CN216902208U - 一种六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统，4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接74LS48的相应管脚D、C、B、A，74LS48的输出管脚a、b、c、d、e、f、g分别连接BS201A的相应管脚a、b、c、d、e、f、g，管脚A通过电阻R1连接T1的基极，T1的发射极连接地，T1的集电极通过电阻R3连接T2的基极，T2的集电极连接管脚a，T2的发射极连接+5V供电电路，管脚D通过电阻R2连接T3的基极，T3的发射极连接地，T3的集电极通过电阻R4连接T4的基极，T4的集电极连接管脚d，T4的发射极连接+5V供电电路，数码管电路BS201A显示改善后的数字。

Description

一种六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统

技术领域

本实用新型涉及一种七段数码管显示改善的技术，尤其一种可以在原七段显示电路的基础上可以设计一种可以六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统。

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。

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，即5笔画显示6和9，这是传统BCD码七段显示译码/驱动器芯片电路内定的，一般不能修改。

可以在原七段显示电路的基础上可以设计一种可以六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统，将传统6和9的5笔画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、使用可靠的可以改善七段数码管显示的技术。

为实现上述目的，本实用新型提供一种六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统，其包括七段数码管显示译码/驱动器电路、7段LED数码管电路、管脚a外接的开关电路、管脚d外接的开关电路、+5V供电电路，4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接所述七段数码管显示译码/驱动器电路74LS48的相应管脚D、C、B、A，74LS48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BS201A的相应管脚a、b、c、d、e、f、g，电阻R1、晶体管T1、电阻R3、晶体管T2构成所述管脚a外接的开关电路，电阻R2、晶体管T3、电阻R4、晶体管T4构成所述管脚d外接的开关电路，74LS48的管脚A通过电阻R1连接晶体管T1的基极，晶体管T1的发射极连接工作地，晶体管T1的集电极通过电阻R3连接晶体管T2的基极，晶体管T2的集电极连接74LS48的输出管脚a，晶体管T2的发射极连接所述+5V供电电路，74LS48的管脚D通过电阻R2连接晶体管T3的基极，晶体管T3的发射极连接工作地，晶体管T3的集电极通过电阻R4连接晶体管T4的基极，晶体管T4的集电极连接74LS48的输出管脚d，晶体管T4的发射极连接所述+5V供电电路，所述7段LED数码管电路BS201A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是改善型的共阴极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

七段数字译码显示系统原理，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只要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74LS48，为TTL器件；数码管型号为BS201A，为七段共阴极半导体数码管。

74LS48是中规模BCD码七段显示译码/驱动器，可以提供较大的拉电流流过发光二极管，表1列出了74LS48的译码功能表，四个输入信号DCBA,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1时，荧光数码管的相应字段点亮。

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

表1 74LS48逻辑功能表

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，为5笔画显示，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74LS48的c、d、e、f、g输出为1，a输出为0，故只有c、d、e、f、g对应的5笔画点亮，a笔画不会点亮，显示6的最上面少一横。

同理，显示9时，译码器74LS48的a、b、c、f、g输出为1，d输出为0，故只有a、b、c、f、g对应的5笔画点亮，d笔画不会点亮，显示9的最下面少一横。

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，后者看起来令人满意，那么能否在传统显示系统的基础上补齐显示6或9时所缺失的那一笔画“横”，答案是可以的。

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74LS48的输入端BCD码DCBA=0110（显示6）或DCBA=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“1”（传统显示系统在a点和d点在这一时刻为0）。

这种想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74LS48的相应输出端a或d端通过外接开关电路，开关电路的输入端连接+5V，输出端连接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，外接开关电路必须相当于完全无效，即外接电路与显示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，外接电路导通，使a端或d端为“1”，a段笔画或d段笔画点亮，显示完整的六笔画9或6.

问题是外接电路控制信号从何处来，若直接从供电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74LS48的输入端即二-十进制代码（BCD码）DCBA提供，问题是如何从DCBA得到一个合适的代码来驱动这两开关电路，当显示6或9时，必须把一个“1”或“0”加到相应开关电路的使能端，开关导通，使开关电路的a点或d点为“1”，从而点亮a段或d段笔画，显示完整的六笔画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的显示不需要a笔画或d笔画点亮，这时绝对不能对这两开关电路的控制极提供控制信号“1”或“0”，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、7、8就是这样的情况，这时的a点或d点即使没有开关电路存在，其逻辑电平也为“1”， a笔画或d笔画自己也会点亮，如果这时存在开关电路且有效控制信号送达，对0、2、3、5、7、8的显示不会造成影响。

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“1”，但不能影响其它数字的显示，从表1的74LS48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DCBA中的C和B是“1”，似乎可以从C和B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C的这个“1”，因为从真值表的C这一纵列的其它代码可以看出，纵列C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C点连接到译码器输出信号a点外接的开关电路的控制端，会造成显示6时是完美的6笔画显示，但显示4时，由于C这时为“1”，但显示4不需要a段，C的“1”驱动a点为“1”，数字4显示为传统的“9”，显示错误。

所以不能用C点连接a点的外接开关电路的控制端。

如果使用BCD输入代码的B端连接输出信号a点的外接开关电路的控制端，因为在B这一纵列中，B出现“1”的行对应的其它数字有2、3、7，这些数字的7段显示都使用“a”段笔画，即显示2、3、7时a点信号本来就是“1”，故通过B端连接a点的外接开关电路的控制端，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。

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D、A纵列上数字9皆出现“1”，A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、7显示时需要d段笔画点亮，但数字1显示时不需要d段笔画点亮，故如果将译码器输入端的A点连接译码器d点的外接开关电路的控制端，数字1的显示将会出错。

再看译码器BCD代码D纵列，除了数字9有“1”外，只有数字8也有“1”，但数字8显示时需要d段笔画点亮，故译码器输入端D点连接输出端d点的外接开关电路的控制端，可以完美实现6笔画的数字9的显示。

由以上分析可以画出如图3所示的改善型的共阴极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、a点外接的开关电路、d点外接的开关电路、+5V供电电路。

其中译码/驱动器型号为74LS48，为中规模BCD码七段显示译码/驱动器，4个输入信号DCBA，对应4位二进制码输入，7个输出信号a、b、c、d、e、f、g，高电平有效，可提供较大的拉电流。

数码管电路型号为BS201A，采用共阴极电路，故译码器74LS48的输出a~g分别加到数码管的7个阳极上，但只有在阳极上呈高电平的二极管发光导通，显示0~9中相应的十进制数字。

a点外接的开关电路由电阻R₁、晶体管T₁、T₂、电阻R₃构成，T₁、T₂为NPN、PNP 互补配对管，即T₁为NPN管，T₂为配对的PNP管；d点外接的开关电路由电阻R₂、晶体管T₃、T₄、电阻R₄构成，T₃、T₄也为NPN、PNP 互补配对管，即T₃为NPN管，T₄为配对的PNP管。

晶体管T₁、T₂、T₃、T₄的选型比较简单，随数码管的工作电流确定晶体管的型号，BS201A数码管的每段平均电流为3mA,故晶体管选择常见的NPN管9013、9014、8050、2N5551，PNP管9012、9015、8550、2N5401皆可，本文NPN管选择2N5551，PNP管选择2N5401。

首先按照正常工作原理安排译码器与数码管的连线，然后按照图3所示，将译码器输入端的A点通过a点外接开关电路连接a点，同理，将D点通过d点外接开关电路连接d点。

然后将晶体管T₁、T₃的发射极连接工作地，T₂、T₄的发射极连接+5V供电。

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)

1.一种六笔画显示6和9的共阴极七段数码管显示系统，其特征在于：所述共阴极七段数码管显示系统包括七段数码管显示译码/驱动器电路、七段LED数码管电路、管脚a外接的开关电路、管脚d外接的开关电路、+5V供电电路，4位BCD码D3、D2、D1、D0分别连接所述七段数码管显示译码/驱动器电路74LS48的相应管脚D、C、B、A，74LS48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BS201A的相应管脚a、b、c、d、e、f、g，电阻R1、晶体管T1、电阻R3、晶体管T2构成所述管脚a外接的开关电路，电阻R2、晶体管T3、电阻R4、晶体管T4构成所述管脚d外接的开关电路，74LS48的管脚A通过电阻R1连接晶体管T1的基极，晶体管T1的发射极连接工作地，晶体管T1的集电极通过电阻R3连接晶体管T2的基极，晶体管T2的集电极连接74LS48的输出管脚a，晶体管T2的发射极连接所述+5V供电电路，74LS48的管脚D通过电阻R2连接晶体管T3的基极，晶体管T3的发射极连接工作地，晶体管T3的集电极通过电阻R4连接晶体管T4的基极，晶体管T4的集电极连接74LS48的输出管脚d，晶体管T4的发射极连接所述+5V供电电路，所述七段LED数码管电路BS201A显示改善后的数字。

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