0x06 (点亮第2-4-6段) 10010 0x5B (点亮第段) 20011 0x4F (点亮第段) 30100 0x66 (点亮第段) 40101 0x6D (点亮第段) 50110 0x7D (点亮第段) 60111 0x07 (点亮第段) 71000 0x7F (点亮第段) 81001 0x6F (点亮第段) 9注意：这里的“点亮”是指对应的LED段应当亮起。
例如，数字3的7段显示码是0x4F，意味着第1、3、6、7段应该亮起。
BCD-7段译码器、四位超前进位加法器、四位数值比较器
BCD-7段译码器一、电路图a=A0A1'A2'A3'+A0'A1'A2A3'=A1'A3'(A0异或A2) （其中撇号’表示“非”）b=A3'A2A1'A0+A3'A2A1A0'=A3'A2(A1异或A0)c=A3'A2'A1A0'd=A3'A2'A1'A0+A3'A2A1A0+A3'A2A1'A0'e=(A2+A1+A0)(A1'+A0)f=A3'A2'A1'A0+A3'A2A1A0+A3'A2'A1g=A3'A2'A1'+A3'A2A1A0二、实验结果a)仿真结果{A3,A2,A1,A0}取遍0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，0111，1000，1001，结果均符合要求。
b)在实际FPGA中实验结果：符合要求。
三、结果分析a)输入值范围在0000-1001之间时，可以实现BCD码转7段显示码功能。
但在输入值超出范围时将显示乱码。
若不允许乱码出现，可将卡诺图中的不确定性项d全部改为需要的值，以提示输入错误或不显示任何内容。
但这将使电路规模大幅增加。
b)关键路径含3级门。
其中a，b使用了异或门，但异或门的输入均为原变量。
通过异或门的路径最多只需通过2级逻辑门。
若全部改用与门、或门，则必须有反变量输入，使a，b的关键路径仍然含有3级门，因此不能提升速度，但每个函数必需的带宽都将从4增加为8。
如果与门、或门过剩，异或门不足，且带宽不是制造过程中的制约因素，则更适宜使用与门、或门。
由以上可知，使用异或门可以避免反变量输入，节约1级非门的相应时间，节约带宽。
d函数在卡诺图的分布导致其无法很好化简，因此将占用较多带宽。
示译码器CD4511
示译码器CD4511CD4511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，特点如下：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。
用CD4511实现LED与接口方法如下图：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。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
1. CD4511的引脚CD4511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。
2. CD4511的工作原理1. CD4511的工作真值表如表3-22. 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（3）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、、、四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
BCD7段译码器
1 引 言
20世纪末，数字电子技术得到了飞速发展，有力地推动和促进了社会生产力的发展和社会信息化的提高，数字电子技术的应用已经渗透到人类生活的各个方面。从计算机到手机，从数字电话到数字电视，从家用电器到军用设备，从工业自动化到航天技术，都尽可能采用了数字电子技术。
原理图描述的7段显示译码器的工作波形七段显示译码器的原理图描述显示的字形沈阳工程学院课程设计通过对bcd码显示译码器的设计我进一步了解到eda工具在我们现实生活中的作用是不可能被替代的而且在数字逻辑系统中74系列或4000系列芯片构成电路只适合简单的应用它们已不能满足人们对高科技技术的要求因此我们要更好的学习eda工具以便提高自身的实践能力与专业知识的应用能力争取更快的与社会实际和社会需要接轨
备注
1
12.30－12.31
选题，搜集资料，熟悉设计环境
2
01.02－01.06
调试程序
3
01.07-01.08
仿真程序
4
01.09-01.10
完成课程设计说明书(论文)、进行答辩
沈 阳 工 程 学 院
EDA课程设计成绩评定表
系（部）：自动化学院班级：学生姓名：
指 导 教 师 评 审 意 见
评价
内容
MAX+PLUSII 具有的强大功能极大地减轻了设计者的负担，使设计者可以快速完成所需的设计，使用该软件，用户从开始设计逻辑电路到完成器件下载编程一般只需要数小时时间，其中设计的编译时间往往仅需数分钟。用于可在一个工作日内完成实现设计项目的多次修改，直至最终设计定型。 MAX+PLUS II 开发系统众多突出的特点，使它深受广大用户的青睐。
半导体数码管（或称LED数码管）是常用的显示器件，其基本单元是发光PN结，目前较多采用磷砷化镓做成的PN结，封装成为发光二极管，如图1（a）所示。当外加正向电压时，就能发出清晰的光线。发光二极管的工作电压为1.5～3V，由于工作电流为几毫安到十几毫安比较小，故实际电路应串接适当的限流电阻。
7段数码显示译码器设计
7段数码显示译码器设计数码显示译码器是一种可以将二进制代码转换为数码形式输出的电子装置。
它是数字电路中常见且重要的组成部分，用于将二进制数据转换为人们可以直接阅读和理解的数码显示。
本文将介绍一个基于74LS47芯片的7段数码显示译码器的设计。
一、设计目标设计一个能够接受4位二进制代码输入，并将其转换为对应的七段数码形式输出的译码器电路。
二、74LS47芯片介绍74LS47是一种四位BCD-7段数码译码器/驱动器芯片，它能够将4位BCD代码转换为对应的七段数码输出。
该芯片具有以下特点：1.输入：4位BCD代码（A，B，C和D）2.输出：共阳极（共阳）显示器的七个引脚（a，b，c，d，e，f和g）3.功能：将BCD代码转换为七段数码形式输出，用于显示三、电路设计1.将74LS47芯片的引脚连接至7段数码显示器的a，b，c，d，e，f和g引脚。
这些引脚负责控制七段数码的每个段。
2.A，B，C和D引脚接收4位二进制代码输入。
3. 第一个74LS47芯片的Vcc引脚连接到正电源，GND引脚连接到地。
4. 还需将每个74LS47芯片的GA和GB引脚连接在一起，形成一个输入信号的链。
GA和GB引脚连接到Vcc电源端。
5.在接有显示器的七段段引脚（a，b，c，d，e，f，g）和段选择（a-g`）之间插入电阻。
这些电阻可用于限流，避免过高电流对显示器和芯片造成损坏。
6.确保芯片和显示器之间的信号传输有效，没有短路或脱离接地。
四、工作原理1.输入：通过A、B、C和D四个引脚接收4位BCD代码，一共有16个可能的输入组合。
2.输出：将四位BCD代码转换为相应的七段数码输出，用于显示。
例如，输入“0000”将转换为“0”的数码形式。
3.七段显示器共阳极（共阳）：对于共阳极的显示器，七个段引脚（a，b，c，d，e，f和g）的高电平将被激活，且通过公共引脚控制显示的数码部分。
4.区分位和段：每个数码位由七个段组成，通过该段的点亮和熄灭来表示所需显示的数字。
BCD七段数码管显示译码器电路
BCD七段数码管显示译码器电路7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。
如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。
如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。
共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。
无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。
发光二极管的工作电压一般在1.8V--2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。
分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8型，每一段包含一个发光二极管。
外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光，有红、黄、绿等色。
只要按规律控制各发光段的亮、灭，就可以显示各种字形或符号。
图4 - 17(a)是共阴式LED数码管的原理图，图4-17(b)是其表示符号。
使用时，公共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动(控制)，如图4 - 17(c)所示。
BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以F a~F g表示)，也称4—7译码器。
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BCD七段显示译码器
1.什么是BCD码？
2.理解二进制？十进制？十六进制？
BCD码（Binary-Coded Decimal）也称二进码十进数或二-十进制代码。
用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码。
是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。
BCD码这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。
这种编码技巧最常用于会计系统的设计里，因为会计制度经常需要对很长的数字串作准确的计算。
相对于一般的浮点式记数法，采用BCD码，既可保存数值的精确度，又可免却使电脑作浮点运算时所耗费的时间。
此外，对于其他需要高精确度的计算，BCD编码亦很常用。
发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。
分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成0-9字型，每一段包含一个发光二极管。
外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光，有红、黄、绿等色。
只要按规律控制各发光段的亮、灭，就可以显示各种字形或符号。
LED数码管有共阳、共阴之分。
图 (a)是共阴式LED数码管的原理图，图 (b)是其表示符号。
使用时，公共阴极接地，7个阳极a~g由相应的BCD七段译码器来驱动(控制)，如图 (c)所示。
数字显示译码器
BCD七段译码器的输入是一位BCD码(以D、C、B、A表示)，输出是数码管各段的驱动信号(以Fa~Fg表示)，也称4—7译码器。
若用它驱动共阴LED数码管，则输出应为高有效，即输出为高(1)时，相应显示段发光。
例如，当输入8421码DCBA=0100时，应显示，即要求同时点亮b、c、f、g段，熄灭a、d、e 段，故译码器的输出应为Fa~Fg=0110011，这也是一组代码，常称为段码。
同理，根据组成0~9这10个字形的要求可以列出8421BCD七段译码器的真值表，见表4 - 12(未用码组省略)。
BCD七段译码器就是根据上述原理组成的，只是为了使用方便，增加了一些辅助控制电路。
这类集成译码器产品很多，类型各异，它们的输出结构也各不相同，因而使用时要予以注意。
图(c)是BCD七段译码器驱动LED数码管(共阴)的接法。
图中，电阻是上拉电阻，也称限流电阻，当译码器内部带有上拉电阻时，则可省去。
数字显示译码器的种类很多，现已有将计数器、锁存器、译码驱动电路集于一体的集成器件，还有连同数码显示器也集成在一起的电路可供选用。