畢業(yè)設(shè)計(jì)八路 搶答器

目錄前言 1第一章方案論證與總體設(shè)計(jì) 21.1提出方案 21.2方案比較 21.3確定方案及工作原理 3第2章?lián)尨鹌鲉卧娐吩O(shè)計(jì) 52.1開(kāi)關(guān)、編碼電路 52.1.1開(kāi)關(guān)、編碼電路的構(gòu)成 52.1.2開(kāi)關(guān)、編碼原理 62.2譯碼顯示電路 62.2.1譯碼顯示電路的構(gòu)成 62.2.2譯碼顯示原理 72.3鎖存、復(fù)位電路及工作原理 102.3.1鎖存器的定義 102.3.3復(fù)位原理 112.3.4防作弊原理 112.3.5鎖存原理 112.4聲音提醒電路 122.4.1聲音提醒電路的選擇 132.4.2工作過(guò)程 13第3章各集成塊基本功能及電路圖 143.1CD4511引腳圖及功能 143.1.1基本描述 143.1.2CD4511的引腳 143.1.3鎖存功能 153.1.4譯碼功能 153.1.5消隱功能 163.2CD40688輸入與非門/與門 163.2.1基本描述 163.2.3引腳圖(3—4)與輯體現(xiàn)式 16第4章數(shù)顯搶答器電路元器件分析 174.1電阻器 174.1.1電阻器基本知識(shí)簡(jiǎn)介 174.1.2電阻的種類 184.2電容器 184.2.1電容器的有關(guān)特性及作用 194.2.2識(shí)別措施 194.2.3電容器的分類 204.3晶體管 204.3.1基本知識(shí) 204.3.2晶體管的檢測(cè)措施： 214.4三極管 234.4.1極限參數(shù) 234.4.2三極管的特性曲線 24三極管的共發(fā)射極電路（圖4-10） 244.4.3判斷三極管的引腳 264.5蜂鳴器及種類 26第5章數(shù)顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善 275.1對(duì)電路板布局 275.2電路的連接與調(diào)試 285.2.1開(kāi)關(guān)、編碼電路的連接、調(diào)試 285.2.2譯碼顯示電路的連接、調(diào)試 285.2.3鎖存電路的連接、調(diào)試 295.2.4復(fù)位電路連接、調(diào)試 295.2.5聲音提醒電路的連接、調(diào)試 295.3生成PCB板 30第6章結(jié)束語(yǔ) 316.1論文總結(jié) 31參照文獻(xiàn)、資料索引 32致謝 33前言在電子科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，高科技產(chǎn)品越來(lái)越多的應(yīng)用在我們的平常生活中，每時(shí)每秒我們都能感受到產(chǎn)品的更新?lián)Q代。產(chǎn)品乃至技術(shù)革新的日新月有都讓人對(duì)以相信。象平常我們工作所用的電腦、手機(jī)等等，這些高科技產(chǎn)品給我們帶來(lái)了極大的以便，但這要?dú)w功于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展。數(shù)顯搶答器是我們所要的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。數(shù)顯搶答器整個(gè)電路包括開(kāi)關(guān)編碼電路、譯碼顯示電路、鎖存控制電路、復(fù)位控制電路和聲音提醒電路五部分。數(shù)顯搶答器波及到《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》和《電路分析》中的有關(guān)知識(shí)。本文簡(jiǎn)介的八路數(shù)顯搶答器電路設(shè)計(jì)新奇具有電路構(gòu)造簡(jiǎn)樸、成本較低、操作以便、敏捷可靠等長(zhǎng)處,經(jīng)使用效果良好,具有較高的推廣價(jià)值，合用于工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉行多種智力競(jìng)賽,為競(jìng)賽的公平公正提供有利的保證。第一章方案論證與總體設(shè)計(jì)1.1提出方案本設(shè)計(jì)是一種數(shù)字電路設(shè)計(jì)題，可提出兩種方案。方案Ι由COMS系列數(shù)字集成電路：CD4511、CD4068及少數(shù)外圍電路構(gòu)成。方案Π由TTL系列數(shù)字集成電路：74LS248、74LS04、74LS32、74LS116及少數(shù)外圍電路構(gòu)成。兩種電路原理方框圖同樣（見(jiàn)圖1—1），其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處在嚴(yán)禁狀態(tài)，編號(hào)顯示屏滅燈；主持人將開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”狀態(tài)，搶答器開(kāi)始工作。選手在搶答時(shí)，搶答器完畢：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。當(dāng)一輪搶答之后，假如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)。圖1—11.2方案比較兩種方案的設(shè)計(jì)原理相似，只是用的集成電路不一樣。TTL雙極器件、電源電壓5V、速度快數(shù)ns、功耗大mA級(jí)、負(fù)載力大，負(fù)載以mA計(jì)，不用端多半可不做處理。CMOS單級(jí)器件、電源電壓可到15V、速度慢幾百nS，功耗低省電uA級(jí)、負(fù)載力小以容性負(fù)載計(jì)，不用端必須處理。設(shè)計(jì)便攜式和電池供電的設(shè)備多用CMOS芯片，對(duì)速度規(guī)定較高的最佳選用TTL中的74SXXX系列.1.3確定方案及工作原理本電路對(duì)速度規(guī)定不大，故選用CMOS型數(shù)字集成塊來(lái)構(gòu)成搶答器。本搶答器通過(guò)十分巧妙的設(shè)計(jì)僅用兩塊數(shù)字芯片便實(shí)現(xiàn)了數(shù)顯搶答的功能，與其他搶答器電路相比較有辨別時(shí)間極短、構(gòu)造簡(jiǎn)樸、成本低、制作以便等長(zhǎng)處，并且尚有防作弊功能。其原理見(jiàn)圖1—2所示，SB1～SB9為9個(gè)搶答按鍵，CD4511是BCD碼7段譯碼器，CD4068是八輸入與非門，VD1～VD11起對(duì)輕觸按鍵進(jìn)行ＢＣＤ編碼的作用。初始狀態(tài)下，CD4511驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示0，即A、B、C、D、E、F這六個(gè)筆畫(huà)為１，G筆畫(huà)為0?，F(xiàn)將G筆畫(huà)信號(hào)用三極管反相，把0對(duì)應(yīng)的筆畫(huà)信號(hào)變?yōu)槿?，然后將這些筆畫(huà)信號(hào)送給八輸入與非門CD4068。根據(jù)與非門的邏輯關(guān)系可知CD4068輸出為0，這樣7段譯碼器CD4511就處在了譯碼狀態(tài)。由于除0外的其他數(shù)字對(duì)應(yīng)的筆畫(huà)信號(hào)不全為１，不能使CD4068輸出１，也不能使７段譯碼器CD4511處在譯碼狀態(tài)。因此當(dāng)有按鍵按下時(shí)，CD4068就輸出鎖存信號(hào)0，致使７段譯碼器CD4511把所鍵入的數(shù)字鎖存顯示，這樣后按下的鍵就不起作用了。數(shù)碼管上就只顯示最先按下的鍵號(hào)，起到了搶答的作用。R1和C1構(gòu)成積分電路對(duì)鎖存信號(hào)做非常短暫的延時(shí)，其作用是讓數(shù)字電路有足夠的響應(yīng)時(shí)間，使之鎖存穩(wěn)定，不致于顯示亂碼。C2的作用是將直流觸發(fā)變?yōu)槊}沖觸發(fā)，使音樂(lè)電路每搶答一次只響一次。SB10為復(fù)位鍵。該鍵可在主持人喊“開(kāi)始”前按下。若SB10鍵按下后不顯示為0，則闡明有人在作弊，所顯示的是哪個(gè)數(shù)字就是哪個(gè)人在作弊。圖1—2總原理第2章?lián)尨鹌鲉卧娐吩O(shè)計(jì)2.1開(kāi)關(guān)、編碼電路2.1.1開(kāi)關(guān)、編碼電路的構(gòu)成本設(shè)計(jì)選用的輸出顯示電路為CD4511BCD碼鎖存器，要使CD4511能對(duì)的的輸出顯示輸入的值必須把輸入的值變化為BCD碼的形式輸入，CD4511通過(guò)在自身的功能識(shí)別BCD碼的值并輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)（AG），此開(kāi)關(guān)、編碼電路圖2—1采用按鍵開(kāi)關(guān)和二極管共同構(gòu)成其特點(diǎn)電路簡(jiǎn)便、精確、可靠性、實(shí)時(shí)性好。圖2—1開(kāi)關(guān)、編碼電路開(kāi)關(guān)、編碼電路有SB1SB9九個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)、VD1VD11十一種二極管構(gòu)成，SB1SB9分別作為各路的搶答按鍵，此按鍵在正常狀態(tài)下處在開(kāi)的狀態(tài)，只有按鍵被按下時(shí)處在閉合狀態(tài)電路九開(kāi)始導(dǎo)通。VD1VD11由二極管有單向?qū)ㄐ缘奶匦?，分別作為開(kāi)關(guān)二極管使用，當(dāng)有按鍵按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的二極管的正極變?yōu)楦唠娖?，二極管就處在導(dǎo)通狀態(tài)可視為導(dǎo)線。另首先可以制止信號(hào)的互串，由于電路時(shí)各個(gè)開(kāi)關(guān)搭接而成的當(dāng)其中某按鍵按下時(shí)二極管的負(fù)極電壓將升高使其處在截止可以有效的制止信號(hào)的串?dāng)_，假如沒(méi)有二極管的有效隔離電平的互串將嚴(yán)重影響B(tài)CD編碼，因此二極管即起到開(kāi)關(guān)的作用有又良好的隔離作用提高電路的可靠性。2.1.2開(kāi)關(guān)、編碼原理1）當(dāng)按鍵開(kāi)關(guān)沒(méi)有任何一種按下時(shí)，整個(gè)電路都處在截止?fàn)顟B(tài)輸出端DCBA都為低電平0，編碼電路不工作。2）其中某一種按鍵按下時(shí)：當(dāng)sb1被按下時(shí)，則輸出端A輸出高電平1，與A相連的VD1、VD4、VD7、VD10負(fù)極為高電平1二極管因反偏均截止處在斷開(kāi)的狀態(tài)，高電平不能反饋到其他端上即DCB輸出低電平0。當(dāng)SB2被按下時(shí)，則輸出端B輸出高電平1與B端相連的二極管VD2\VD5\VD8\的負(fù)極變?yōu)楦唠娖?，各二極管因反偏均截止處在斷開(kāi)狀態(tài)，高電平不能反饋到其他各端上即DCA為低電平。同理依次按下各按鍵可得開(kāi)關(guān)、編碼表2—2按鍵開(kāi)關(guān)BCD編碼SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9DCBA0000000000000100000000000101000000000100010000000011000100000010000001000001010000010000110000000100011100000001010000000000011001表2—2開(kāi)關(guān)、編碼2.2譯碼顯示電路2.2.1譯碼顯示電路的構(gòu)成目前電子產(chǎn)品中重要用于顯示的器件有LED數(shù)碼管與液晶顯示屏，LED數(shù)碼管由于具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)以及價(jià)格低廉的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。數(shù)碼顯示屏件中的液晶數(shù)碼管價(jià)格較高，驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，并且僅能工作于有外界光線的場(chǎng)所，因此使用較少。這里選用的是LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管使由發(fā)光二極管顯示字段構(gòu)成的顯示屏，有七段和米段字符之分，本設(shè)計(jì)采用的使七段LED顯示屏。引腳圖及外形如圖2—3所示圖2—3根據(jù)設(shè)計(jì)中LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路CD4511集成電路輸出口輸出的為高電平為了使電路簡(jiǎn)便、穩(wěn)定，我們選擇使用共陰極LED數(shù)碼管顯示，這樣CD4511的輸出端輸出的高電平可直接與共陰極LED數(shù)碼管相連并可以精確的顯示。假如改用共陽(yáng)極的顯示，需要在CD4511的輸出端后加上七路反相器把CD4511的高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖讲拍芫_的顯示原數(shù)，這樣使電路復(fù)雜、造價(jià)升高，還增長(zhǎng)了電路的損耗由于任何集成電路都需要電源提供電壓，綜合考慮選用共陰極LED數(shù)碼管顯示較為適合。譯碼顯示電路見(jiàn)圖2—4所示圖2—4譯碼顯示電路2.2.2譯碼顯示原理本設(shè)計(jì)由于只采用了九路搶答，即采用一種LED數(shù)碼管就可以完畢顯示功能,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編碼的輸入不一樣在輸出端輸出不一樣數(shù)據(jù)也不一樣，LED數(shù)碼管根據(jù)CD4511各端輸出的數(shù)據(jù)點(diǎn)亮七段發(fā)光管就會(huì)顯示對(duì)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—5BCD編碼CD4511輸出端LED顯示字符DCBAGFEDCBA000001111110000100001101001010110112001110011113010011001104010111011015011011111006011100001117100011111118100111001119表2—5七段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)線段都是一種發(fā)光二極管。與我們小時(shí)候玩過(guò)的“火柴棒游戲”相似，幾根火柴組合起來(lái)，可以拼成多種各樣的圖形，七段LED數(shù)碼管實(shí)際上就是運(yùn)用這個(gè)原理作成的。數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一種發(fā)光管，其中七個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成一種“日”字型，另一種圓點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示屏的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)。LED顯示屏有兩種不一樣的連接形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管（ag及dp）的正極連在一起，稱之為共陽(yáng)極LED顯示屏；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顯示屏。他們的內(nèi)電路如圖2—6所示共陰極共陽(yáng)極圖2—6七段數(shù)碼管類型共陰數(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)碼管其他的某個(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)碼管其他的某個(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，常常外接1K的電阻作為限流電阻。由圖2—6可以看出共陽(yáng)和共陰構(gòu)造的LED顯示屏各筆劃段名的安排位置是相似的，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，對(duì)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多種字符，可以顯示0--F十六格字符及小數(shù)點(diǎn)。由于此設(shè)計(jì)中只有九路搶答因此使用led數(shù)碼管的“0--9"十個(gè)字符就可以滿足顯示規(guī)定，在本設(shè)計(jì)中采用CD4511BCD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)制代碼表達(dá)欲顯示字符的代碼，數(shù)碼管各段與輸出端各位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2—7所示輸出端各位GFEDCBA數(shù)碼管各段gfedcba顯示字符字型共陽(yáng)極共陰極gfedcbagfedcba0010000000111111111111001000011022010010010110113301100001001111440011001110011055001001011011016600000101111101771111000000011188000000011111119900100001101111表2—7陽(yáng)極數(shù)碼管二進(jìn)制數(shù)據(jù)位0表達(dá)對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表達(dá)對(duì)應(yīng)字段暗;共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表達(dá)對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表達(dá)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—8表2—8字型碼2.3鎖存、復(fù)位電路及工作原理2.3.1鎖存器的定義鎖存器是由若干個(gè)鐘控D觸發(fā)器構(gòu)成的一次能存儲(chǔ)多位二進(jìn)制代碼的時(shí)序邏輯電路。2.3.2鎖存器器件選擇(1)使用專門的鎖存器74LS373，74LS3074等集成電路，使電路中元件增長(zhǎng)，連線復(fù)雜，調(diào)試維修增長(zhǎng)難度，并使設(shè)計(jì)成本增長(zhǎng)。(2)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，工作愈加穩(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，故顯示屏顯示數(shù)字為“0，1、、、9”。分析CD4511各引腳功能知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腳的高下電平必須接外圍電路，電路如圖2—圖2—9鎖存、復(fù)位電路此數(shù)選搶答器不僅有搶答的功能，并且還可以實(shí)現(xiàn)防作弊功能，更深入維護(hù)比賽的公平，公正，公開(kāi)原則。2.3.3復(fù)位原理電路原理圖如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)有處在鎖存狀態(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)始因此任何人不能進(jìn)行搶答，ABCD輸入端的值所有為0，CD4511的七段輸出引腳ABCDEFG應(yīng)當(dāng)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的輸出端通過(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。圖2—10復(fù)位電路2.3.4防作弊原理主持人在按下S10按鍵后，CD4511LE引腳為低電平0，CD4511沒(méi)有處在鎖存狀態(tài)顯示字符取決于ABCD輸入端，此刻并沒(méi)有喊開(kāi)始，因此ABCD輸入端的值所有應(yīng)為0，CD4511的輸出端ABCDEFG應(yīng)為1111110，而LED數(shù)碼管顯示為0，假如有人在此之前按下?lián)尨疰ICD4511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)，并且還通過(guò)CD4086與非門后抵達(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。2.3.5鎖存原理當(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)，其他鍵再按下去也不起作用。某一種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自身具有譯碼/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)。同步，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)，處在鎖存狀態(tài)。此LE為高電平1時(shí)處在鎖存狀態(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自身具有的譯碼/驅(qū)動(dòng)功能，輸出端ABCDEFG為0011111則數(shù)碼管上顯示字符6，同步輸出端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值通過(guò)VT1的反向后變?yōu)?送到11，12引腳，此時(shí)CD4086輸入端的值為11110000，與非后輸出高電平1并送到CD4511的鎖存引腳LE，CD4511是LE只要一為高電平1，立即處在鎖存狀態(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)始下一論搶答。依此原理可得表2—11鍵號(hào)鍵號(hào)編碼CD4511輸入端CD4086輸入端13LELEDDCBAGFEDCBA11、122345910SB10000001111111111111000SB1000100001101000110111SB2001010110110011011112SB3001110011110001111113SB4010011001100100110114SB5010111011010101101115SB6011011111000111100116SB7011100001111000111117SB8100011111110111111118SB9100111001110100111119表2—112.4聲音提醒電路聲音提醒是為了更好的提醒搶答人員與否尚有搶答的機(jī)會(huì)而設(shè)置的電路。2.4.1聲音提醒電路的選擇方案一、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)聲器功耗大，需要的元器件較多。方案二、選用蜂鳴器使用蜂鳴器不需要驅(qū)動(dòng)電路，只需一種控制開(kāi)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)聲音提醒功能電路連接圖如2—12所示。經(jīng)比較，基于連接簡(jiǎn)樸，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)的聲音提醒電路。圖2—12聲音提醒電路聲音提醒是協(xié)同顯示字符工作的，支持人按下復(fù)位鍵時(shí)，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)碼管顯示對(duì)應(yīng)的鍵號(hào)，報(bào)警電路工作有聲音。2.4.2工作過(guò)程當(dāng)有選手搶答成功后，數(shù)碼管顯示該選手號(hào)碼，同步CD4086的輸出端為高電平1，使CD4511處在鎖存狀態(tài)因VT2的基極是接應(yīng)CD4086的輸出端上的，因此VT2基極電壓升高（>=0.7V）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。第3章各集成塊基本功能及電路圖電路中采用了兩塊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，一種用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示屏的BCD碼—七段碼譯碼器，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顯示屏。CD4068是八輸入的與非門/與門數(shù)字基成電路。3.1CD4511引腳圖及功能3.1.1基本描述高輸出源電流可達(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,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。顯示譯碼器CD4511是一種用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示屏的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顯示屏。其引腳功能簡(jiǎn)介如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0時(shí)，不管其他輸入端狀態(tài)怎樣，七段數(shù)碼管均處在熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。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)怎樣，七段均發(fā)亮，顯示“8”LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，容許譯碼輸出。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時(shí)的數(shù)值。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。3.1.2CD4511的引腳CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，一般以反相器作輸出級(jí)，一般用以驅(qū)動(dòng)LED。其引腳圖如3—1所示圖3—1CD4511引腳各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表達(dá)A、B、C、D；5、4、3分別表達(dá)LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表達(dá)a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表達(dá)輸入，右邊表達(dá)輸出，尚有兩個(gè)引腳8、16分別表達(dá)的是VDD、VSS。CD4511的工作原理CD4511的工作真值表如表3—2輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱0111111000000消隱111XXXX鎖存鎖存表3—2CD4511的真值3.1.3鎖存功能譯碼器的鎖存電路由傳播門和反相器構(gòu)成,傳播門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(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。3.1.4譯碼功能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。3.1.5消隱功能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”3.2CD40688輸入與非門/與門3.2.1基本描述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=18V25攝氏度時(shí)輸入最大漏電流100mA。3.2.2引腳描述及功能表3—3表3—3引腳描述及功能3—4引腳圖3.2.3引腳圖(3—4)與輯體現(xiàn)式與非門輸出Y=/A/B/C/D/E/F/G/H與門輸出W=ABCDEFGH第4章數(shù)顯搶答器電路元器件分析本試驗(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=9.92kΩ,R2=9.89kΩ,R3（2kΩ）色環(huán)為:紅黑橙,實(shí)際測(cè)量為R3=2.1kΩ，R4（1.6kΩ）色環(huán)為:棕蘭紅,實(shí)際測(cè)量為R4=1.52kΩ。1N4004型硅整流二極管測(cè)量成果:良好。三極管VT-9013測(cè)試成果:良好。揚(yáng)聲器測(cè)試成果：良好。4.1電阻器4.1.1電阻器基本知識(shí)簡(jiǎn)介電阻（Resistor）是所有電子電路中使用最多的元件。電阻的重要物理特性是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一種耗能元件，電流通過(guò)它就產(chǎn)生熱能。電阻在電路中一般起分壓分流的作用，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。其常見(jiàn)電阻器如圖4-1所示。

光敏電阻電阻器碳膜電阻可調(diào)電阻精密電阻貼片電阻圖4-1電阻均有一定的阻值，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”表達(dá)。歐姆是這樣定義的：當(dāng)在一種電阻器的兩端加上1伏特的電壓時(shí)，假如在這個(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，電阻的單位尚有千歐（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)一般有標(biāo)稱阻值,誤差與額定功率等。它與其他元件一起構(gòu)成某些功能電路，如RC電路等。

電阻的阻值標(biāo)法一般有色環(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，雖然有一般也采用數(shù)字法，即：101——表達(dá)100Ω的電阻；102——表達(dá)1KΩ的電阻；103——表達(dá)10KΩ的電阻。一般來(lái)說(shuō)，使用萬(wàn)用表可以很輕易判斷出電阻的好壞：將萬(wàn)用表調(diào)整在電阻擋的合適擋位，并將萬(wàn)用表的兩個(gè)表筆放在電阻的兩端，就可以從萬(wàn)用表上讀出電阻的阻值。應(yīng)注意的是，測(cè)試電阻時(shí)手不能接觸到表筆的金屬部分。但在實(shí)際維修中，很少出現(xiàn)電阻損壞，除少數(shù)特殊電阻外，也很少去關(guān)懷電阻的阻值。著重注意的是電阻與否虛焊，脫焊。假如一種電阻器的電阻值靠近零歐姆（例如，兩個(gè)點(diǎn)之間的大截面導(dǎo)線），則該電阻器對(duì)電流沒(méi)有阻礙作用，串接這種電阻器的回路被短路，電流無(wú)限大。假如一種電阻器具有無(wú)限大的或很大的電阻，則串接該電阻器的回路可看作開(kāi)路，電流為零。工業(yè)中常用的電阻器介于兩種極端狀況之間，它具有一定的電阻，可通過(guò)一定的電流，但電流不像短路時(shí)那樣大。電阻器的限流作用類似于接在兩根大直徑管子之間的小直徑管子限制水流量的作用。4.1.2電阻的種類：

電阻的種類一般分為三大類：固定電阻，可變電阻，特種電阻。在電子產(chǎn)品中，以固定電阻應(yīng)用最多。4.2電容器電容器（簡(jiǎn)稱電容）也是構(gòu)成電子電路的重要元件。它可以儲(chǔ)存電能，具有充電、放電及通交流、隔直流的特性。其常見(jiàn)電容器如圖4-1所示。電解電容可調(diào)電容電容 圖4-24.2.1電容器的有關(guān)特性及作用電容器的構(gòu)造特性：電容器是由兩個(gè)互相靠近的金屬電極板，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。

1.電容(1)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。(2)物理意義：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)差增長(zhǎng)1V所需充加的電量。注意：電容C由電容器自身的構(gòu)造原因決定，與Q、U無(wú)關(guān)。(3)電容的單位：法．符號(hào)F．1F＝1000000μF＝0pF2.平行板電容器的電容C：與平行板正對(duì)面積S、電介質(zhì)的介電常數(shù)ε成正比，與極板間的距離d成反比。

3.電容器的額定電壓和擊穿電壓擊穿電壓是電容器的極限電壓，超過(guò)這個(gè)電壓，電容器內(nèi)的介質(zhì)將被擊穿．額定電壓是電容器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受的電壓，它比擊穿電壓要低．電容器在不高于額定電壓下工作都是安全可靠的，不要誤認(rèn)為電容器只有在額定電壓下工作才是正常的。電容器具有“通交流、隔直流”的特性。直流電的極性和電壓大小是固定不變的，不能通過(guò)電容器。而交流電的極性和電壓的大小是不停變化的，能使電容器不停地充電與放電，形成充、放電電流。4.電容器的作用：電容器是能容納電荷的元件，由互相絕緣的兩個(gè)極板構(gòu)成，極板面積越大，極間距離越小，容量就越大。由于電容器具有容納和釋放電荷(俗稱充放電)的功能!它在電路里起到了廣泛的用途!經(jīng)典的用途有;1)功率賠償!(用于變電站,配電房)2)電機(jī)剖相，交流移相。3)和電感等元件構(gòu)成振蕩電路，調(diào)諧回路。4)用于整流濾波，消除寄生振蕩。5)用于高下頻電路的信號(hào)耦合。6)由于電容器具有俗稱的通交隔直特性，幾乎所有的電路里均有它的身影。4.2.2識(shí)別措施電容的識(shí)別措施與電阻的識(shí)別措施基本相似，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。電容的基本單位使用方法拉（F）表達(dá)，其他單位尚有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉103=毫法=106微法=109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10uF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表達(dá)或數(shù)字表達(dá)字母表達(dá)法：1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF數(shù)字表達(dá)法：一般用三位數(shù)字表達(dá)容量大小，前兩位表達(dá)有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如：102表達(dá)10×102PF=1000PF224表達(dá)22×104PF=0.22uF4.2.3電容器的分類按照構(gòu)造分三大類：固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。固定電容器的電容是固定不變的；可變電容器一般是通過(guò)變化兩極的正對(duì)面積來(lái)變化電容。當(dāng)然也可以通過(guò)變化兩極間的距離、或者變化電容器所充的電介質(zhì)來(lái)變化電容。

2、按電解質(zhì)分類有：有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器和空氣介質(zhì)電容器等。

3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。

4、高頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。

5、低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

6、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。

7、調(diào)諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。

8、高頻耦合：陶瓷電容器、云母電容器、聚苯乙烯電容器。

9、低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。

10、小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電

容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。4.3晶體管半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，它不像導(dǎo)體同樣可以完全導(dǎo)電，又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電，它介于兩者之間，因此稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅和鍺。4.3.1基本知識(shí)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：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：首先阻礙多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，另首先促使兩個(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，展現(xiàn)很小的電阻，形成較大的正向電流。PN結(jié)反偏截止，展現(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)頻調(diào)制和靜噪等。二極管的構(gòu)造(如圖4-3、4)圖4-3圖4-4圖4-5常見(jiàn)的幾種二極管，有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。圖4-5是二極管的電路符號(hào)，有兩個(gè)電極，并且分為正負(fù)極，一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。二極管的伏安特性（圖4-6）：iD=Is（e（UD/UT）-1），UT=KT/q，Is為二極管反向飽和電流，單位為A，K=1.380*10-23J/K,為玻耳茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，單位為K，q=1.6*10-19C，為電子電量，UT為溫度電壓當(dāng)量，在常溫下（T=300K），UT圖4-6四個(gè)工作區(qū)：死區(qū)（正向）、導(dǎo)通區(qū)（正向）、反向截止區(qū)（反向）、擊穿區(qū)（反向）4.3.2晶體管的檢測(cè)措施：1、檢測(cè)小功率晶體二極管A、鑒別正、負(fù)電極(a)、觀測(cè)外殼上的的符號(hào)標(biāo)識(shí)。一般在二極管的外殼上標(biāo)有二極管的符號(hào)，帶有三角形箭頭的一端為正極，另一端是負(fù)極。(b)、觀測(cè)外殼上的色點(diǎn)。在點(diǎn)接觸二極管的外殼上，一般標(biāo)有極性色點(diǎn)(白色或紅色)。一般標(biāo)有色點(diǎn)的一端即為正極。尚有的二極管上標(biāo)有色環(huán)，帶色環(huán)的一端則為負(fù)極。(c)、以阻值較小的一次測(cè)量為準(zhǔn)，黑表筆所接的一端為正極，紅表筆所接的一端則為負(fù)極。B、檢測(cè)最高工作頻率fM。晶體二極管工作頻率，除了可從有關(guān)特性表中查閱出外，實(shí)用中常常用眼睛觀測(cè)二極管內(nèi)部的觸絲來(lái)加以辨別，如點(diǎn)接觸型二極管屬于高頻管，面接觸型二極管多為低頻管。此外，也可以用萬(wàn)用表R×1k擋進(jìn)行測(cè)試，一般正向電阻不不小于1k的多為高頻管。C、檢測(cè)最高反向擊穿電壓VRM。對(duì)于交流電來(lái)說(shuō)，由于不停變化，因此最高反向工作電壓也就是二極管承受的交流峰值電壓。需要指出的是，最高反向工作電壓并不是二極管的擊穿電壓。一般狀況下，二極管的擊穿電壓要比最高反向工作電壓高得多(約高一倍)。有此型號(hào)的中、小功率三極管，生產(chǎn)廠家直接在其管殼頂部標(biāo)示出不一樣色點(diǎn)來(lái)表明管子的放大倍數(shù)β值，其顏色和β值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示，但要注意，各廠家所用色標(biāo)并不一定完全相似。本試驗(yàn)用到的二極管為1N4004，有關(guān)1N40——的有關(guān)參數(shù)為（表4-7）參數(shù)型號(hào)最大整流電流反向電流125正向電壓25最高反向工作電壓（峰值）最高工作頻率AuAVKH21N4001

1N40021N4003

1N4004

1N4005

1N4006

1N4007

1

〈=5

〈=150

100

200

400

600

800

1000表4-7我們用萬(wàn)用表來(lái)對(duì)1N4004型硅整流二極管進(jìn)行測(cè)量，紅表筆接二極管的負(fù)極，黑表筆接二極管的正極時(shí)，表針會(huì)動(dòng)，闡明它可以導(dǎo)電；然后將黑表筆接二極管負(fù)極，紅表筆接二極管正極，這時(shí)萬(wàn)用表的表針主線不動(dòng)或者只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，闡明導(dǎo)電不良。4.4三極管半導(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。它最重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。三極管的構(gòu)造圖（圖4-8）：圖4-8圖4-9三極管有兩種類型：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。三極管的電路符號(hào)有兩種（圖4-9所示）：有一種箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實(shí)際上箭頭所指的方向是電流的方向。三極管的參數(shù)反應(yīng)了三極管多種性能的指標(biāo)，是分析三極管電路和選用三極管的根據(jù)。4.4.1極限參數(shù)1．最大容許集電極耗散功率PCMPCM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)定的容許值時(shí)，集電極耗散的最大功率。當(dāng)實(shí)際功耗Pc不小于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。2．最大容許集電極電流ICM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，且有燒毀管子的也許。3．反向擊穿電壓BVCEO與BVCEOBVCEO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)不不小于擊穿電壓的（1／2～1／3），以保證管子安全可靠地工作。三極管的3個(gè)極限參數(shù)PCM、ICM、BVCEO和下面講的臨界飽和線、截止線所包圍的區(qū)域，便是三極管安全工作的線性放大區(qū)。一般作放大用的三極管，均須工作于此區(qū)。4.4.2三極管的特性曲線三極管的共發(fā)射極電路（圖4-10）圖4-10輸入特性曲線在三極管共發(fā)射極連接的狀況下，當(dāng)集電極與發(fā)射極之間的電壓uBE維持不一樣的定值時(shí)，uBE和iB之間的一簇關(guān)系曲線，稱為共射極輸入特性曲線，如圖4-11所示。輸入特性曲線的數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為：iB=f(uBE)|uCE=常數(shù)圖4-11由圖可以看出這簇曲線，有下面幾種特點(diǎn)：（1）uBE=0的一條曲線與二極管的正向特性相似。這是由于uBE=0時(shí)，集電極與發(fā)射極短路，相稱于兩個(gè)二極管并聯(lián)，這樣iB與uBE的關(guān)系就成了兩個(gè)并聯(lián)二極管的伏安特性。（2）uCE由零開(kāi)始逐漸增大時(shí)輸入特性曲線右移，并且當(dāng)uCE的數(shù)值增至較大時(shí)（如uCE＞1V），各曲線幾乎重疊。這是由于uCE由零逐漸增大時(shí)，使集電結(jié)寬度逐漸增大，基區(qū)寬度對(duì)應(yīng)地減小，使存貯于基區(qū)的注入載流子的數(shù)量減小，復(fù)合減小，因而iB減小。如保持iB為定值，就必須加大uBE，故使曲線右移。當(dāng)uCE較大時(shí)（如uCE＞1V），集電結(jié)所加反向電壓，已足能把注入基區(qū)的非平衡載流子絕大部分都拉向集電極去，以致uCE再增長(zhǎng)，iB也不再明顯地減小，這樣，就形成了各曲線幾乎重疊的現(xiàn)象。（3）三極管有一種門限電壓，一般硅管約為0.5～0.6V，鍺管約為0.1～0.2V。2、三極管的輸出特性曲線對(duì)于一確定的iB值，iC隨VCE的變化形成一條曲線，給出多種不一樣的iB值，就產(chǎn)生一種曲線族。圖4-12輸出特性曲線如圖4-12所示。輸出特性曲線的數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為：由圖4-12還可以看出，輸出特性曲線可分為三個(gè)區(qū)域：（1）截止區(qū)：當(dāng)iB=0時(shí),iC=iCEO,由于穿透電流iCEO很小,輸出特性曲線是一條幾乎有橫軸重疊的直線.一般將iB<=0的區(qū)域稱為截止區(qū)，在此區(qū)域,三極管的發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置，iB、iC都約等于0。（2）放大區(qū)：由圖可見(jiàn)不一樣的iB曲線的形狀基本上是相似的，并且uCE>1V后，特性曲線幾乎與橫軸平行(略向上傾斜),iB等量增長(zhǎng)時(shí),曲線等間隔地平行上移。既iB=常數(shù)的狀況下，三極管端電壓uCE增大時(shí)，iC幾乎不變，既具有恒流特性，當(dāng)iB變化時(shí)，iC與iB成正比例變化，既iC≈（/β）iB因此這一區(qū)域稱為放大區(qū)。在此區(qū)域，三極管的發(fā)射結(jié)為正向偏置且uBE>0.5V，集電結(jié)為反向偏置且uCE>=1V。飽和區(qū)：當(dāng)uCE比較小時(shí)，且不不小于uBE時(shí)，uCB=uCE-uBE<0,三極管的集電結(jié)處在正向偏置狀態(tài)。由圖可見(jiàn)iC隨uCE的增長(zhǎng)迅速上升而與iB不成比例，既iC≠（/β）iB，這一區(qū)域稱為飽和區(qū)。常把uCE≈uBE定為放大狀態(tài)與飽和狀態(tài)的分界點(diǎn)，叫做臨界飽和。在飽和區(qū)三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏，三極管C、E之間的壓降很小(uCE<uBE)。在此區(qū)域內(nèi)，特性曲線近似于一簇平行等距的水平線，iC的變化量與iB的變量基本保持線性關(guān)系，即ΔiC=βΔiB，且ΔiC>>ΔiB，就是說(shuō)在此區(qū)域內(nèi)，三極管具有電流放大作用。此外集電極電壓對(duì)集電極電流的控制作用也很弱，當(dāng)uCE＞1V后，雖然再增長(zhǎng)uCE，iC幾乎不再增長(zhǎng)，此時(shí)，若iB不變，則三極管可以當(dāng)作是一種恒流源。4.4.3判斷三極管的引腳晶體三極管內(nèi)部有兩個(gè)PN結(jié),因此可以用萬(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。1基極鑒別，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，假如阻值很大（幾百千歐以上），將表筆對(duì)調(diào)在測(cè)試一次，假如阻值也很大，則剩余的引腳必是基極B。2類型鑒別，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。假如測(cè)得阻值較小，為NPN；反之為PNP。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)一種為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R接B極和假設(shè)的C極上，假如數(shù)字表有較大的變化，則假設(shè)對(duì)的；反之為E極。4.5蜂鳴器及種類蜂鳴器是一種一體化構(gòu)造的電子訊響器，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)，定期器等。電子產(chǎn)品中做發(fā)聲器件，重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，兩者原理同樣只是構(gòu)造不一樣。所有蜂鳴器均有兩種類型；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。1、壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器重要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等構(gòu)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)，阻抗匹配器推進(jìn)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。2、電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等構(gòu)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互相作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。第5章數(shù)顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善對(duì)于本電路的實(shí)物連接就是根據(jù)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一的進(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。集成塊的安裝要對(duì)應(yīng)好了方可安裝。此外尚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。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。焊接注意：溫度不不小于280℃焊接時(shí)間要少于3秒；使用恒溫焊錫；反復(fù)焊接少于3次，間隔不小于5分鐘5.1對(duì)電路板布局根據(jù)電路原理圖1-2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畢大體的布局。伴隨電子時(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。伴隨人們生活水平的不停提高規(guī)定的不只是實(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)品之前有很好的布局變得很有必要。5.2電路的連接與調(diào)試把已經(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、電源放在試驗(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、聲音提醒電路等五大模塊，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、聲音提醒電路，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，這種措施且連接出的電路調(diào)理清晰查找故障以便。5.2.1開(kāi)關(guān)、編碼電路的連接、調(diào)試根據(jù)布局先選擇搶答按鍵及對(duì)應(yīng)二極管的對(duì)應(yīng)位置再對(duì)其進(jìn)行焊接，根據(jù)編碼電路圖2-1，SB1SB9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，VD11的負(fù)極與SB8相連接作BCD碼的最高位D。連接完畢后在ABCD處分別接一種發(fā)光二極管，其負(fù)極連接到一起接VCC的負(fù)極，另一端SB1SB9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。5.2.2譯碼顯示電路的連接、調(diào)試由根據(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CD4511LT、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)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與否有電壓。當(dāng)測(cè)得七段譯碼器的輸出端電壓正常，闡明七段顯示管損壞；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)，依次試驗(yàn)SB1--SB9均可以正常顯示。5.2.3鎖存電路的連接、調(diào)試在本設(shè)計(jì)中，此電路僅使用了一種三極管與CD4086與非門集成電路，根據(jù)電路連接簡(jiǎn)便選擇合適的位置將其固定。根據(jù)鎖存原理圖并結(jié)合集成塊引腳圖，依次將CD4511的輸出端AF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，同步送到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)證鎖寸電路連接與否對(duì)的。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，此故障闡明無(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)碼管可以顯示對(duì)應(yīng)的鍵號(hào)，這時(shí)再去按任何搶答鍵均不起作用，經(jīng)試驗(yàn)SB1--SB9都可以對(duì)的鎖存。5.2.4復(fù)位電路連接、調(diào)試復(fù)位電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)位重要運(yùn)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，完畢復(fù)位功能，根據(jù)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，闡明復(fù)位電路連接對(duì)的。5.2.5聲音提醒電路的連接、調(diào)試將蜂鳴器B、三極管VT2固定在電路板合適的位置，依聲音提醒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)出聲音提醒、數(shù)碼管也顯示對(duì)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cd406813腳、cd45115腳電壓得出R4電阻選擇較小，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)出聲音提醒，此刻由于VT2導(dǎo)通，R4阻值較小就立即把cd4511鎖存腳電位拉低不能正常鎖存。經(jīng)試驗(yàn)根據(jù)既有電阻選擇R4的阻值為1.6K較為合適，按下?lián)尨鸢存I數(shù)碼管可以顯示對(duì)應(yīng)的字符，蜂鳴器也可以發(fā)出聲音提醒。5.3生成PCB板為使產(chǎn)品更美觀、精小，電路連接簡(jiǎn)便在大批量生成時(shí)規(guī)劃合理的電路板將大大提高生產(chǎn)效率。本設(shè)計(jì)的PCB板如圖5-1圖5-1PCB5.4Protel繪圖經(jīng)驗(yàn)談?dòng)捎趐rotel是專業(yè)電路設(shè)計(jì)軟件，可供電子類各專業(yè)設(shè)計(jì)人