信息工程畢業(yè)設計---八路搶答器設計

1、<p><b>　　畢業(yè) 設計(論文)</b></p><p>　　課題 ： 能夠報警的數碼顯示八路搶答器設計</p><p>　　專業(yè) 電子信息工程技術 班級09電子信息工程</p><p>　　學生姓名 學生學號 </p><p>　　指導教

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

3、lt;/p><p><b>　　答辯教師 </b></p><p>　　總評成績 </p><p><b>　　摘要內容</b></p><p>　　本文介紹了一種用74系列常用集成電路設計的數碼顯示八路搶答器的電路組成、設計思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警

4、多重功能。主持人通過時間預設開關預設供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，同時實現報警功能。</p><p>　　關鍵字: 八路, 搶答器 設計 報警 數碼</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第

5、一章 系統(tǒng)簡介和實現的原理與電路...................................1</p><p>　　1.1 基本功能.........................................................1</p><p>　　1.2 擴展功能................................................

6、.........1</p><p>　　1.3數字搶答器總體方框圖..............................................3</p><p>　　1.4電路結構..........................................................6</p><p>　　1.5搶答器的訊響電路結構..

7、............................................7</p><p>　　第二章 譯碼原理和鎖存、復位電路及工作原理............................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式.............................17</p><p>　　

11、第四章 數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蜂鳴器及數顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調試和完善....................21</p><p>

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

13、t;<b>　　1.1 基本功能</b></p><p>　　(1)設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。</p><p>　　(2) 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在DPY_7-SEG七段數碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p>

14、<p>　　(3)搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表</p><p><b>　　1.2 擴展功能</b></p><p>　?。?） 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時</p><p>　?。?） 參賽

15、選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　?。?） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。</p><p>　　1.3數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，主持人將開關撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處

16、于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成，優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關。</p><p><b>　　圖1.1設計框圖</b><

17、;/p><p><b>　　1.3電路結構圖</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>　　本制作是一個簡易實用的8路數字顯示搶答器，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、數顯及復位等電路。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只按鍵開關，SB1~SB8為搶答鍵，SB9為復位鍵，LED數碼管為0.5英寸的共陰極數碼管。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/驅動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腳為測試端（LT），當LT為“0”時，輸出全為"1"。第4腳為消隱端（BI），當BI 為“0”時，輸出全為“0”，顯然此時還有可清除鎖存器內的數值。第5腳為鎖存允許端（LE），當LE由“0”變到“1”時，a b c d e f g 七個輸出端保持在LE為“0”時所加BCD碼對應的數碼顯示狀態(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構</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，揚聲器通過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。只要整個電路元件良好，裝備無誤，本制作一般不必調試，當電路通電，按下任何一搶答按鍵不動，聽到揚聲器發(fā)出訊響聲，把電源電壓稍作調整（8v左右），使聲音悅耳、音量適當即可。</p><p>　　第二章 譯顯原理和

22、鎖存、復位電路及工作原理</p><p>　　2.1 譯碼顯示原理</p><p>　　本設計因為只采用了九路搶答，即采用一個LED數碼管就可以完成顯示功能,設計中我們使用CD4511的輸出端A--G作為LED數碼管（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BCD編碼的輸入不同在輸出端輸出不同數據也不同，LED數碼管根據CD4511各端輸出

23、的數據點亮七段發(fā)光管就會顯示相應的字符，CD4511各端輸出的信息總是和LED上顯示的相對應。由CD4511的BCD碼輸入端ABCD、輸出端A--G、LED顯示字符三者的關系可得表2—1。</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　七段LED是一種最常見數碼管顯示屏，這種數碼管的每個線段都是一個發(fā)光二極管。與我們小時候玩過的“火柴棒游戲”相似，

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

25、。他們的內電路如圖2.1所示。</p><p>　　共陰極 共陽極</p><p>　　圖2.1 七段數碼管類型</p><p>　　共陰數碼管內部的8個二極管的N極連接在一起，與引腳com端相連接，在使用時引腳com應接低電平。當數碼管其余的某個引腳接高電平時，則該引腳對應的發(fā)光二極管被點亮，也

26、就是數碼管對應的發(fā)光段被點亮。共陽極數碼管內部的8個發(fā)光二極管的P極被連接在一起，與引腳com端相連接。在使用時引腳com應接高電平，當數碼管其余的某個引腳接低電平時，則該引腳對應的發(fā)光二極管被點亮，也就是數碼管對應的發(fā)光段被點亮。七段發(fā)光二極管工作時若電流太小，則發(fā)光強度不夠：電流太大，則耗電量大，甚至會燒壞二極管。在實際應用中，經常外接1K的電阻作為限流電阻。</p><p>　　由圖2.1可以看出共陽和共陰

27、結構的LED顯示器各筆劃段名的安排位置是相同的，當二極管導通時，相應的筆劃就會發(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十六格字符及小數點。由于此設計中只有九路搶答所以使用led數碼管的0-9十個字符就可以滿足顯示要求，在本設計中采用CD4511 BCD七段所存，譯碼，驅動器來驅動數碼管顯示則七個筆劃對應于cd4511的輸出端A、B、C 、D、E、F、G，因此可用7位二進制代碼表示欲顯示字符的代碼，數碼管各段與輸出端各位

28、的對應關系如表2—2所示。</p><p><b>　　表2—2</b></p><p>　　陽極數碼管二進制數據位0表示對應字段亮，數據為1表示對應字段暗;共陰極數碼管，數據為0表示對應字段暗，數據為1表示對應字段亮。若要顯示"0" 字符共陽極數碼管的字符編碼應為1000000B,共陰極數碼管的字型編碼為0111111B，依次類推，只要把欲要顯示

29、數字字形碼通過cd4511輸出端送給數碼管即可。數碼管字型碼見表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，連線復雜，調試維修增加難度，并使設計成本增加。</p><p>　　(二) 選用鎖存/譯碼/驅動器集成于一體的集成電路，可以簡化外圍電路，工作更加穩(wěn)定。經比較兩種方案，基于設計電路時，我們考慮的是電路簡便，實用，穩(wěn)定性，可靠性好，費用低的原則，故選用方案二。 CD4511BCD七段鎖存，譯碼，驅動器是將鎖存器，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，ABCD輸入端決定顯示字符，LE腳為1時，鎖存顯示的字符此時控制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、復位電路</p><p>　　此數選搶答器不僅有搶答的功能，而且還可以實現防作弊功能，更進一步維護比賽的公平，公正，公開原則。</p><p>　　2.3 復位、防作弊、

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

33、G應該為1111110則LED數碼管顯示字符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的輸出端經過R3限流后連到CD4511的5腳LE上，保持主持人在沒有喊開始之前LED數碼管數字一直顯示為0。</p><p>　　圖2.

34、3 復位電路 </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沒有處于鎖存狀態(tài)顯示字符取決于ABCD輸入端，此刻并沒有喊開始，所以ABCD輸入端的值全部應為0，CD4511的輸出端ABCDEFG應為1111110，而LED數碼管顯示為0，如果有人在此之前按下搶答鍵CD451

35、1的輸入端ABCD的值不全為0，輸出端ABCDEFG也輸出與輸入相對應的值，通過LED數碼管顯示出搶答器的搶答號，而且還通過CD4086與非門后到達CD4511的LE引腳鎖存該按鍵號，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>　　當主持人喊開始后最先按下搶答鍵的鍵號會在LED數碼管上顯示出來，其它鍵再按下去也不起作用。某一個按鍵被按下后首先編碼電路對其進行編碼并輸出到CD4511的ABCD端，由于CD4511本身具有譯碼，驅動功能，輸出端ABCDEFG則根據ABCD的輸入值輸出對應的數值在LED數碼管上顯示出來。同時，CD4511是輸出端ABCDEFG是值也送到了CD4086與非門的輸入端上，經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，無效。為高電平1時，處于鎖存狀態(tài)。此LE為高電平1時處于鎖存狀態(tài)，輸出的值被固定與輸入端ABCD的輸入沒有關系即比賽者再按下搶答鍵進行搶答均不起作用。主持人喊開始后，若首先按下的鍵為SB6時，當SB6被按下時，編碼電路首先對其進行編碼0110，再送到CD4511的輸入端ABCD經CD4511本身具有的譯碼，驅動功能，輸出端ABCDEFG為0011111則數碼管上顯示字符6，同時輸

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值經過VT1的反向后變?yōu)?送到11，12引腳，此時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輸入的值都為無效，即再按搶答鍵不起作用。只有主持人按下“復位”按鈕強行使CD4511鎖存腳置零，CD4511鎖存解除，才能開始下一論搶

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會而設置的電路。</p><p>　　方案一：選用揚聲器發(fā)聲，必須有功率放大集成電路進行信號放大，如功放塊LM386發(fā)出聲音，其電路連接復雜，揚聲

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動電路，只需一個控制開關，就可以實現聲音提示功能電路連接圖如2.4所示。經比較，基于連接簡單，費用低可以實現同樣的功能，考慮選擇第二種方案作為本設計的聲音提示電路。</p><p>　　圖2.4 聲音提示電路</p><p>　　聲音提示是協同顯示字符工作的，支持人按下復位鍵時

41、，數碼管顯示0字符，報警電路不工作，沒有聲音，只有有搶答鍵被按下時，數碼管顯示相應的鍵號，報警電路工作有聲音。</p><p><b>　　二、工作過程</b></p><p>　　當有選手搶答成功后，數碼管顯示該選手號碼，同時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CD4086的輸出端上的，所以VT2基極電壓升高（>=0.

42、7V）使VT2導通，蜂鳴器負極接地，正極接VCC，蜂鳴器工作發(fā)出聲音，在主持人沒有按下復位鍵一直工作。</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數字集成電路，CD4511將BCD編碼、七段鎖存、譯碼、驅動功能集于一身，一個用于驅動共陰極 LED （數碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，具有BCD轉換、

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

44、,VDD=18V最大輸入電流1uA（整個溫度范圍）TA=25C時輸入漏電流最大為100mA。</p><p>　　顯示譯碼器CD4511是一個用于驅動共陰極 LED（數碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點如下：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅動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BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數字。</p><p>　　LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0 時，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”。它主要用來檢測數碼管是否損壞。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0

46、時的數值。</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的內部有上拉電阻，在輸入端與數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，通常用以驅動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,傳輸門的導通或截止由控制端LE的電平

49、狀態(tài).當LE為“0”電平導通，TG2截止；當LE為“1”電平時，TG1截止，TG2導通，此時有鎖存作用。</p><p><b>　　二、譯碼功能</b></p><p>　　CD4511譯碼用兩級或非門擔任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數據B、C進行組合，然后將輸入的數據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，便得J=（B+C）D，據上式，當輸入BCD代碼從1010--1111時，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式</

51、p><p><b>　　一、基本描述</b></p><p>　　10V中速工作時TPHL=TPLH=75nS緩沖的輸出級100%測試的靜態(tài)電壓規(guī)定可到20V，VDD=18V 25攝氏度時輸入最大漏電流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>　　數顯搶答器電路元器件分

53、析</p><p>　　本實驗用到的電阻都是色環(huán)電阻。電阻的測量：R1、R2（10kΩ）色環(huán)為：棕黑橙 ，實際測量為R1=9.92 kΩ,R2=9.89 kΩ, R3（2kΩ）色環(huán)為:紅黑橙, 實際測量為 R3=2.1 kΩ，R4（1.6kΩ）色環(huán)為:棕蘭紅, 實際測量為R4=1.52 kΩ。1N4004型硅整流二極管測量結果:良好。三極管VT-9013測試結果:良好。揚聲器測試結果：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，也可說它是一個耗能元件，電流經過它就產生熱能。電阻在電路中通常起分壓分流的作用，對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。</p>

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

56、成一些功能電路，如RC電路等。 電阻的阻值標法通常有色環(huán)法，數字法。色環(huán)法在一般的的電阻上比較常見。由于精密電路中的電阻一般比較小，很少被標上阻值，即使有一般也采用數字法，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>　　電容器簡稱電容，也是組成電子電路的

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

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

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

60、：在電場的作用下，自由電子和空穴作定向運動。內電場的方向：由N區(qū)指向P區(qū)。內電場的作用：一方面阻礙多子的擴散運動，另一方面促使兩個區(qū)靠近界面處的少子產生漂移運動。PN結的單向導電特性：加在PN結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結正偏導通，呈現很小的電阻，形成較大的正向電流。PN結反偏截止，呈現很大的電阻，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、編碼控制、調頻

61、調制和靜噪等。</p><p><b>　　四、三極管</b></p><p>　　半導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關作用。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PN結（分別稱為發(fā)射結和集電結），三個區(qū)，從三個區(qū)域引出三個電極。發(fā)射極的箭頭方向代表發(fā)射結正向導通時的電流的實際流向。 </p><p><b>　　（一）極限參數</b></p><p>　　1．最大允許集電極耗散功率PCM</p><p>　　PCM是指三極管集電結受熱而引起晶體管參數的變化不超過所規(guī)定的允許值

63、時，集電極耗散的最大功率。當實際功耗Pc大于PCM時，不僅使管子的參數發(fā)生變化，甚至還會燒壞管子。</p><p>　　2．最大允許集電極電流ICM</p><p>　　當IC很大時，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）時所對應的集電極電流為ICM當IC＞ICM時，β值已減小到不實用的程度，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是指基極開路時，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。BVCBO是指發(fā)射極開路時，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>　　晶體三極管內部有兩個PN結,所以可以用萬用表歐姆測量PN結的正、反向電阻來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），將表筆對調在測試一次，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。如果測得阻值較小，為NPN；反之,為PNP。</p><p>　　3集電極測試，測NPN型C極時，先在除B極以外兩個電極中任設一個為C極，并用萬用表黑表筆搭接在假設的C極上，紅表筆搭接在假設的發(fā)射極上，用一大電阻

67、R接B極和假設的C極上，如果數字表有較大的變化，則假設正確；反之,為E極。</p><p>　　4.2 蜂鳴器及數顯搶答器電路的連接、系統(tǒng)調試和完善</p><p>　　一、蜂鳴器的簡介及種類</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機，打印機，復印機，報警器，電子玩具，汽車電子設備，電話機，定時器等。電子產品中做發(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，鐵振膜式和動圈式，二者原理一樣只是結構不同。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅動的蜂鳴器，蜂鳴器都是因音頻信號驅動的，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成。當接通電源后（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，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(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>　　（二）電磁式蜂鳴器 </p><p>　　電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈

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

71、，集成塊的安裝要對應好了方可安裝。另外還有三極管的安裝要分清它的集電極、基極、發(fā)射極，開關的安裝要分清開關的位置。</p><p>　　裝配時注意：不要扭動固定爪、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℃焊接時間要少于3秒，使用恒溫焊錫，重復焊接少于3次，間隔大于5分鐘。</p><p><b>　?。ㄒ唬?/p>

72、對電路板布局</b></p><p>　　根據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合所用的電路板的大小、焊盤連線，確定個元器件在電路板上的大體位置完成大致的布局。隨著電子時代的迅速發(fā)展，僅僅實用、可靠以不能滿足消費者對產品的需求。隨著人們生活水平的不斷提高要求的不只是實用、可靠這兩方面而是更側重于講究美觀、精小，即在生產產品之前有較好的布局變得很有必要。</p><

73、p>　?。ǘ╇娐返倪B接與調試</p><p>　　把已經測試好的電阻、二極管、三機管、蜂鳴器、開關、數碼管、若干導線、電路板、電源放在實驗臺上。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、復位電路、聲音提示電路等五大模塊，根據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題，這種方法且連接出的電路調理清晰查找故障

74、方便。</p><p>　　開關、編碼電路的連接、調試</p><p>　　根據布局先選擇搶答按鍵及對應二極管的相應位置再對其進行焊接，依照編碼電路圖2-1，SB1---SB9的一端相連接,VD1、VD3、VD7、VD10的負極與SB1相連接作BCD碼的最低位A，依次將VD2,VD5,VD8的負極與SB2相連接作BCD碼的低位B,VD4,VD6,VD9的負極與SB4相連接作BCD碼的高位C

75、，VD11的負極與SB8相連接作BCD碼的最高位D。連接完成后在ABCD處分別接一個發(fā)光二極管，其負極連接到一起接VCC的負極，另一端SB1---SB9的一端引線接VCC的正極，按下搶答按鍵后對應的二極管可以點亮如：SB7按下后BCD碼的CBA處的二極管點亮，依次按下所有的搶答按鍵均對應的發(fā)光二極管點亮，即編碼電路可以正常工作。</p><p>　　譯碼顯示電路的連接、調試</p><p>

76、;　　由根據電路原理圖將CD4511數碼管固定在電路板上并根據集成CD4511和數碼管引腳圖依次將CD4511的輸出端A—G與數碼管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效。數碼管中間兩引腳相連接地，這時給CD4511加上+9V電源，按下搶答鍵不放，按原理分析數碼管可以顯示對應的搶答鍵號。按鍵后二極管發(fā)

77、光，七段數碼管無顯示鍵號，用萬用表測量七段譯碼器的輸出端是否有電壓。當測得七段譯碼器的輸出端電壓正常，說明七段顯示管損壞。更換新的數碼管后按鍵后可以顯示對應的搶答鍵號，依次實驗SB1--SB9均可以正常顯示。</p><p>　　鎖存電路的連接、調試</p><p>　　在本設計中，此電路僅使用了一個三極管與CD4086與非門集成電路，依照電路連接簡便選擇合適的位置將其固定。根據鎖存原理圖

78、并結合集成塊引腳圖，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R2連接到VT1的基極，VT1的發(fā)射極E接地，集電極C通過R1連接VCC，同時送到CD4086的11、12腳，將CD4086的13腳通過電阻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，通過按下搶答鍵驗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、，此故障說明無鎖存功能。按鍵后先用萬用表測量CD5411D鎖存輸入端5腳有高電平，依次向前查找CD4068輸出端13腳也沒有高電平，經檢查CD4068供電電源沒有接好。改正后按下任意搶答鍵，數碼管可以顯示相應的鍵號，這時再去按任何搶答鍵均不起作用，經實驗SB1--SB9都可以正確鎖存。</p><p><b>　　復位電路連接、調試</b></p><p>　　復位電

80、路是主持人所使用的為了消除上次搶答成功記錄，所設置的此搶答器的復位主要利用的是CD4511的鎖存功能。LE鎖存腳為高電平有效，當為低電平時，輸出的由輸入的決定。此刻因沒有開始搶答，編碼應為0000，則數碼管即顯示0字符，完成復位功能，依照其原理，將SB10復位按鍵一端接CD4511鎖存腳、另一端接地。按下SB10后數碼管有字符0顯示，說明復位電路連接正確。</p><p>　　聲音提示電路的連接、調試</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平VCC的正極、負端接VT2的集電極、VT2的發(fā)射極接VCC的負極、基極通過電阻R4連接到cd4068的輸出端13腳上。檢查電路連接無誤后，打開電源開關按下搶答按鍵不放，蜂鳴器發(fā)出聲音提示、數碼管也顯示相應的鍵號，松開按鍵數碼管顯示0字符，經分析測量cd4068 13腳、cd4511 5腳電壓得出R4電阻選擇較小

82、，當13腳輸出鎖存高電平時經R4、加到VT2的基極上使VT2導通，B發(fā)出聲音提示，此刻因為VT2導通，R4阻值較小就立刻把cd4511 鎖存腳電位拉低不能正常鎖存。經實驗根據現有電阻選擇R4的阻值為1.6K較為合適，按下搶答按鍵數碼管可以顯示相應的字符，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師

83、王春媚老師，這段時間以來王老師無論在實習工作上、思想上、還是在就業(yè)指導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際問題的解決，無處不飽含著王老師的心血。王老師的悉心指導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)設計當中也有同學的幫忙，我充分感到了同學的重要性，在以后的生活和工作中希望我們都有個好結果。</p><p><

84、b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、《數學電路與邏輯設計》曹國清 中國礦業(yè)大學出版社</p><p>　　2、《電子技術》陳澎、曾永和 湖南大學出版社</p><p>　　3、《電子線路設計、實驗、測試》謝自美 華中理工出版社</p>

85、<p>　　4、《模擬電子技術》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》王武江、陳樹凱 冶金工業(yè)出版社</p><p>　　7、《常用電子元件及典型應用》周惠潮