基于數字顯示報警電路的CD4532和CD4511的邏輯功能探究

卞忠華

（江蘇省江陰中等專業學校，江蘇江陰，214433）

0 引言

模擬電子技術和數字電子技術是電子信息類專業的基礎知識，而集成電路的邏輯功能探究是數字電子技術的重要組成部分，集成電路優先編碼器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，內容枯燥乏味，理論性較強，脫離實際應用，缺少舉一反三的思維。因此本文作者不斷探索學習，以職業能力為本位，重構教學內容，理論聯系生活實際，將知識點緊密連接，融會貫通，學以致用。下面主要闡述將優先編碼器CD4532、顯示譯碼器CD4511相關知識整合為《數字顯示報警電路》進行探究它們的邏輯功能。

1 數字顯示報警電路簡介

數字顯示報警電路是集集成電路優先編碼器CD4532、顯示譯碼器CD4511于一體的組合邏輯電路，該電路它由6V直流穩壓電源供電，由開關S1（八位撥碼開關）模擬報警信號，通過CD4532八位優先編碼器，將S1輸入的信號用相應的二進制數字代碼表示，然后送至BCD-七段鎖存/譯碼/驅動器CD4511，譯碼后驅動數碼管顯示相應的開關號，實現顯示報警，電路原理圖如圖1所示。該電路廣泛應用在我們的日常生產生活中，如醫院病人床頭呼叫器，病人按下請求按鍵后，護士站可清晰準確得知呼叫病人的床號以便提供準確的服務，為生活帶來了很大的便利。為什么數字顯示報警電路可以實現數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構劃分，從結構上可以把電路分為電源、編碼電路、譯碼驅動及顯示報警電路，電路原理框圖如圖2所示。數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知識整合，環環相扣，緊密結合，深入系統性的進行探知，它既是數字邏輯門和數制與編碼的知識后續[2]，同時也是計數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 數字顯示報警電路原理圖

圖2 數字顯示報警電路原理框圖

2 優先編碼器CD4532

2.1 CD4532簡介

編碼器在應用中的優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，在實際應用中我們則通常使用優先編碼器[3]。而CD4532就是一種常用的典型的8421BCD碼集成優先編碼器。它將編碼器各輸入賦予不同的優先級別，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

為了測試優先編碼器CD4532的邏輯功能，筆者將圖1數字顯示報警電路進行分解，K0-K7八位撥碼開關給CD4532提供其輸入信號，撥碼開關的一端接地，另一端通過10KΩ電阻接6V電源的同時接CD4532輸入端，通過撥碼開關的閉合，實現0、1之間的輸入轉換。CD4532的Q0、Q1、Q2的輸出端通過串聯1KΩ的電阻各接1個發光二極管，這樣可以直觀形象的觀察CD4532的輸出狀態。EI為允許輸入控制端，因此測試時應接高電平。測試電路如圖5所示，根據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，也就是可以是0態也可以是1態。

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/驅動器CD4511

3.1 CD4511簡介

CD4511是一款將輸入的BCD碼譯成對應的十進制碼并驅動數碼管顯示的顯示譯碼器，在后續的計數顯示電路中應用及其廣泛。CD4511的實物圖如6所示，對應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，當加高電平時，鎖存前一瞬間A-D的輸入狀態并保持。當加低電平時，A-D的輸入狀態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，在此基礎上，結合數字顯示報警電路實物圖如圖8所示，CD4532的輸入受撥碼開關控制，輸出Q0、Q1、Q2對應CD4511的輸入A、B、C,通過CD4511譯碼驅動數碼管顯示。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，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K0-K7全部閉合時，根據CD4532的邏輯功能得知這時它的允許輸出控制端EO為1,經過與非門后送至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調試電路，測試CD4511輸入0000—0111時對應0-7輸出，實現顯示報警的目的。

圖8 數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CD4511輸入為1000—1111時對應的輸出是怎樣呢？通過電路調試我們得出當輸入1000和1001時分別對應輸出8和9，而輸入1010-1111時無輸出。對應邏輯功能如表3所示。

表3 CD4511邏輯功能表

4 結束語

數字顯示報警電路是組合邏輯電路在生產生活中的實際應用，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，對它們的實際應用有了深刻的體驗，同時理解了數字顯示報警電路的工作原理。