多功能数码管显示实验板的制作方法
多功能数码管显示实验板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种多功能数码管显示实验板，属于PLC可编程控制器及电子电 路实验教学技术领域。 技术背景
[0002] 在技术学校教学中，PLC控制实验及电子电路实验是电气专业教学的重要环节，目 前教学实验使用的数码管显示实验板，存在下面一些问题：
[0003] 1)现有的数码管显示实验板品种少，功能单一，不便于多个显示实验板级联实验； 不便用于与PLC控制器连接控制实验；不便用于PLC控制实验与普通电子实验的兼顾。
[0004] 2)现有的数码管显示实验板普遍采用的显示数码管共阴极结构的多，数码管体积 小，見度低显不实验效果不明显。
[0005] 3)现有的数码管显示实验板的PCB板上的元件多为直接焊接元件，更换元件需要 用烙铁焊接，操作不方便。
[0006] 4)现有的数码管显示实验板，一般不带高速开关控制元件，不适合晶体管型化C 对多位多功能数码管显示实验板数码动态扫描显示控制。
[0007] 5)现有的数码管显示实验板对电源电压的适应范围小，显示实验的电源灵活性 差。
[0008] 6)随着PLC控制器的不断更新和升级，原来的数码显示实验装置通用性差也随之 报废，造成不必要的浪费。
[0009] 因此研发一种既能实现先进的PLC教学课题实验又能兼顾完成传统的电子电路 译码器课题实验的一种通用数码管显示实验板实为必要。
【发明内容】
[0010] 本实用新型的目的是克服现有数码管实验板的上述不足之处，提出的一种新型多 功能数码管显示实验板。
[0011] 本实用新型即可用于PLC控制实验也可用于电子电路实验，具有灵活性、兼容性 和通用性；该实验板可划分分为PLC实验区和电子电路的译码器显示实验区及电源指示 区。该实验板的PLC实验区：由PLC输入控制插排及插口、显示板级联组合插排、电源输入 插排及插口、PNPS极管、S个数码管显示器件、数码管电源开关、限流电阻插口、偏置电阻 插口、上拉电阻插口组成；电子电路数电显示试验区：由译码器、译码器电源开关、电平输 入开关、偏置电阻插口组成；电源指示区；由L邸发光二极管组成。
[0012] 该实验板的实验电阻选用了开放式的电阻插口设计，即提高了显示实验板对不同 电源电压的适应性，又增强了学生对实验板硬件部分的动手训练机会；该实验板的显示单 元电路与译码器电路的相对独立性设计，有效的兼顾了PLC教学中的实验课题及数电教学 中的译码器显示实验课题的应用，既节约了实验器材成本，又提高了实验板的利用率。
[0013] 该实验板可W应用的实验课题内容丰富如：抢答器计分显示、电子时钟显示、电机 转速显示、温度显示，及数字电路部分的7化S47译码器驱动7段数码管显示实验等实验课 题，具有良好的实验应用前景。
[0014] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0015] 一种多功能数码管显示实验板，其特征在于：显示实验板PCB板上设有端子排 P1，P2,其输入信号可W通过端子排与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连 接，同时显示实验板PCB板输出端子排能够通过排线级联多个数码管显示实验板，实现多 位数码的显示功能；显示实验板PCB板还包括电源接口插座插排、立个1寸红光共阳极数码 管数码（LDS-1106BX)的显示器件、PNPS极管2SA2668控制元件、数码显示控制开关S1、S2、 S3 ;电源输入部分包括电源输入插排P4、P5、P9及电源插口J102、J101，外部不同等级的外 部直流电压分别连接电源输入插排P4、P5、P9,其中电源输入插排P4、P5、P9可W分别选择 +24V、+12V、+5V外部直流电源供电，电源输入插口J102、J101为巧V外部直流电源接口； P1、P2为显示板并联插排；=极管控制输入插排P3分别与=个=极管的基极驱动电阻相连 接；P6、P7、P8为S极管扩展插口；BCD-7段数码管译码器U1,具体采用DM74LS47N，将BCD 码转化成数码块中的数字，通过它解码，把数字信号转换为数码管的显示数字，7化S47为 低电平有效；SW100为输入电平开关，作为译码器输入信号；S4为译码器电源控制开关；P10 为译码器输入端口扩展端；P11为译码器巧V电源端口；SOO(ET1 ---SOO(ET24为数码管限 流电阻插口，S0CKET25 -S0CKET27 为S极管限流电阻插口、S0CKET30 -S0CKET32 为S 极管上拉电阻插口，S0CKET100---S0CKET103为显示译码器输入偏置电阻插口，可W根据实 验电源电压配置合适的电阻。
[0016] 数码显示实验，实验板所需的电源应由外部独立直流电源提供(可W分别选用 +24V、+12V、+5V电源实验)。
[0017] 数码显示实验时该显示实验板的实验电路连接方式说明如下：
[0018] 1)PLC控制一个显示板的显示实验：由于负载电流小，可W不使用PLC输出电流放 大板驱动，直接用PLC控制器驱动控制，实验连接方式；PLC控制器上的输出端与数码管数 码显示板的端子排及输入插口连接即可。
[0019] 2)PLC控制多个显示板的显示实验：由于负载电流较大，需用PLC输出电流放大板 驱动，实验连接方式；PLC控制器上的输出端与PLC输出电流放大板输入端相连接，放大板 输出端再与数码管数码显示板的端子排及输入插口连接。
[0020] 3)电子电路译码器显示实验：
[0021] 该实验为传统的电子电路的数电实验课题，无需PLC控制器，实验只能选用一个 数码管显示，其他应关闭显示，电源只能选择巧V的外部直流电源，实验方案参见后面的实 验实例介绍。
[0022] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板包 括S个一寸共阳极数码管显示器件、PNP控制元件，输入输出接口，显示实验板可W通过一 个八位端子排与其他显示实验板并联，可W通过另一个八位端子排与PLC控制板相连接。
[0023] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板上 的实验电阻器件选用SOCKET电阻插槽代替，便于学生根据实验电压的不同选用更换电阻。
[0024] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板还 带有74LS47 (BCD-7段数码管译码器/驱动器集成器件)，该电路的设计可W兼顾电子电路 课题实验。
[0025] 本实用新型的有益效果是；本实用新型提供的用于PLC控制器或电子电路译码 器显示实验的多功能数码管显示实验板，级联方便，组合灵活，可W控制一个显示实验板显 示，也可W控制多个显示实验板显示实验；显示实验板部分器件由开放式插槽的代替，增加 了学生的实验硬件部分动手机会，也拓展了显示板的电源适用范围，并且便于维修便于更 换器件；显示单元电路与译码电路的相同独立性设计，提高了显示板的实验的兼容性及通 用性；接口总线设计占用PLC资源少，方便教学具有良好的教学实验应用前景。
【附图说明】
[0026] 图1是本实用新型的组合应用原理框图。
[0027] 图2是本实用新型显示实验板的电路图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
[0029] 如图1所示，为PLC控制多个多功能数码管显示实验板的组合应用实验连接原理 框图，包含多功能数码管显示实验板，PLC控制器，PLC电流放大板，外部电源部分。
[0030] 由于多个多功能数码管显示实验板级联显示实验，其总负载工作电流超过了化C 的额定输出电流，所W显示实验板的驱动要使用PLC输出电流放大板驱动，本实验可W采 用2块型号为；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口，放大板主要技术 参数；每路额定电流；5A(长时间）/40A(瞬间)，无限次使用寿命，使用电压范围（负载输出 端）；DC24V输入形式；NPN或PNP输出形式：负极输出（NPN形式）开关频率；《1000监导 通电阻；<0. 05Q，该输出电流放大板的参数可W满足多个显示实验板的同时显示电流的需 要，其具体的连接方法是；
[0031] 首先将PLC控制器输出与PLC输出电流放大板的连接，其次将输出电流放大板输 出与显示实验板连接：
[0032] 第一个显示实验板P1插排可W用排线直接连接服F16M-D的大功率管输出PLC放 大板的M0-M7端口，M10-M17端口用于分别连接每个显示实验板的P3插排。
[0033] 第一个显示实验板P2插排可W用排线与其他显示实验板的P1或P2插排级联，后 级显示实验板之间可W用排线并联连接使用，用于实现多位数码的显示要求，显示实验板 外部电源参照原理图连接即可。
[0034] 如图2所示，为多功能数码管显示实验板原理图，其包括多功能数码管显示实验 板PCB板及板上的电子元件组成。
[00巧]PLC实验区的组成；S个1寸红光共阳极数码管数码（LDS-1106BS)的显示器件；S1---S3为开关，分别控制S位数码管的显示；Q1 ---Q3为PNP型S极管2SA1668 (200V2A 25W20MH)用于动态控制数码管的显示状态；S0CKET1 S0CKET24为数码管限流电阻插 口，根据电源电压的不同可W分别选用相应的电阻：巧V，选330Q;+12V选1.2K;+24V选 2. 4K电阻，电阻的功率为1W;S0CKET25 -S0CKET27为S极管基极偏置电阻，S0CKET25- S0CKET27为化0. 5WS极管基极上拉电阻；显示实验板PCB板上P1，P2为两个8位插排，采 用并联连接方式；P3为=极管控制输入插排；P6、P7、P8为=极管扩展插口；通过端子排和 输入输出插口，可W与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连接池可W实现 多个显示板的级联；显示板的外接电源可W选择S种DC电压供电；+24V、+12V、+5V。
[0036] 电子电路译码器显示实验区（简称数电显示区）的组成；S 4为译码器电源控制开 关，可W控制译码器显示电路的电源；U1是7化S47为BCD-7段数码管译码器/驱动器其功 能用于将BCD码转化成数码块中的数字，通过它解码，把数字信号转换为数码管的显示数 字，7化S47为低电平有效；SW100为输入电平开关，作为译码器输入信号；P10为译码器输 入端口扩展端；P11为译码器巧V电源端口；S0CKET100---S0CKET103为显示译码器输入偏 置电阻插口。
[0037] 电源指示区的组成；电源输入插排；P4、P5、P9可W分别选择+24V、+12V、+5V外部 直流电源供电；电源输入插口 ；J102、J101为巧V外部直流电源接口；DS4---DS6采用红色 发光二极管管压降2.02. 2V，用于电源电压指示，R1，R2,R3,为330Q，2. 2K，4. 7K，0. 5W 限流电阻。
[0038] 显示实验板的PCB板板上四边留有安装过孔可W用馴钉安装在实验基板上。
[0039] 本实用新型多功能数码管显示实验板的显示实验工作过程结合实验实例介绍如 下：
[0040]PLC控制器菱巧抓-128MT的PLC为例其每个输出端口输出电流约为0. 2A- 0. 3A;PLC输出电流放大板W服F16M-D的大功率管输出放大板为例其单路输出电流约5A。
[0041] 实验1 ;0---99计数器显示实验(在PLC实验区进行）
[0042] (1)计算所需数码管显示实验板的个数；0---99数字显示实验只需要2位数码管 显示即可实现，所W只需一个显示实验板。
[0043] (2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；为8+N，N为显示数码管的 个数，本实验占用控制器输出端口数为8+2=10个。
[0044] (3)实验板总电流计算：由于1个显示实验板2位数码管显示电流为 1*0. 20=0. 2A，用PLC直接驱动显示实验板，即可满足实验的需要，无需使用PLC电流放大 板。
[0045] (4)实验PLC控制程序的编写；用软件编写程序将PLC的计数器的运算结果同步 存储在D1，DO中作为十位，个位数字，再将D1，DO的内容分别显示在对应的数码管上即可完 成实验课题。
[004引实验2;六路抢答器计分显示实验姐PLC实验区进行）
[0047] (1)计算所需数码管显示实验板的个数：如果每组计分采用3位数显示，可显示 0---999的分数，一组需要3个数码管显示，六组共需要18个数码管显示。
[0048] (2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；为8+N，N为显示数码管个 数，本实验显示实验板占用输出端口数为8+18=26个，由于S菱巧抓-128MT的Y输出端口 为64个完全满足本实验显示需要。
[0049] (3)实验板总电流计算；由于6个显示实验板同时显示电流为6*0. 30=1. 8A，不能 用PLC直接驱动显示实验板，所W要采用PLC输出电流放大板驱动显示，本实验可W采用2 块型号；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口，可W满足实验的需要。
[0050] (4)PLC控制程序的编写，结合六路抢答器软件要求，将6组的成绩计分结果分别 存放在D1---D6的寄存器中，然后采用循环控制动态扫描显示方式，将各组的计分成绩分 别显示在18个对应的数码管，由于PLC-个扫描周期时间很短，只有几十ms，在编程是要做 到每个周期只有一个数码显示实验板得电点亮，该样的显示频率控制显示实验板显示，人 眼感觉每个数码管显示实验板都是均匀通电显示的，同时没有拖尾现象完全可W达到6路 抢答器成绩的实时显示效果。
[005。 实验3 ;电子时钟显示实验姐PLC实验区进行）
[0052] (1)计算所需数码管显示实验板的数量：显示时分秒要用6个数码管组合，显示年 月日要用8个数码管显示组合，所W共计用显示数码管为14个，要使用6块实验板级联。[005引（2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；8+N，N为多功能数码管的 个数，说W电子时钟占用的点数为8+14=22个端口。
[0054] (3)实验板总电流计算；6*0. 3=1. 8A，说W超过了PLC的直接输出电流的负载能 力，应该采用W采用2块型号；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口， 可W满足本实验显示需要。
[00巧](4)电子时钟显示PLC控制程序的编写思路同上，然后采用循环控制动态扫描显 示方式，将年月日，时分秒，分别在14个对应的数码管上快速轮流循环显示，软件调整显示 频率使得人眼感觉每个数码管都是均匀通电显示的，即可达到电子时钟的显示效果。
[0056] 实验4 ;数字电路译码器显示实验(在译码器实验区进行）
[0057] 该实验无需使用PLC控制器，用一个数码管显示即可，实验板总电流所需100MA 左右，电源电压选巧V。7化S47译码器原理；7化S47是输出低电平有效的走段字形译 码器，与数码管配合使用，7化S47的真值表见下图，表示出了它与数码管之间的关系。
[0058] (l)LT(-);试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当 LT(-)=0时，无论输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数 码管正常，是显示8。
[0059] (2)BI(-);灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。BI(-)=0时。不 论LT(-)和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码 管焰灭。
[0060] (3)RBI(-);灭零输入，它是为使不希望显示的0焰灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0,但是在RBI(-)=0作用下，使译码器输出全1。其结果和加 入灭灯信号的结果一样，将0焰灭。
[0061] (4)RB0(-);灭零输出，它和灭灯输入BI(-)共用一端，两者配合使用，可W实现 多位数码显示的灭零控制。
[0062] 译码器显示实验方法是；外部电源电压为巧V，由插口J102输入，为U1 (7化S47) 译码器供电，插口J101为电源的负极输入；S4为U1 (7化S47)供电开关应闭合；数码管的 选择WDS2显示为例；实验时要闭合S2,由插排P8的1脚直接输入巧V的直流电源为数码 管DS2供电；S100为输入电平开关，可W根据真值表输入相应的BCD码，即可在DS2数码管 上看到对应的数字显示效果。
[0063] 总之本实用新型；具有成本低、通用性强、插拔方便、组合灵活、占用PLC控制器端 口资源少等优点、可W广泛应用于PLC及电子电路译码器教学实验中。
【主权项】
1. 一种多功能数码管显示实验板，其特征在于：显示实验板PCB板上设有端子排PU P2,端子排与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连接，同时显示实验板PCB 板输出端子排能够通过排线级联多个数码管显示实验板；显示实验板PCB板还包括三个1 寸红光共阳极数码管数码LDS-1106BS的显示器件、PNP三极管2SA2668控制元件、数码显 示控制开关Sl、S2、S3,由控制器发出的显示驱动信号由总线经过限流电阻与三个数码管 相连接，数码管的电源控制分别经过三个控制开关SI、S2、S3与三个PNP三极管相连接；电 源输入部分包括电源输入插排P4、P5、P9及电源插口 J102、J101，外部不同等级的外部直 流电压分别连接电源输入插排P4、P5、P9,插排的公共端与地相连接，另一端与三极管相连 接；数字电路实验区采用+5V外部直流电源电压工作，外部提供的+5V直流电源与电源插 口 J102、JlOl相连接，+5V电源与电平开关SWlOO及译码器电源控制开关S4相连接，控制 开关S4的另一端再与B⑶-7段数码管译码器74LS47相连接；三极管控制输入插排P3分别 与三个三极管的基极驱动电阻相连接；三极管扩展插口 P6、P7、P8,分别于三极管的三个电 极相连接；B⑶-7段数码管译码器U1，具体采用DM74LS47N，将数字信号转换为显示数字；译 码器Ul的信号输入端与输入电平开关SW100及译码器输入偏置电阻相连接，译码器Ul的 输出控制端经过总线连接数码管限流电阻再连接数码管，译码器Ul的其他端口与S4开关 相连接；输入电平开关SW100其一端与+5V电源相连接，另一端与译码器Ul的输入端相连 接；译码器电源控制开关S4其一端连接电源及电平开关另一端连接译码器Ul ;译码器输入 端口扩展端PlO分别与电平开关SW100、B⑶码译码器U1、输入偏置电阻相连接；数码管限 流电阻插口 SOCKET1 SOCKET24,其一端连接总线输入端另一端连接数码管；三极管限流 电阻插口 SOCKET25SOCKET27 -端连接三极管的基极，另一端连接三极管控制输入插排 P3 ;三极管上拉电阻插口 S0CKET30SOCKET32 -端连接三极管的基极，另一端连接电源 输入端；显示译码器输入偏置电阻插口 S0CKET100S0CKET103 -端接地，另一端与译码 器Ul，电平开关SW100，译码器输入端口扩展端PlO相连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种多功能数码管显示实验板，该实验板的PLC实验区：由PLC输入控制插排及插口、显示板级联组合插排、电源输入插排及插口、PNP三极管、三个数码管显示器件、数码管电源开关、限流电阻插口、偏置电阻插口、上拉电阻插口组成；数电显示试验区：由译码器、译码器电源开关、电平输入开关、偏置电阻插口组成；电源指示区：由三个LED发光二极管组成，该实验板的实验电阻选用了开放式的电阻插口设计，即提高了显示实验板对不同电源电压的适应性，又增强了学生硬件动手部分的训练机会；该实验板有效的兼顾了PLC教学中的应用，既节约了实验器材成本又提高了实验板的利用效率。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204695646
【申请号】CN201520190740
【发明人】赵文智
【申请人】赵文智
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月1日
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种多功能数码管显示实验板，属于PLC可编程控制器及电子电 路实验教学技术领域。 技术背景
[0002] 在技术学校教学中，PLC控制实验及电子电路实验是电气专业教学的重要环节，目 前教学实验使用的数码管显示实验板，存在下面一些问题：
[0003] 1)现有的数码管显示实验板品种少，功能单一，不便于多个显示实验板级联实验； 不便用于与PLC控制器连接控制实验；不便用于PLC控制实验与普通电子实验的兼顾。
[0004] 2)现有的数码管显示实验板普遍采用的显示数码管共阴极结构的多，数码管体积 小，見度低显不实验效果不明显。
[0005] 3)现有的数码管显示实验板的PCB板上的元件多为直接焊接元件，更换元件需要 用烙铁焊接，操作不方便。
[0006] 4)现有的数码管显示实验板，一般不带高速开关控制元件，不适合晶体管型化C 对多位多功能数码管显示实验板数码动态扫描显示控制。
[0007] 5)现有的数码管显示实验板对电源电压的适应范围小，显示实验的电源灵活性 差。
[0008] 6)随着PLC控制器的不断更新和升级，原来的数码显示实验装置通用性差也随之 报废，造成不必要的浪费。
[0009] 因此研发一种既能实现先进的PLC教学课题实验又能兼顾完成传统的电子电路 译码器课题实验的一种通用数码管显示实验板实为必要。
【发明内容】
[0010] 本实用新型的目的是克服现有数码管实验板的上述不足之处，提出的一种新型多 功能数码管显示实验板。
[0011] 本实用新型即可用于PLC控制实验也可用于电子电路实验，具有灵活性、兼容性 和通用性；该实验板可划分分为PLC实验区和电子电路的译码器显示实验区及电源指示 区。该实验板的PLC实验区：由PLC输入控制插排及插口、显示板级联组合插排、电源输入 插排及插口、PNPS极管、S个数码管显示器件、数码管电源开关、限流电阻插口、偏置电阻 插口、上拉电阻插口组成；电子电路数电显示试验区：由译码器、译码器电源开关、电平输 入开关、偏置电阻插口组成；电源指示区；由L邸发光二极管组成。
[0012] 该实验板的实验电阻选用了开放式的电阻插口设计，即提高了显示实验板对不同 电源电压的适应性，又增强了学生对实验板硬件部分的动手训练机会；该实验板的显示单 元电路与译码器电路的相对独立性设计，有效的兼顾了PLC教学中的实验课题及数电教学 中的译码器显示实验课题的应用，既节约了实验器材成本，又提高了实验板的利用率。
[0013] 该实验板可W应用的实验课题内容丰富如：抢答器计分显示、电子时钟显示、电机 转速显示、温度显示，及数字电路部分的7化S47译码器驱动7段数码管显示实验等实验课 题，具有良好的实验应用前景。
[0014] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
[0015] 一种多功能数码管显示实验板，其特征在于：显示实验板PCB板上设有端子排 P1，P2,其输入信号可W通过端子排与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连 接，同时显示实验板PCB板输出端子排能够通过排线级联多个数码管显示实验板，实现多 位数码的显示功能；显示实验板PCB板还包括电源接口插座插排、立个1寸红光共阳极数码 管数码（LDS-1106BX)的显示器件、PNPS极管2SA2668控制元件、数码显示控制开关S1、S2、 S3 ;电源输入部分包括电源输入插排P4、P5、P9及电源插口J102、J101，外部不同等级的外 部直流电压分别连接电源输入插排P4、P5、P9,其中电源输入插排P4、P5、P9可W分别选择 +24V、+12V、+5V外部直流电源供电，电源输入插口J102、J101为巧V外部直流电源接口； P1、P2为显示板并联插排；=极管控制输入插排P3分别与=个=极管的基极驱动电阻相连 接；P6、P7、P8为S极管扩展插口；BCD-7段数码管译码器U1,具体采用DM74LS47N，将BCD 码转化成数码块中的数字，通过它解码，把数字信号转换为数码管的显示数字，7化S47为 低电平有效；SW100为输入电平开关，作为译码器输入信号；S4为译码器电源控制开关；P10 为译码器输入端口扩展端；P11为译码器巧V电源端口；SOO(ET1 ---SOO(ET24为数码管限 流电阻插口，S0CKET25 -S0CKET27 为S极管限流电阻插口、S0CKET30 -S0CKET32 为S 极管上拉电阻插口，S0CKET100---S0CKET103为显示译码器输入偏置电阻插口，可W根据实 验电源电压配置合适的电阻。
[0016] 数码显示实验，实验板所需的电源应由外部独立直流电源提供(可W分别选用 +24V、+12V、+5V电源实验)。
[0017] 数码显示实验时该显示实验板的实验电路连接方式说明如下：
[0018] 1)PLC控制一个显示板的显示实验：由于负载电流小，可W不使用PLC输出电流放 大板驱动，直接用PLC控制器驱动控制，实验连接方式；PLC控制器上的输出端与数码管数 码显示板的端子排及输入插口连接即可。
[0019] 2)PLC控制多个显示板的显示实验：由于负载电流较大，需用PLC输出电流放大板 驱动，实验连接方式；PLC控制器上的输出端与PLC输出电流放大板输入端相连接，放大板 输出端再与数码管数码显示板的端子排及输入插口连接。
[0020] 3)电子电路译码器显示实验：
[0021] 该实验为传统的电子电路的数电实验课题，无需PLC控制器，实验只能选用一个 数码管显示，其他应关闭显示，电源只能选择巧V的外部直流电源，实验方案参见后面的实 验实例介绍。
[0022] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板包 括S个一寸共阳极数码管显示器件、PNP控制元件，输入输出接口，显示实验板可W通过一 个八位端子排与其他显示实验板并联，可W通过另一个八位端子排与PLC控制板相连接。
[0023] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板上 的实验电阻器件选用SOCKET电阻插槽代替，便于学生根据实验电压的不同选用更换电阻。
[0024] 前述的基于PLC控制器的多功能数码管显示实验板，其特征在于；显示实验板还 带有74LS47 (BCD-7段数码管译码器/驱动器集成器件)，该电路的设计可W兼顾电子电路 课题实验。
[0025] 本实用新型的有益效果是；本实用新型提供的用于PLC控制器或电子电路译码 器显示实验的多功能数码管显示实验板，级联方便，组合灵活，可W控制一个显示实验板显 示，也可W控制多个显示实验板显示实验；显示实验板部分器件由开放式插槽的代替，增加 了学生的实验硬件部分动手机会，也拓展了显示板的电源适用范围，并且便于维修便于更 换器件；显示单元电路与译码电路的相同独立性设计，提高了显示板的实验的兼容性及通 用性；接口总线设计占用PLC资源少，方便教学具有良好的教学实验应用前景。
【附图说明】
[0026] 图1是本实用新型的组合应用原理框图。
[0027] 图2是本实用新型显示实验板的电路图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
[0029] 如图1所示，为PLC控制多个多功能数码管显示实验板的组合应用实验连接原理 框图，包含多功能数码管显示实验板，PLC控制器，PLC电流放大板，外部电源部分。
[0030] 由于多个多功能数码管显示实验板级联显示实验，其总负载工作电流超过了化C 的额定输出电流，所W显示实验板的驱动要使用PLC输出电流放大板驱动，本实验可W采 用2块型号为；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口，放大板主要技术 参数；每路额定电流；5A(长时间）/40A(瞬间)，无限次使用寿命，使用电压范围（负载输出 端）；DC24V输入形式；NPN或PNP输出形式：负极输出（NPN形式）开关频率；《1000监导 通电阻；<0. 05Q，该输出电流放大板的参数可W满足多个显示实验板的同时显示电流的需 要，其具体的连接方法是；
[0031] 首先将PLC控制器输出与PLC输出电流放大板的连接，其次将输出电流放大板输 出与显示实验板连接：
[0032] 第一个显示实验板P1插排可W用排线直接连接服F16M-D的大功率管输出PLC放 大板的M0-M7端口，M10-M17端口用于分别连接每个显示实验板的P3插排。
[0033] 第一个显示实验板P2插排可W用排线与其他显示实验板的P1或P2插排级联，后 级显示实验板之间可W用排线并联连接使用，用于实现多位数码的显示要求，显示实验板 外部电源参照原理图连接即可。
[0034] 如图2所示，为多功能数码管显示实验板原理图，其包括多功能数码管显示实验 板PCB板及板上的电子元件组成。
[00巧]PLC实验区的组成；S个1寸红光共阳极数码管数码（LDS-1106BS)的显示器件；S1---S3为开关，分别控制S位数码管的显示；Q1 ---Q3为PNP型S极管2SA1668 (200V2A 25W20MH)用于动态控制数码管的显示状态；S0CKET1 S0CKET24为数码管限流电阻插 口，根据电源电压的不同可W分别选用相应的电阻：巧V，选330Q;+12V选1.2K;+24V选 2. 4K电阻，电阻的功率为1W;S0CKET25 -S0CKET27为S极管基极偏置电阻，S0CKET25- S0CKET27为化0. 5WS极管基极上拉电阻；显示实验板PCB板上P1，P2为两个8位插排，采 用并联连接方式；P3为=极管控制输入插排；P6、P7、P8为=极管扩展插口；通过端子排和 输入输出插口，可W与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连接池可W实现 多个显示板的级联；显示板的外接电源可W选择S种DC电压供电；+24V、+12V、+5V。
[0036] 电子电路译码器显示实验区（简称数电显示区）的组成；S 4为译码器电源控制开 关，可W控制译码器显示电路的电源；U1是7化S47为BCD-7段数码管译码器/驱动器其功 能用于将BCD码转化成数码块中的数字，通过它解码，把数字信号转换为数码管的显示数 字，7化S47为低电平有效；SW100为输入电平开关，作为译码器输入信号；P10为译码器输 入端口扩展端；P11为译码器巧V电源端口；S0CKET100---S0CKET103为显示译码器输入偏 置电阻插口。
[0037] 电源指示区的组成；电源输入插排；P4、P5、P9可W分别选择+24V、+12V、+5V外部 直流电源供电；电源输入插口 ；J102、J101为巧V外部直流电源接口；DS4---DS6采用红色 发光二极管管压降2.02. 2V，用于电源电压指示，R1，R2,R3,为330Q，2. 2K，4. 7K，0. 5W 限流电阻。
[0038] 显示实验板的PCB板板上四边留有安装过孔可W用馴钉安装在实验基板上。
[0039] 本实用新型多功能数码管显示实验板的显示实验工作过程结合实验实例介绍如 下：
[0040]PLC控制器菱巧抓-128MT的PLC为例其每个输出端口输出电流约为0. 2A- 0. 3A;PLC输出电流放大板W服F16M-D的大功率管输出放大板为例其单路输出电流约5A。
[0041] 实验1 ;0---99计数器显示实验(在PLC实验区进行）
[0042] (1)计算所需数码管显示实验板的个数；0---99数字显示实验只需要2位数码管 显示即可实现，所W只需一个显示实验板。
[0043] (2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；为8+N，N为显示数码管的 个数，本实验占用控制器输出端口数为8+2=10个。
[0044] (3)实验板总电流计算：由于1个显示实验板2位数码管显示电流为 1*0. 20=0. 2A，用PLC直接驱动显示实验板，即可满足实验的需要，无需使用PLC电流放大 板。
[0045] (4)实验PLC控制程序的编写；用软件编写程序将PLC的计数器的运算结果同步 存储在D1，DO中作为十位，个位数字，再将D1，DO的内容分别显示在对应的数码管上即可完 成实验课题。
[004引实验2;六路抢答器计分显示实验姐PLC实验区进行）
[0047] (1)计算所需数码管显示实验板的个数：如果每组计分采用3位数显示，可显示 0---999的分数，一组需要3个数码管显示，六组共需要18个数码管显示。
[0048] (2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；为8+N，N为显示数码管个 数，本实验显示实验板占用输出端口数为8+18=26个，由于S菱巧抓-128MT的Y输出端口 为64个完全满足本实验显示需要。
[0049] (3)实验板总电流计算；由于6个显示实验板同时显示电流为6*0. 30=1. 8A，不能 用PLC直接驱动显示实验板，所W要采用PLC输出电流放大板驱动显示，本实验可W采用2 块型号；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口，可W满足实验的需要。
[0050] (4)PLC控制程序的编写，结合六路抢答器软件要求，将6组的成绩计分结果分别 存放在D1---D6的寄存器中，然后采用循环控制动态扫描显示方式，将各组的计分成绩分 别显示在18个对应的数码管，由于PLC-个扫描周期时间很短，只有几十ms，在编程是要做 到每个周期只有一个数码显示实验板得电点亮，该样的显示频率控制显示实验板显示，人 眼感觉每个数码管显示实验板都是均匀通电显示的，同时没有拖尾现象完全可W达到6路 抢答器成绩的实时显示效果。
[005。 实验3 ;电子时钟显示实验姐PLC实验区进行）
[0052] (1)计算所需数码管显示实验板的数量：显示时分秒要用6个数码管组合，显示年 月日要用8个数码管显示组合，所W共计用显示数码管为14个，要使用6块实验板级联。[005引（2)实验占用控制端口计算；该实验所需占用的端口为；8+N，N为多功能数码管的 个数，说W电子时钟占用的点数为8+14=22个端口。
[0054] (3)实验板总电流计算；6*0. 3=1. 8A，说W超过了PLC的直接输出电流的负载能 力，应该采用W采用2块型号；HSF16M-D的大功率管输出PLC放大板共计32个输出端口， 可W满足本实验显示需要。
[00巧](4)电子时钟显示PLC控制程序的编写思路同上，然后采用循环控制动态扫描显 示方式，将年月日，时分秒，分别在14个对应的数码管上快速轮流循环显示，软件调整显示 频率使得人眼感觉每个数码管都是均匀通电显示的，即可达到电子时钟的显示效果。
[0056] 实验4 ;数字电路译码器显示实验(在译码器实验区进行）
[0057] 该实验无需使用PLC控制器，用一个数码管显示即可，实验板总电流所需100MA 左右，电源电压选巧V。7化S47译码器原理；7化S47是输出低电平有效的走段字形译 码器，与数码管配合使用，7化S47的真值表见下图，表示出了它与数码管之间的关系。
[0058] (l)LT(-);试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当 LT(-)=0时，无论输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数 码管正常，是显示8。
[0059] (2)BI(-);灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。BI(-)=0时。不 论LT(-)和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码 管焰灭。
[0060] (3)RBI(-);灭零输入，它是为使不希望显示的0焰灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0,但是在RBI(-)=0作用下，使译码器输出全1。其结果和加 入灭灯信号的结果一样，将0焰灭。
[0061] (4)RB0(-);灭零输出，它和灭灯输入BI(-)共用一端，两者配合使用，可W实现 多位数码显示的灭零控制。
[0062] 译码器显示实验方法是；外部电源电压为巧V，由插口J102输入，为U1 (7化S47) 译码器供电，插口J101为电源的负极输入；S4为U1 (7化S47)供电开关应闭合；数码管的 选择WDS2显示为例；实验时要闭合S2,由插排P8的1脚直接输入巧V的直流电源为数码 管DS2供电；S100为输入电平开关，可W根据真值表输入相应的BCD码，即可在DS2数码管 上看到对应的数字显示效果。
[0063] 总之本实用新型；具有成本低、通用性强、插拔方便、组合灵活、占用PLC控制器端 口资源少等优点、可W广泛应用于PLC及电子电路译码器教学实验中。
【主权项】
1. 一种多功能数码管显示实验板，其特征在于：显示实验板PCB板上设有端子排PU P2,端子排与PLC控制器或者PLC输出电流放大板的输出接口相连接，同时显示实验板PCB 板输出端子排能够通过排线级联多个数码管显示实验板；显示实验板PCB板还包括三个1 寸红光共阳极数码管数码LDS-1106BS的显示器件、PNP三极管2SA2668控制元件、数码显 示控制开关Sl、S2、S3,由控制器发出的显示驱动信号由总线经过限流电阻与三个数码管 相连接，数码管的电源控制分别经过三个控制开关SI、S2、S3与三个PNP三极管相连接；电 源输入部分包括电源输入插排P4、P5、P9及电源插口 J102、J101，外部不同等级的外部直 流电压分别连接电源输入插排P4、P5、P9,插排的公共端与地相连接，另一端与三极管相连 接；数字电路实验区采用+5V外部直流电源电压工作，外部提供的+5V直流电源与电源插 口 J102、JlOl相连接，+5V电源与电平开关SWlOO及译码器电源控制开关S4相连接，控制 开关S4的另一端再与B⑶-7段数码管译码器74LS47相连接；三极管控制输入插排P3分别 与三个三极管的基极驱动电阻相连接；三极管扩展插口 P6、P7、P8,分别于三极管的三个电 极相连接；B⑶-7段数码管译码器U1，具体采用DM74LS47N，将数字信号转换为显示数字；译 码器Ul的信号输入端与输入电平开关SW100及译码器输入偏置电阻相连接，译码器Ul的 输出控制端经过总线连接数码管限流电阻再连接数码管，译码器Ul的其他端口与S4开关 相连接；输入电平开关SW100其一端与+5V电源相连接，另一端与译码器Ul的输入端相连 接；译码器电源控制开关S4其一端连接电源及电平开关另一端连接译码器Ul ;译码器输入 端口扩展端PlO分别与电平开关SW100、B⑶码译码器U1、输入偏置电阻相连接；数码管限 流电阻插口 SOCKET1 SOCKET24,其一端连接总线输入端另一端连接数码管；三极管限流 电阻插口 SOCKET25SOCKET27 -端连接三极管的基极，另一端连接三极管控制输入插排 P3 ;三极管上拉电阻插口 S0CKET30SOCKET32 -端连接三极管的基极，另一端连接电源 输入端；显示译码器输入偏置电阻插口 S0CKET100S0CKET103 -端接地，另一端与译码 器Ul，电平开关SW100，译码器输入端口扩展端PlO相连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种多功能数码管显示实验板，该实验板的PLC实验区：由PLC输入控制插排及插口、显示板级联组合插排、电源输入插排及插口、PNP三极管、三个数码管显示器件、数码管电源开关、限流电阻插口、偏置电阻插口、上拉电阻插口组成；数电显示试验区：由译码器、译码器电源开关、电平输入开关、偏置电阻插口组成；电源指示区：由三个LED发光二极管组成，该实验板的实验电阻选用了开放式的电阻插口设计，即提高了显示实验板对不同电源电压的适应性，又增强了学生硬件动手部分的训练机会；该实验板有效的兼顾了PLC教学中的应用，既节约了实验器材成本又提高了实验板的利用效率。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204695646
【申请号】CN201520190740
【发明人】赵文智
【申请人】赵文智
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月1日
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