信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)---八路搶答器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè) 設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　課題 ： 能夠報(bào)警的數(shù)碼顯示八路搶答器設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè) 電子信息工程技術(shù) 班級(jí)09電子信息工程</p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教

2、師 </p><p>　　提交日期 成績(jī) </p><p>　　答辯日期 答辯成績(jī) &

3、lt;/p><p><b>　　答辯教師 </b></p><p>　　總評(píng)成績(jī) </p><p><b>　　摘要內(nèi)容</b></p><p>　　本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警

4、多重功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無(wú)效，同時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　關(guān)鍵字: 八路, 搶答器 設(shè)計(jì) 報(bào)警 數(shù)碼</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第

5、一章 系統(tǒng)簡(jiǎn)介和實(shí)現(xiàn)的原理與電路...................................1</p><p>　　1.1 基本功能.........................................................1</p><p>　　1.2 擴(kuò)展功能................................................

6、.........1</p><p>　　1.3數(shù)字搶答器總體方框圖..............................................3</p><p>　　1.4電路結(jié)構(gòu)..........................................................6</p><p>　　1.5搶答器的訊響電路結(jié)構(gòu)..

7、............................................7</p><p>　　第二章 譯碼原理和鎖存、復(fù)位電路及工作原理............................7</p><p>　　2.1譯碼顯示原理......................................................7</p><

8、;p>　　2.2鎖存器的定義和器件選擇........................................... 9</p><p>　　2.3復(fù)位、防作弊、鎖存原理...........................................10</p><p>　　2.4聲音提示電路及選擇及工作過(guò)程...............................

9、......14</p><p>　　第三章 集成塊功能及電路圖CD4068 8輸入與非門/與門....................14</p><p>　　3.1基本描述.........................................................14</p><p>　　3.2CD4511的引腳..............

10、.......................................15</p><p>　　3.3鎖存、譯碼和消隱功能介紹.........................................16</p><p>　　3.4基本描述引腳描述及功能表及與輯表達(dá)式.............................17</p><p>　　

11、第四章 數(shù)顯搶答器電路元器件分析.....................................18</p><p>　　4.1電阻器、電容器、晶體管以及三極管的介紹...........................18</p><p>　　4.2蜂鳴器及數(shù)顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善....................21</p><p>

12、　　致謝................................................................25</p><p>　　參考文獻(xiàn)............................................................26</p><p>　　第一章 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介和實(shí)現(xiàn)的原理與電路</p><p&g

13、t;<b>　　1.1 基本功能</b></p><p>　　(1)設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。</p><p>　　(2) 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在DPY_7-SEG七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p>

14、<p>　　(3)搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 ~ S7表</p><p><b>　　1.2 擴(kuò)展功能</b></p><p>　?。?） 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)</p><p>　?。?） 參賽

15、選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　?。?） 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。</p><p>　　1.3數(shù)字搶答器總體方框圖  如圖1.1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處

16、于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成，優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　圖1.1設(shè)計(jì)框圖</b><

17、;/p><p><b>　　1.3電路結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　圖1.2 搶答器的核心部分</p><p>　　圖1.3搶答器的核心部分放大圖</p><p>　　圖1.4搶答器的核心部分放大圖</p><p>　　本制作是一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)用的8路數(shù)字顯示搶答器，圖1.2為該搶答器的核心部分，包括

18、搶答、編碼、優(yōu)先、鎖存、數(shù)顯及復(fù)位等電路。所用的原件除集成電路CD4511，還有14只IN4148二極管，一只9014（NPN）三極管；15只電阻，9只按鍵開(kāi)關(guān)，SB1~SB8為搶答鍵，SB9為復(fù)位鍵，LED數(shù)碼管為0.5英寸的共陰極數(shù)碼管。其中7只470歐姆的電阻為限流電阻。</p><p>　　CD4511是一塊含BCD——七段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)電路于一體的集成電路。CD4511的1、2、6、7腳為BCD碼輸入

19、端，第9~15腳為顯示輸出端。第3腳為測(cè)試端（LT），當(dāng)LT為“0”時(shí)，輸出全為"1"。第4腳為消隱端（BI），當(dāng)BI 為“0”時(shí)，輸出全為“0”，顯然此時(shí)還有可清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值。第5腳為鎖存允許端（LE），當(dāng)LE由“0”變到“1”時(shí)，a b c d e f g 七個(gè)輸出端保持在LE為“0”時(shí)所加BCD碼對(duì)應(yīng)的數(shù)碼顯示狀態(tài)。第8腳接地，第16腳接電。</p><p>　　圖1.5 CD451

20、1 圖1.6 數(shù)碼管的引腳圖</p><p>　　圖1.7 9014的引腳圖 圖1.8二極管IN4148的管腳</p><p>　　1.4搶答器的訊響電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1.9搶答器的訊響電路</p><p>　　圖1.10 555的管腳圖</p>

21、<p>　　其中R1=R2=10K，揚(yáng)聲器通過(guò)100uf的電容器接在555的3腳與地之間，4只二極管分別接CD4511的1 2 6 7 引腳。任何搶答按鍵按下，訊響電路都能振蕩發(fā)出訊響聲。只要整個(gè)電路元件良好，裝備無(wú)誤，本制作一般不必調(diào)試，當(dāng)電路通電，按下任何一搶答按鍵不動(dòng)，聽(tīng)到揚(yáng)聲器發(fā)出訊響聲，把電源電壓稍作調(diào)整（8v左右），使聲音悅耳、音量適當(dāng)即可。</p><p>　　第二章 譯顯原理和

22、鎖存、復(fù)位電路及工作原理</p><p>　　2.1 譯碼顯示原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)因?yàn)橹徊捎昧司怕窊尨?，即采用一個(gè)LED數(shù)碼管就可以完成顯示功能,設(shè)計(jì)中我們使用CD4511的輸出端A--G作為L(zhǎng)ED數(shù)碼管（a--g）的輸入。CD4511的輸出端A--G的輸出是由BCD碼輸入端ABCD決定的，根據(jù)BCD編碼的輸入不同在輸出端輸出不同數(shù)據(jù)也不同，LED數(shù)碼管根據(jù)CD4511各端輸出

23、的數(shù)據(jù)點(diǎn)亮七段發(fā)光管就會(huì)顯示相應(yīng)的字符，CD4511各端輸出的信息總是和LED上顯示的相對(duì)應(yīng)。由CD4511的BCD碼輸入端ABCD、輸出端A--G、LED顯示字符三者的關(guān)系可得表2—1。</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　七段LED是一種最常見(jiàn)數(shù)碼管顯示屏，這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管。與我們小時(shí)候玩過(guò)的“火柴棒游戲”相似，

24、幾根火柴組合起來(lái)，可以拼成各種各樣的圖形，七段LED數(shù)碼管實(shí)際上就是利用這個(gè)原理作成的。數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光管，其中七個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成一個(gè)“日”字型，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)。</p><p>　　LED顯示器有兩種不同的連接形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管（a---g及dp）的正極連在一起，稱之為共陽(yáng)極LED顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起，稱之為共陰LED顯示器

25、。他們的內(nèi)電路如圖2.1所示。</p><p>　　共陰極 共陽(yáng)極</p><p>　　圖2.1 七段數(shù)碼管類型</p><p>　　共陰數(shù)碼管內(nèi)部的8個(gè)二極管的N極連接在一起，與引腳com端相連接，在使用時(shí)引腳com應(yīng)接低電平。當(dāng)數(shù)碼管其余的某個(gè)引腳接高電平時(shí)，則該引腳對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，也

26、就是數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的發(fā)光段被點(diǎn)亮。共陽(yáng)極數(shù)碼管內(nèi)部的8個(gè)發(fā)光二極管的P極被連接在一起，與引腳com端相連接。在使用時(shí)引腳com應(yīng)接高電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個(gè)引腳接低電平時(shí)，則該引腳對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，也就是數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的發(fā)光段被點(diǎn)亮。七段發(fā)光二極管工作時(shí)若電流太小，則發(fā)光強(qiáng)度不夠：電流太大，則耗電量大，甚至?xí)龎亩O管。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常外接1K的電阻作為限流電阻。</p><p>　　由圖2.1可以看出共陽(yáng)和共陰

27、結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名的安排位置是相同的，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的筆劃就會(huì)發(fā)光，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示出各種字符，可以顯示0--F十六格字符及小數(shù)點(diǎn)。由于此設(shè)計(jì)中只有九路搶答所以使用led數(shù)碼管的0-9十個(gè)字符就可以滿足顯示要求，在本設(shè)計(jì)中采用CD4511 BCD七段所存，譯碼，驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示則七個(gè)筆劃對(duì)應(yīng)于cd4511的輸出端A、B、C 、D、E、F、G，因此可用7位二進(jìn)制代碼表示欲顯示字符的代碼，數(shù)碼管各段與輸出端各位

28、的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2—2所示。</p><p><b>　　表2—2</b></p><p>　　陽(yáng)極數(shù)碼管二進(jìn)制數(shù)據(jù)位0表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對(duì)應(yīng)字段暗;共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對(duì)應(yīng)字段亮。若要顯示"0" 字符共陽(yáng)極數(shù)碼管的字符編碼應(yīng)為1000000B,共陰極數(shù)碼管的字型編碼為0111111B，依次類推，只要把欲要顯示

29、數(shù)字字形碼通過(guò)cd4511輸出端送給數(shù)碼管即可。數(shù)碼管字型碼見(jiàn)表2—3。</p><p><b>　　表2—3字型碼</b></p><p>　　2.2 鎖存器的定義和器件選擇</p><p>　　鎖存器的定義及器件選擇</p><p>　　(一) 使用專門的鎖存器74LS373，74LS3074等集成電路，使電路中元件

30、增加，連線復(fù)雜，調(diào)試維修增加難度，并使設(shè)計(jì)成本增加。</p><p>　　(二) 選用鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器集成于一體的集成電路，可以簡(jiǎn)化外圍電路，工作更加穩(wěn)定。經(jīng)比較兩種方案，基于設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們考慮的是電路簡(jiǎn)便，實(shí)用，穩(wěn)定性，可靠性好，費(fèi)用低的原則，故選用方案二。 CD4511BCD七段鎖存，譯碼，驅(qū)動(dòng)器是將鎖存器，譯碼器。它的輸出由輸入的BCD碼決定，故顯示器顯示數(shù)字為“0、1……9”。 分析CD4511各引腳

31、功能知 5腳LE為鎖存控制腳，LE腳為0時(shí)，ABCD輸入端決定顯示字符，LE腳為1時(shí)，鎖存顯示的字符此時(shí)控制LE腳的高低電平必須接外圍電路，電路如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 鎖存、復(fù)位電路</p><p>　　此數(shù)選搶答器不僅有搶答的功能，而且還可以實(shí)現(xiàn)防作弊功能，更進(jìn)一步維護(hù)比賽的公平，公正，公開(kāi)原則。</p><p>　　2.3 復(fù)位、防作弊、

32、鎖存原理</p><p><b>　　一、復(fù)位原理</b></p><p>　　電路原理圖如2—10所示S10為復(fù)位鍵，一般主持人在喊開(kāi)始搶答前按下，當(dāng)S10被按下時(shí)，CD4511LE腳為低電平0，CD4511沒(méi)有處于鎖存狀態(tài)，顯示字符有ABCD輸入端決定，主持人此時(shí)并沒(méi)有喊開(kāi)始所以任何人不能進(jìn)行搶答，ABCD輸入端的值全部為0，CD4511的七段輸出引腳ABCDEF

33、G應(yīng)該為1111110則LED數(shù)碼管顯示字符0，用CD4511輸出ABCDEF分別接CD4086與非門的10，9，5，4，3，2引腳CD4511輸出端G經(jīng)VT1反向后變?yōu)楦唠娖?連接CD4086的11，12，13引腳。這樣CD4086與非門輸入端為1，即輸出低電平0，CD4086的輸出端經(jīng)過(guò)R3限流后連到CD4511的5腳LE上，保持主持人在沒(méi)有喊開(kāi)始之前LED數(shù)碼管數(shù)字一直顯示為0。</p><p>　　圖2.

34、3 復(fù)位電路 </p><p><b>　　二、防作弊原理</b></p><p>　　主持人在按下S10按鍵后，CD4511LE引腳為低電平0，CD4511沒(méi)有處于鎖存狀態(tài)顯示字符取決于ABCD輸入端，此刻并沒(méi)有喊開(kāi)始，所以ABCD輸入端的值全部應(yīng)為0，CD4511的輸出端ABCDEFG應(yīng)為1111110，而LED數(shù)碼管顯示為0，如果有人在此之前按下?lián)尨疰ICD451

35、1的輸入端ABCD的值不全為0，輸出端ABCDEFG也輸出與輸入相對(duì)應(yīng)的值，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出搶答器的搶答號(hào)，而且還通過(guò)CD4086與非門后到達(dá)CD4511的LE引腳鎖存該按鍵號(hào)，找出作弊的比賽者。因此，有效的防止有人作弊。</p><p><b>　　鎖存原理</b></p><p><b>　　表2-4 鎖存原理</b></p>

36、;<p>　　當(dāng)主持人喊開(kāi)始后最先按下?lián)尨疰I的鍵號(hào)會(huì)在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)，其它鍵再按下去也不起作用。某一個(gè)按鍵被按下后首先編碼電路對(duì)其進(jìn)行編碼并輸出到CD4511的ABCD端，由于CD4511本身具有譯碼，驅(qū)動(dòng)功能，輸出端ABCDEFG則根據(jù)ABCD的輸入值輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)值在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)。同時(shí)，CD4511是輸出端ABCDEFG是值也送到了CD4086與非門的輸入端上，經(jīng)與非門輸出端高電平1送到CD4511鎖存

37、引腳LE，由于CD4511的LE為鎖存引腳，為低電平0時(shí)，無(wú)效。為高電平1時(shí)，處于鎖存狀態(tài)。此LE為高電平1時(shí)處于鎖存狀態(tài)，輸出的值被固定與輸入端ABCD的輸入沒(méi)有關(guān)系即比賽者再按下?lián)尨疰I進(jìn)行搶答均不起作用。主持人喊開(kāi)始后，若首先按下的鍵為SB6時(shí)，當(dāng)SB6被按下時(shí)，編碼電路首先對(duì)其進(jìn)行編碼0110，再送到CD4511的輸入端ABCD經(jīng)CD4511本身具有的譯碼，驅(qū)動(dòng)功能，輸出端ABCDEFG為0011111則數(shù)碼管上顯示字符6，同時(shí)輸

38、出端AB是值00送到CD4086的10，9引腳，CDEF的值1111送到5，4，3，2引腳，G值經(jīng)過(guò)VT1的反向后變?yōu)?送到11，12引腳，此時(shí)CD</p><p>　　出高電平1并送到CD4511的鎖存引腳LE，CD4511是LE只要一為高電平1，立刻處于鎖存狀態(tài)，輸入端ABCD輸入的值都為無(wú)效，即再按搶答鍵不起作用。只有主持人按下“復(fù)位”按鈕強(qiáng)行使CD4511鎖存腳置零，CD4511鎖存解除，才能開(kāi)始下一論搶

39、答。依此原理可得表2—4。</p><p>　　2.4 聲音提示電路及選擇及工作過(guò)程</p><p>　　一、聲音提示電路的選擇</p><p>　　聲音提示是為了更好的提示搶答人員是否還有搶答的機(jī)會(huì)而設(shè)置的電路。</p><p>　　方案一：選用揚(yáng)聲器發(fā)聲，必須有功率放大集成電路進(jìn)行信號(hào)放大，如功放塊LM386發(fā)出聲音，其電路連接復(fù)雜，揚(yáng)聲

40、器功耗大，需要的元器件較多。</p><p>　　方案二：選用蜂鳴器 使用蜂鳴器不需要驅(qū)動(dòng)電路，只需一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)聲音提示功能電路連接圖如2.4所示。經(jīng)比較，基于連接簡(jiǎn)單，費(fèi)用低可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，考慮選擇第二種方案作為本設(shè)計(jì)的聲音提示電路。</p><p>　　圖2.4 聲音提示電路</p><p>　　聲音提示是協(xié)同顯示字符工作的，支持人按下復(fù)位鍵時(shí)

41、，數(shù)碼管顯示0字符，報(bào)警電路不工作，沒(méi)有聲音，只有有搶答鍵被按下時(shí)，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的鍵號(hào)，報(bào)警電路工作有聲音。</p><p><b>　　二、工作過(guò)程</b></p><p>　　當(dāng)有選手搶答成功后，數(shù)碼管顯示該選手號(hào)碼，同時(shí)CD4086的輸出端為高電平1，使CD4511處于鎖存狀態(tài)因VT2的基極是接應(yīng)CD4086的輸出端上的，所以VT2基極電壓升高（>=0.

42、7V）使VT2導(dǎo)通，蜂鳴器負(fù)極接地，正極接VCC，蜂鳴器工作發(fā)出聲音，在主持人沒(méi)有按下復(fù)位鍵一直工作。</p><p>　　第三章 集成塊功能及電路圖CD4068 8輸入與非門/與門</p><p>　　電路中采用了兩塊CMOS數(shù)字集成電路，CD4511將BCD編碼、七段鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)功能集于一身，一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，具有BCD轉(zhuǎn)換、

43、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。CD4068 是八輸入的與非門/與門數(shù)字基成電路。</p><p><b>　　3.1基本描述</b></p><p>　　高輸出源電流可達(dá)25mA，輸入所存提供BCD碼存儲(chǔ)功能、燈測(cè)試和消隱功能，BCD碼>1001時(shí)，七段譯碼輸出消隱100%測(cè)試的靜態(tài)電壓規(guī)定可到20V

44、,VDD=18V最大輸入電流1uA（整個(gè)溫度范圍）TA=25C時(shí)輸入漏電流最大為100mA。</p><p>　　顯示譯碼器CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。 其引腳功能介紹如下：</p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制

45、端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。</p><p>　　LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0

46、時(shí)的數(shù)值。</p><p>　　A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端.。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。</p><p>　　3.2 CD4511的引腳</p><p>　　CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)LED

47、。其引腳圖如3.1所示。</p><p>　　圖 3.1 CD4511引腳</p><p>　　各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。CD4511的工作原理 CD4511的如表3

48、-1。</p><p>　　表3-1 工作真值表</p><p>　　表3—2 CD4511的真值</p><p>　　3.3 鎖存、譯碼和消隱功能介紹</p><p><b>　　一、鎖存功能</b></p><p>　　譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平

49、狀態(tài).當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通，TG2截止；當(dāng)LE為“1”電平時(shí)，TG1截止，TG2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。</p><p><b>　　二、譯碼功能</b></p><p>　　CD4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或 非門譯碼。 </p><p><b>

50、;　　三、消隱功能</b></p><p>　　BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。 消隱輸出J的電平為 J =（C+B）D+BI 如不考慮消隱BI項(xiàng)，便得J=（B+C）D，據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010--1111時(shí)，J端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。</p><p>　　3.4 基本描述引腳描述及功能表及與輯表達(dá)式</

51、p><p><b>　　一、基本描述</b></p><p>　　10V中速工作時(shí)TPHL=TPLH=75nS緩沖的輸出級(jí)100%測(cè)試的靜態(tài)電壓規(guī)定可到20V，VDD=18V 25攝氏度時(shí)輸入最大漏電流100mA。</p><p><b>　　引腳描述及功能表</b></p><p>　　表3—3引腳描

52、述及功能</p><p><b>　　圖3.2 引腳圖</b></p><p>　　三、引腳圖(3—4)與輯表達(dá)式</p><p>　　與非門輸出 Y=/A/B/C/D/E/F/G/H </p><p>　　與門輸出 W=ABCDEFGH</p><p>　　數(shù)顯搶答器電路元器件分

53、析</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)用到的電阻都是色環(huán)電阻。電阻的測(cè)量：R1、R2（10kΩ）色環(huán)為：棕黑橙 ，實(shí)際測(cè)量為R1=9.92 kΩ,R2=9.89 kΩ, R3（2kΩ）色環(huán)為:紅黑橙, 實(shí)際測(cè)量為 R3=2.1 kΩ，R4（1.6kΩ）色環(huán)為:棕蘭紅, 實(shí)際測(cè)量為R4=1.52 kΩ。1N4004型硅整流二極管測(cè)量結(jié)果:良好。三極管VT-9013測(cè)試結(jié)果:良好。揚(yáng)聲器測(cè)試結(jié)果：良好。</p>

54、<p>　　4.1電阻器、電容器、晶體管以及三極管的介紹</p><p><b>　　一、電阻器</b></p><p>　　電阻（Resistor）是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。</p>

55、<p>　　電阻都有一定的阻值，它代表這個(gè)電阻對(duì)電流流動(dòng)阻擋力的大小。電阻的單位是歐姆，用符號(hào)“ Ω”表示。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一個(gè)電阻器的兩端加上1伏特的電壓時(shí)，如果在這個(gè)電阻器中有1安培的電流通過(guò)，則這個(gè)電阻器的阻值為1歐姆。除了歐姆外，電阻的單位還有千歐（KΩ），兆歐（MΩ）等。其換算關(guān)系為： 1MΩ=1000KΩ ， 1KΩ=1000Ω。 電阻器的電氣性能指標(biāo)通常有標(biāo)稱阻值,誤差與額定功率等。 它與其它元件一起構(gòu)

56、成一些功能電路，如RC電路等。 電阻的阻值標(biāo)法通常有色環(huán)法，數(shù)字法。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見(jiàn)。由于精密電路中的電阻一般比較小，很少被標(biāo)上阻值，即使有一般也采用數(shù)字法，即， 101表示100Ω的電阻， 102表示1KΩ的電阻， 103表示10KΩ的電阻。</p><p><b>　　二、電容器</b></p><p>　　電容器簡(jiǎn)稱電容，也是組成電子電路的

57、主要元件。它可以儲(chǔ)存電能，具有充電、放電及通交流、隔直流的特性。</p><p>　　電容器結(jié)構(gòu)特性和定義</p><p>　　電容器的結(jié)構(gòu)特性：電容器是由兩個(gè)相互靠近的金屬電極板，中間夾一層絕緣介質(zhì)構(gòu)成的。在電容器的兩個(gè)電極加上電壓時(shí)，電容器就能儲(chǔ)存電能。</p><p>　　定義：電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的比值叫電容。</p><p

58、><b>　　電容器的物理意義</b></p><p>　　電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)大小的物理量，在數(shù)值上等于把電容器兩極板間的電勢(shì)差增加1 V所需充加的電量。注意：電容C由電容器本身的構(gòu)造因素決定，與Q、U無(wú)關(guān)。</p><p><b>　　電容的單位</b></p><p>　　其單位為法，符號(hào)F。 1 F＝

59、1000000μF＝1000000000000pF </p><p><b>　　三、晶體管</b></p><p>　　半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅和鍺。</p><p>　　PN的形成：擴(kuò)散：載流子從高濃度向低濃度的運(yùn)動(dòng)。漂移

60、：在電場(chǎng)的作用下，自由電子和空穴作定向運(yùn)動(dòng)。內(nèi)電場(chǎng)的方向：由N區(qū)指向P區(qū)。內(nèi)電場(chǎng)的作用：一方面阻礙多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，另一方面促使兩個(gè)區(qū)靠近界面處的少子產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)。PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕杭釉赑N結(jié)上的電壓稱為偏電壓，若P區(qū)為電信高端，N區(qū)為電位低端，稱PN正偏；反之，稱反偏。PN結(jié)正偏導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的電阻，形成較大的正向電流。PN結(jié)反偏截止，呈現(xiàn)很大的電阻，反向電流近似為0。因此，電路中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻

61、調(diào)制和靜噪等。</p><p><b>　　四、三極管</b></p><p>　　半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開(kāi)關(guān)作用。電子制作中常用的三極管有90××系列，低噪聲管9013（NPN）等。我們使用的三極管是：NPN型9013功放管。</p><p>　　三極管有兩種類

62、型：NPN和PNP。它有兩個(gè)PN結(jié)（分別稱為發(fā)射結(jié)和集電結(jié)），三個(gè)區(qū)，從三個(gè)區(qū)域引出三個(gè)電極。發(fā)射極的箭頭方向代表發(fā)射結(jié)正向?qū)〞r(shí)的電流的實(shí)際流向。 </p><p><b>　?。ㄒ唬O限參數(shù)</b></p><p>　　1．最大允許集電極耗散功率PCM</p><p>　　PCM是指三極管集電結(jié)受熱而引起晶體管參數(shù)的變化不超過(guò)所規(guī)定的允許值

63、時(shí)，集電極耗散的最大功率。當(dāng)實(shí)際功耗Pc大于PCM時(shí)，不僅使管子的參數(shù)發(fā)生變化，甚至還會(huì)燒壞管子。</p><p>　　2．最大允許集電極電流ICM</p><p>　　當(dāng)IC很大時(shí)，β值逐漸下降。一般規(guī)定在β值下降到額定值的2／3（或1／2）時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流為ICM當(dāng)IC＞ICM時(shí)，β值已減小到不實(shí)用的程度，且有燒毀管子的可能。</p><p>　　3.反向擊

64、穿電壓BVCEO與BVCEO</p><p>　　BVCEO是指基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。BVCBO是指發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極間的反向擊穿電壓。三極管的反向工作電壓應(yīng)小于擊穿電壓的（1／2～1／3），以保證管子安全可靠地工作。</p><p>　?。ǘ┤龢O管的特性曲線</p><p>　　三極管的共發(fā)射極電路如圖4.1所示。</p>

65、;<p>　　圖4.1 三極管的共發(fā)射極電路</p><p>　?。ㄈ┡袛嗳龢O管的引腳</p><p>　　晶體三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié),所以可以用萬(wàn)用表歐姆測(cè)量PN結(jié)的正、反向電阻來(lái)確定晶體三極管的管腳、管型并可判斷三極管性能的好壞。</p><p>　　1基極判別:將萬(wàn)用表置于歐姆R*1K擋，用兩表筆搭接三極管的任意兩管腳，如果阻值很大（幾百千歐以

66、上），將表筆對(duì)調(diào)在測(cè)試一次，如果阻值也很大，則剩下的引腳必是基極B。</p><p>　　2類型判別:基極確定后，可用用萬(wàn)用表黑表筆（正值）去搭接在引腳基極B上，另一表筆任意搭接。如果測(cè)得阻值較小，為NPN；反之,為PNP。</p><p>　　3集電極測(cè)試，測(cè)NPN型C極時(shí)，先在除B極以外兩個(gè)電極中任設(shè)一個(gè)為C極，并用萬(wàn)用表黑表筆搭接在假設(shè)的C極上，紅表筆搭接在假設(shè)的發(fā)射極上，用一大電阻

67、R接B極和假設(shè)的C極上，如果數(shù)字表有較大的變化，則假設(shè)正確；反之,為E極。</p><p>　　4.2 蜂鳴器及數(shù)顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善</p><p>　　一、蜂鳴器的簡(jiǎn)介及種類</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，復(fù)印機(jī)，報(bào)警器，電子玩具，汽車電子設(shè)備，電話機(jī)，定時(shí)器等。電子產(chǎn)品中做發(fā)聲

68、器件，主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器有兩類3大品種一類是壓電式，一類是電磁式，電磁式又有兩大品種，鐵振膜式和動(dòng)圈式，二者原理一樣只是結(jié)構(gòu)不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，蜂鳴器都是因音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，通上支流電就可工作而已。</p><p><b>　?。ㄒ唬弘娛椒澍Q器</b></p><p>　　壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器

69、、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5—15支流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.5—2.5kHz的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鉛鈦酸鉛式鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。 </p><p>　?。ǘ╇姶攀椒澍Q器 </p><p>　　電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈

70、、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振蕩膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。</p><p>　　二、數(shù)顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善</p><p>　　對(duì)于本電路的實(shí)物連接就是依照電路圖將所選元件連接到電路板上，連接時(shí)注意元器件要按照電路圖所示逐個(gè)的進(jìn)行連接，要分類進(jìn)行。連接電阻時(shí)要分清電阻的阻值和類別

71、，集成塊的安裝要對(duì)應(yīng)好了方可安裝。另外還有三極管的安裝要分清它的集電極、基極、發(fā)射極，開(kāi)關(guān)的安裝要分清開(kāi)關(guān)的位置。</p><p>　　裝配時(shí)注意：不要扭動(dòng)固定爪、拆卸；不要隨意修改PCB板、裝配孔、電路。</p><p>　　焊接注意：溫度小于280℃焊接時(shí)間要少于3秒，使用恒溫焊錫，重復(fù)焊接少于3次，間隔大于5分鐘。</p><p><b>　　（一）

72、對(duì)電路板布局</b></p><p>　　根據(jù)電路原理圖的元器件的多少、形狀及集成塊的引腳位置再結(jié)合所用的電路板的大小、焊盤連線，確定個(gè)元器件在電路板上的大體位置完成大致的布局。隨著電子時(shí)代的迅速發(fā)展，僅僅實(shí)用、可靠以不能滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求。隨著人們生活水平的不斷提高要求的不只是實(shí)用、可靠這兩方面而是更側(cè)重于講究美觀、精小，即在生產(chǎn)產(chǎn)品之前有較好的布局變得很有必要。</p><

73、p>　　（二）電路的連接與調(diào)試</p><p>　　把已經(jīng)測(cè)試好的電阻、二極管、三機(jī)管、蜂鳴器、開(kāi)關(guān)、數(shù)碼管、若干導(dǎo)線、電路板、電源放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。由分析電原理圖知此電路分為編碼電路、譯碼顯示電路、鎖存電路、復(fù)位電路、聲音提示電路等五大模塊，根據(jù)搶答器原理我們首先連接編碼電路，依次連接譯碼顯示、鎖存、復(fù)位、聲音提示電路，這樣從前向后連接可用最小程度的減少連線中所出的問(wèn)題，這種方法且連接出的電路調(diào)理清晰查找故障

74、方便。</p><p>　　開(kāi)關(guān)、編碼電路的連接、調(diào)試</p><p>　　根據(jù)布局先選擇搶答按鍵及對(duì)應(yīng)二極管的相應(yīng)位置再對(duì)其進(jìn)行焊接，依照編碼電路圖2-1，SB1---SB9的一端相連接,VD1、VD3、VD7、VD10的負(fù)極與SB1相連接作BCD碼的最低位A，依次將VD2,VD5,VD8的負(fù)極與SB2相連接作BCD碼的低位B,VD4,VD6,VD9的負(fù)極與SB4相連接作BCD碼的高位C

75、，VD11的負(fù)極與SB8相連接作BCD碼的最高位D。連接完成后在ABCD處分別接一個(gè)發(fā)光二極管，其負(fù)極連接到一起接VCC的負(fù)極，另一端SB1---SB9的一端引線接VCC的正極，按下?lián)尨鸢存I后對(duì)應(yīng)的二極管可以點(diǎn)亮如：SB7按下后BCD碼的CBA處的二極管點(diǎn)亮，依次按下所有的搶答按鍵均對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，即編碼電路可以正常工作。</p><p>　　譯碼顯示電路的連接、調(diào)試</p><p>

76、;　　由根據(jù)電路原理圖將CD4511數(shù)碼管固定在電路板上并根據(jù)集成CD4511和數(shù)碼管引腳圖依次將CD4511的輸出端A—G與數(shù)碼管a--g相連接，再把編碼輸出端A、B、C、D、與CD4511的BCD編碼ABCD輸入端依次連接，并CD4511 LT、BI功能引腳接高電平VCC、LE鎖存引腳接任意電平使其無(wú)效。數(shù)碼管中間兩引腳相連接地，這時(shí)給CD4511加上+9V電源，按下?lián)尨疰I不放，按原理分析數(shù)碼管可以顯示對(duì)應(yīng)的搶答鍵號(hào)。按鍵后二極管發(fā)

77、光，七段數(shù)碼管無(wú)顯示鍵號(hào)，用萬(wàn)用表測(cè)量七段譯碼器的輸出端是否有電壓。當(dāng)測(cè)得七段譯碼器的輸出端電壓正常，說(shuō)明七段顯示管損壞。更換新的數(shù)碼管后按鍵后可以顯示對(duì)應(yīng)的搶答鍵號(hào)，依次實(shí)驗(yàn)SB1--SB9均可以正常顯示。</p><p>　　鎖存電路的連接、調(diào)試</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，此電路僅使用了一個(gè)三極管與CD4086與非門集成電路，依照電路連接簡(jiǎn)便選擇合適的位置將其固定。根據(jù)鎖存原理圖

78、并結(jié)合集成塊引腳圖，依次將CD4511的輸出端A---F連接到CD4086的輸入端上，CD4511的輸出端G通過(guò)R2連接到VT1的基極，VT1的發(fā)射極E接地，集電極C通過(guò)R1連接VCC，同時(shí)送到CD4086的11、12腳，將CD4086的13腳通過(guò)電阻R3接CD4511的5腳（鎖存腳LE）并接電容C1到地，給CD4086家上+9V電源后，通過(guò)按下?lián)尨疰I驗(yàn)證鎖寸電路連接是否正確。按鍵后二極管發(fā)光，七段顯示管顯示，但放手后七段顯示管顯示為零

79、，此故障說(shuō)明無(wú)鎖存功能。按鍵后先用萬(wàn)用表測(cè)量CD5411D鎖存輸入端5腳有高電平，依次向前查找CD4068輸出端13腳也沒(méi)有高電平，經(jīng)檢查CD4068供電電源沒(méi)有接好。改正后按下任意搶答鍵，數(shù)碼管可以顯示相應(yīng)的鍵號(hào)，這時(shí)再去按任何搶答鍵均不起作用，經(jīng)實(shí)驗(yàn)SB1--SB9都可以正確鎖存。</p><p><b>　　復(fù)位電路連接、調(diào)試</b></p><p>　　復(fù)位電

80、路是主持人所使用的為了消除上次搶答成功記錄，所設(shè)置的此搶答器的復(fù)位主要利用的是CD4511的鎖存功能。LE鎖存腳為高電平有效，當(dāng)為低電平時(shí)，輸出的由輸入的決定。此刻因沒(méi)有開(kāi)始搶答，編碼應(yīng)為0000，則數(shù)碼管即顯示0字符，完成復(fù)位功能，依照其原理，將SB10復(fù)位按鍵一端接CD4511鎖存腳、另一端接地。按下SB10后數(shù)碼管有字符0顯示，說(shuō)明復(fù)位電路連接正確。</p><p>　　聲音提示電路的連接、調(diào)試</p

81、><p>　　將蜂鳴器B、三極管VT2固定在電路板合適的位置，依聲音提示電路工作原理圖把蜂鳴器的正端接高點(diǎn)平VCC的正極、負(fù)端接VT2的集電極、VT2的發(fā)射極接VCC的負(fù)極、基極通過(guò)電阻R4連接到cd4068的輸出端13腳上。檢查電路連接無(wú)誤后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)按下?lián)尨鸢存I不放，蜂鳴器發(fā)出聲音提示、數(shù)碼管也顯示相應(yīng)的鍵號(hào)，松開(kāi)按鍵數(shù)碼管顯示0字符，經(jīng)分析測(cè)量cd4068 13腳、cd4511 5腳電壓得出R4電阻選擇較小

82、，當(dāng)13腳輸出鎖存高電平時(shí)經(jīng)R4、加到VT2的基極上使VT2導(dǎo)通，B發(fā)出聲音提示，此刻因?yàn)閂T2導(dǎo)通，R4阻值較小就立刻把cd4511 鎖存腳電位拉低不能正常鎖存。經(jīng)實(shí)驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)有電阻選擇R4的阻值為1.6K較為合適，按下?lián)尨鸢存I數(shù)碼管可以顯示相應(yīng)的字符，蜂鳴器也可以發(fā)出聲音提示。</p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　首先衷心地感謝我的導(dǎo)師

83、王春媚老師，這段時(shí)間以來(lái)王老師無(wú)論在實(shí)習(xí)工作上、思想上、還是在就業(yè)指導(dǎo)上都給予我極大的支持。本文從選題到完成，從理論上的探討到實(shí)際問(wèn)題的解決，無(wú)處不飽含著王老師的心血。王老師的悉心指導(dǎo)和建議給了我極大的幫助和支持，使我受益匪淺，在此論文完成之際，謹(jǐn)向王老師致以深深的謝意和崇高的敬意。還有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中也有同學(xué)的幫忙，我充分感到了同學(xué)的重要性，在以后的生活和工作中希望我們都有個(gè)好結(jié)果。</p><p><

84、b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、《數(shù)學(xué)電路與邏輯設(shè)計(jì)》曹國(guó)清 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　2、《電子技術(shù)》陳澎、曾永和 湖南大學(xué)出版社</p><p>　　3、《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試》謝自美 華中理工出版社</p>

85、<p>　　4、《模擬電子技術(shù)》胡宴如、耿蘇燕 高等教育出版社</p><p>　　5、《電路分析》石生 高等教育出版社</p><p>　　6、《常用基成電路速查手冊(cè)》王武江、陳樹(shù)凱 冶金工業(yè)出版社</p><p>　　7、《常用電子元件及典型應(yīng)用》周惠潮