CN214587959U - 一种改善型的7段数码显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改善型的7段数码显示系统，包括七段显示译码/驱动器电路、七段LED数码管电路、晶体管T1电路、晶体管T2电路、电阻R1电路、电阻R2电路；4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接74LS46的相应管脚D、C、B、A，74LS46的输出管脚a、b、c、d、e、f、g分别连接BS224A的相应管脚，74LS46的管脚D通过电阻R2连接晶体管T2的基极，T2的发射极连接工作地，T2的集电极连接74LS46的管脚d，74LS46的管脚B通过电阻R1电路连接晶体管T1电路的基极，T1的发射极连接工作地，T1的集电极连接74LS46的管脚a，数码管BS224A显示改善后的数字。

Description

一种改善型的7段数码显示系统

技术领域

本实用新型涉及一种改善型的7段数码显示系统的技术，尤其一种将6和9的显示所缺的一横补齐，从而取得比较满意的显示效果。

背景技术

在数字系统中，人们常常采用简易数字显示电路，将测量或运算结果用数码管（LED数码管）直接显示出来，以便监视系统工作情况。

LED数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,七段数码管比八段数码管少一个发光二极管单元（即：少一个小数点DP显示），按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

LED数码管同荧光数码管(VFD)、辉光数码管(NRT)相比，它具有：体积小、功耗低、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应的时间短，能与TTL、CMOS电路兼容等特点。

但通常设计的七段数字显示系统中，无论采用TTL译码/驱动电路、还是CMOS译码/驱动电路，数字6和9的显示形态不太令人满意，即显示6和9时皆少一横，显示6时上面少一横，显示9时下面少一横，这是BCD码七段显示译码/驱动器芯片电路内定的，一般不能修改。

在原七段显示电路的基础上可以设计一种改善型的七段数码显示系统，将6和9的显示所缺的一横补齐，从而取得比较满意的显示效果。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的改善型6和9显示的技术。

为实现上述目的，本实用新型提供一种改善型的7段数码显示系统，其包括七段显示译码/驱动器电路、七段LED数码管电路、晶体管T1电路、晶体管T2电路、电阻R1电路、电阻R2电路；4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接所述七段显示译码/驱动器电路74LS46的相应管脚D、C、B、A，74LS46的输出管脚a、b、c、d、e、f、g分别连接所述七段LED数码管电路BS224A的相应管脚a、b、c、d、e、f、g，74LS46的管脚D通过所述电阻R2电路连接所述晶体管T2电路的基极，T2的发射极连接工作地，T2的集电极连接74LS46的管脚d，74LS46的管脚B通过所述电阻R1电路连接所述晶体管T1电路的基极，T1的发射极连接工作地，T1的集电极连接74LS46的管脚a，数码管电路BS224A显示改善后的数字。

附图说明

附图1、附图2、附图3、附图4用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，附图1 是传统七段数字显示系统原理图；附图2是传统显示系统6和9的显示图形；附图3是改善型的共阳极7段数码管显示系统原理图；附图4是改善后的7段数码显示系统效果图。

具体实施方式

传统七段数字译码显示系统原理图

一般采用中规模BCD码七段显示译码/驱动器，其可以提供较大的电流流过发光二极管，这些译码/驱动器IC 按照内部驱动电路采用的半导体性质可以分为：CMOS是场效应管构成(单极性电路)，TTL为双极晶体管构成（双极性电路）。

TTL 的型号有7446、7447、7448、7449 ，CMOS 的型号有4511 等，其中7446、7447必须使用共阳极七段显示器，7448、7449、4511等则使用共阴极七段显示器。

业界广泛采用的七段数字译码显示系统

将上文介绍的条状发光二极管按照共阴极(负极)或共阳极(正极)的方法连接，组成“8”字，再把发光二极管另一电极作笔段电极，就构成了LED数码管，若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，就能显示从0～9的一系列数字。

所以，无论是共阴极还是共阳极数码管，通常采用BCD码七段显示译码/驱动器电路来完成对数码管的驱动，图1为业界常用的七段数码显示系统原理图，BCD译码驱动器型号为74LS46，为TTL器件；数码管型号为BS224A，为七段共阴极半导体数码管。

74LS46是中规模BCD码七段显示译码/驱动器，可以提供较大的电流流过发光二极管，表1列出了74LS46的译码功能表，四个输入信号D₃~D₀,对应四位二进制码输入，7个输出信号a~g,对应七段字形，译码输出为0时，荧光数码管的相应字段点亮。

例如，D₃D₂D₁D₀=0001时，译码器输出b和c为0，故将b段、c段点亮，显示数字1；当D₃D₂D₁D₀=0101时，译码器输出a、c、d、f、g为0时，故将对应的各段点亮，显示数字5。

表1 74LS46逻辑功能表

1.2 传统共阳极七段数字译码显示系统在显示数字“6”和“9”时少一横

基于以上理论，业界广泛采用的七段数字译码显示系统在显示数字“6”和“9”时，其显示形态不太令人满意，即显示6和9时皆少一横，显示6时上面少一横，显示9时下面少一横。

具体原因可以个根据表1说明，显示6时，译码器74LS46的c、d、e、f、g输出为0，a输出为1，故只有c、d、e、f、g对应的笔画点亮，a笔画不会点亮，显示6的最上面少一横，即少一笔画，此时的6只有5笔画。

同理，显示9时，译码器74LS48的a、b、c、f、g输出为0，d输出为1，故只有a、b、c、f、g对应的笔画点亮，d笔画不会点亮，显示9的最下面少一横，同样也少一笔画，此时的9也只有5笔画，如图2所示。

这种显示方式虽然不影响工作，但总觉得不是太令人满意，对比计算器液晶屏对6和9的显示，就没有少一横的不足，看起来令人满意，那么能否在传统显示系统的基础上补上显示6或9时所缺失的那一“横”，答案是可以的。

改善型的7段数码管显示系统

既然传统数字显示系统对于显示6或9的不足是由于a段笔画或d段笔画没有点亮的缘故，如果当译码器74LS46的输入端BCD码D₃D₂D₁D₀=0110（显示6）或D₃D₂D₁D₀=1001（显示9），想办法使a段笔画或d段笔画点亮，不就弥补了传统显示系统的不足，实际就是使译码器的a点输出或d点输出在这一时刻为“0”。

六笔画显示6或9的思路

这种办法如果完全依靠传统显示系统是不可能实现的，可以在译码芯片74LS46的相应输出端a或d端通过外接晶体管，晶体管的发射极接地、集电极连接a点或d点，如果需要显示除了6和9以外的其它数字的时候，外接晶体管必须处于截止状态，即外接晶体管与显示0、1、2、3、4、5、7、8数字完全没有关系。

一旦需要显示6或9的时候，外接的晶体管导通，使a端或d端为“0”，a段笔画或d段笔画点亮，显示完整的六笔画9或6.

问题是外接晶体管的基极控制信号从何处来，直接从供电V_cc提供，会造成晶体管持续导通，a段笔画或d段笔画持续点亮，将会影响6或9以外的其它数字的正常显示，如果控制信号从译码器的输出端a、b、c、d、e、f、g提供，貌似逻辑关系非常复杂，同样会影响其它笔画的显示。

可以从译码器74LS46的输入端即二-十进制代码（BCD码）D₃D₂D₁D₀提供，问题是如何从D₃D₂D₁D₀得到一个合适的代码来驱动这两晶体管，当显示6或9时，必须把一个“1”加到相应晶体管的基极，晶体管导通，使集电极的a点或d点为“0”，从而点亮a段或d段笔画，显示完整的6或9。

当显示除6或9以外的其它数字时，如果该数字的显示不需要a笔画或d笔画点亮，比如1、4、7的显示不需要a笔画或d笔画点亮，这时绝对不能对这两晶体管的基极提供控制信号“1”，否则造成显示混乱；

如果6、9以外的其它数字显示时需要a笔画或d笔画点亮，如0、2、3、5、8就是这样的情况，这时的a点或d点即使没有晶体管存在，其逻辑电平也为“0”， a笔画或d笔画自己也会点亮，如果这时存在晶体管且有控制信号“1”送达，0、2、3、5、8的显示不会造成影响。

段数码管显示6的改善型显示系统分析

以上只是六笔画显示6或9的思路，即显示6或9时，要让a点或d点为“0”，但不能影响其它数字的显示，从表1的74LS46逻辑功能表（真值表）可以看出，当显示的数字是6时，BCD输入代码D₃D₂D₁D₀中的D₂和D₁是“1”，似乎可以从D₂和D₁中随便挑一个“1”去控制a段的点亮。

但仔细观测表1的真值表，可以发现不能用D₂的这个“1”，因为从真值表的D₂这一纵列的其它代码可以看出，纵列D₂的其它数字4也有一个“1”，但数字4的7段数码管显示不用a段，如果贸然将译码器输入代码D₂点连接到译码器输出信号a点的晶体管基极，会造成显示6时是完美的6笔画显示，但显示4时，由于D₂这时为“1”，但显示4不需要a段，D₂的“1”驱动a点为“0”，数字4显示为传统的“9”，显示错误。

所以不能用D₂点连接a点的晶体管基极。

如果使用BCD输入代码的D₁端连接输出信号的a点，因为在D₁这一纵列中，D₁出现“1”的行对应的其它数字有2、3、7，这些数字的7段显示都用“a”段笔画，显示2、3、7时a点信号本来就是“0”，故D₁端连接a点的晶体管基极可以完美实现6笔画的数字6显示，且不影响除6以外的其它数字的显示。

7段数码管显示9的改善型显示系统分析

现在来看数字9的显示，从 表1真值表可以看出，译码器BCD代码D₃、D₀纵列上数字9出现“1”，D₀纵列除9外，数字1、3、5、7皆出现“1”，参照以上分析，虽然数字3、5显示时需要d段笔画点亮，但数字1、7显示时不需要d段笔画点亮，故如果将译码器D₀点连接译码器d点的晶体管的基极，数字1、7的显示将会出错。

再看译码器BCD代码D₃纵列，除了数字9有“1”外，只有数字8也有“1”，但数字8显示需要d段笔画点亮，故译码器输入端D₃点连接输出端d点的晶体管基极，可以完美实现6笔画的数字9的显示。

改善型的共阳极7段数码管显示系统原理图

由以上分析可以画出如图3所示的改善型的7段数码管显示系统原理图，电路包括七段显示译码/驱动器电路、7段LED数码管电路、晶体管T1电路、晶体管T2电路、电阻R1电路、电阻R2电路。

其中译码/驱动器型号为74LS46，为中规模BCD码七段显示译码/驱动器，4个输入信号D₃D₂D₁D₀，对应4位二进制码输入，7个输出信号a、b、c、d、e、f、g，低电平有效，可提供较大的灌入电流。

数码管电路型号为BS224A，采用共阳极电路，故译码器74LS46的输出a~g分别加到数码管的7个阴极上，但只有在阴极上呈低电平的二极管发光导通，显示0~9中相应的十进制数字。

晶体管T₁、T₂选型比较简单，随数码管的工作电流确定晶体管的型号，BS224A数码管的每段平均电流 为3mA,故晶体管选择常见的NPN管9013、9015、8050、2N5551皆可，本文选择2N5551。

首先按照正常工作原理安排译码器与数码管的连线，然后将晶体管T₁的发射极连接工作地，集电极连接译码器的输出端a，译码器的输入端D₁通过电阻R₁连接晶体管T₁的基极。

同样，晶体管T₂的发射极连接工作地，集电极连接译码器的输出端d，译码器的输入端D₃通过电阻R₂连接晶体管T₂的基极。如图3所示。

图3电路的实际效果图实现了六笔画的6以及9的显示，如图4所示。

本文非常巧妙利用译码器本身的输入端与输出端的逻辑关系，利用外接电路，实现数字6和9的六笔画显示，完美实现7段数码管显示能力的改善。

Claims (1)

1.一种改善型的7段数码显示系统，其特征在于：所述显示系统包括七段显示译码/驱动器电路、七段LED数码管电路、晶体管T1电路、晶体管T2电路、电阻R1电路、电阻R2电路；4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接所述七段显示译码/驱动器电路74LS46的相应管脚D、C、B、A，74LS46的输出管脚a、b、c、d、e、f、g分别连接所述七段LED数码管电路BS224A的相应管脚a、b、c、d、e、f、g，74LS46的管脚D通过所述电阻R2电路连接所述晶体管T2电路的基极，T2的发射极连接工作地，T2的集电极连接74LS46的管脚d，74LS46的管脚B通过所述电阻R1电路连接所述晶体管T1电路的基极，T1的发射极连接工作地，T1的集电极连接74LS46的管脚a，数码管电路BS224A显示改善后的数字。

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