触摸显示电路

十一、触摸显示电路

(一)实训

1.实训电路设计要求

运用CD4069、CD4017、CD4511、NE555、LED数码管这些主要芯片和其他电阻、电容、二极管等小元器件设计一个带有触摸电极的电路。当电路得电，便能以“1－9－9－7－0－5－6－7－8”的顺序循环显示数秒后，就停显、消隐。而后，再触摸，又重复以上显示，约10秒后自行停显并消隐的工作过程，如此周而复始。

2.实训目的

①学会使用CD4069、CD4511、CD4017、NE555集成电路的使用方法。

②通过实训能够熟练地掌握NE555的单稳态、多谐振荡。

③熟练BCD8421编码、LED数码管管脚。

④能够正确运用CD4511、CD4017、NE555的功能性管脚。

3.实训电路原理图

如图7－21所示。

图7－21　触摸显示电路图

4.实训知识储备

①CD4069、CD4511、CD4017、NE555集成电路知识。

②BCD8421编码。

③LED数码管知识。

5.实训工作原理

由电路可知，它由CD4069延时电路、NE555单稳态电路、NE555多谐振荡电路、计数、编码电路和数码显示电路组成。

(1)CD4069开机延时电路

当接电源时，7V电源通过RP1向C1充电，充电过程中，CD4069的1脚由低电平到高电平。此时，通过门电路U1A、U1B反相后再通过1N4148输出高电平，通过U1C再一次反相输出低电平。此电平控制U5的4脚，使得开机时，U5的4脚由高电平通过延时几秒后变低电平，所以计数器计数几秒后停止计数。D1、D2组成一个与门，使CD4069和NE555单稳的触发信号都能启动电路。

(2)NE555单稳态电路

触摸信号输入电路是由一只NE555组成的脉冲启动式单稳态触发器。平时触发器处于稳态，它的3脚输出低电平。M为触摸电极，当用手触摸电极后，人体上的电信号输入2脚，触发器翻转，3脚输出高电平。触发器翻转后，电源通过R4和RP2向C4充电，充电时间约几秒后，触发器又翻转，3脚恢复输出低电平，只有等下一次触摸电极才能使3脚输出高电平。充电时间为：　T1≈1.1RC=(R4+RP2)C4。

(3)NE555多谐振荡电路

本电路设计的多谐振荡器主要是由电路结构简单，性能良好的NE555组成，它的振荡周期T2≈0.7RC=(R5+RP3)C3。调节RP3的大小，可改变串入电阻的大小，从而改变T2的大小。NE555的4脚是信号的控制端，当4脚为高电平时，有信号输出，LED2才有发光，指示信号输出，当4脚为低电平时，没有信号输出。

(4)计数和编码电路

此电路部分主要由CD4017和玻璃二极管1N4148来完成。首先，脉冲信号从NE555的3脚输入，CD4017得到信号后开始分配：　从Q0～Q9依次分配。根据电路要求，Q0～Q8依次编码为“1－9－9－7－0－5－6－7－8”，当分配到Q9时，同时给了一个信号给15脚，这时CD4017复位，又重新从Q0开始分配。C2为复位电容，运用电容隔直通交的特性，这里主要用来开机复位。

(5)数码显示电路

数码显示电路由CD4511和数码管组成：　CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路用于输入二极管编码输出的BCD码；译码输出端分别是“a－b－c－d－e－f－g”，其输出端接数码管显示。数码管(和发光二极管相似)每段的工作电流为10mA左右，电压2V左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，其阻值为(7－2)V/10mA≈510Ω。根据电路要求，CD4511必须工作在两种状态中：　计数、消隐，要用到BI消隐端。由CD4511的管脚特性可知，BI为低电平时为消隐，高电平时为正常显示。

6.实训中出现的问题及问题解决方框图

(1)电路工作方框图(图7－22)

图7－22　触摸显示电路工作方框图

(2)实训中出现的问题及解决方法

①上电后，没有按“1－9－9－7－0－5－6－7－8”的顺序循环显示数秒，怎么办？A.调节RP1＞＞。B.查U1D有无数秒高电位＞＞有＞＞成功。

②触摸后没有显示“1－9－9－7－0－5－6－7－8”，怎么办？A.查U4有没有工作(可参考LED1有无点亮)＞＞有。B.查U1D有无数秒高电位＞＞有。C.查U5、U2、U3有没有工作电压＞＞有。D.查U5有无方波输出(可以用灯指示)＞＞有。E.查U2、U3输出有无高低电平变化＞＞有。F.查DS1公共极有无连接＞＞有＞＞成功。

③触摸后，数字出现乱码，怎么办？A.查编码二极管是否正确＞＞是。B.查U3是否好的＞＞是＞＞成功。

(二)元器件的选择

1.元器件清单

表7－12　触摸显示电路元器件清单表

续表：

2.元器件选择注意点

①R15为排阻，也可以用4个100K的电阻来代替。

②R1必须用510Ω的电阻，过大和过小都会影响到效果。

③LED数码管必须用共阴的。

④LED1、LED2请选两种不同颜色，以示区别。

(三)知识升华

在不考虑显示方面的问题，可不可以用一个常用的集成电路来代替电路中的一些集成电路，使它们的工作效果差不多，但电路可以简化更多？