八路搶答器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)1

1、信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)設(shè)計(jì)題目 八路搶答器設(shè)計(jì) 專 業(yè): 微電子技術(shù) 班 級: 微電08-1班 學(xué) 號: 姓 名: 指導(dǎo)教師: 二一年七月十日四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 生姓 名學(xué)號班級專業(yè)微電子技術(shù)設(shè)計(jì)題目八路搶答器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注講師/工程師設(shè)計(jì)內(nèi)容：本設(shè)計(jì)完成八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)，是由 ss開關(guān)陣列組成，當(dāng)其中一人按下開關(guān)時(shí)，在led上顯示它的序號，且在led上顯示其搶答時(shí)間，若其中無一人搶答時(shí)報(bào)警電路不發(fā)出聲響顯示為零。該電路主要由八路搶答控制開關(guān)和主持人開關(guān)啟動(dòng)電路以及編碼電路，譯碼與鎖存顯示電路和報(bào)警電路組成。設(shè)計(jì)

2、任務(wù)：1完成電路設(shè)計(jì)方案的選擇并設(shè)計(jì)電路；2整機(jī)電路原理分析并正確選擇電路元件；3繪制整機(jī)電路原理圖并進(jìn)行電路仿真或?qū)嵨镏谱鳎?撰寫較詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書。進(jìn)度安排：134周：消化課題，收集相關(guān)資料，選擇參考方案；256周：初步確定設(shè)計(jì)方案并熟悉部分器件的用途；379周：劃分功能模塊，設(shè)計(jì)單元電路；41012周：分析電路原理，基本完成設(shè)計(jì)過程，撰寫設(shè)計(jì)說明書初稿；51315周：修改、完善并調(diào)試設(shè)計(jì)電路，進(jìn)行電路仿真或?qū)嵨镏谱鳎?1617周：按畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求整理設(shè)計(jì)說明書并修改、完善，檢查定稿；718周：熟悉設(shè)計(jì)全過程，準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)1邱寄帆、唐程山數(shù)字電子技術(shù)北京人民郵電出版社；20052

3、黃永定電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)北京機(jī)械工業(yè)出版社；20053謝自美電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試武漢華中科技大學(xué)出版社；20064高建新、雷少剛電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)北京機(jī)械工業(yè)出版社；20065張有禮、韓愛娟電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)北京師范大學(xué)出版社；20056唐程山數(shù)字電子技術(shù)北京人民郵電出版社；2005審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。目錄摘要1第一章緒論2第二章設(shè)計(jì)方案32.1方案選擇32.2搶答器的組成框圖32.3本設(shè)計(jì)任務(wù)及要求42.4系統(tǒng)主要功能4第三章單元電路設(shè)計(jì)53.1搶答電路設(shè)計(jì)53.1.1電路設(shè)計(jì)及工作原理53.1.2元器件的選擇6

4、3.2鎖存譯碼顯示電路83.2.1電路的設(shè)計(jì)及工作原理83.2.2元器件的介紹103.3報(bào)警電路123.3.1電路的設(shè)計(jì)及工作原理123.3.2元器件的介紹14第四章整機(jī)電路174.1整機(jī)電路原理圖174.2整機(jī)電路的工作原理17第五章仿真與調(diào)試195.1proteus的介紹195.2電路的仿真20總結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄 1 元器件明細(xì)表24摘要電子產(chǎn)業(yè)在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，電子技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品的功能質(zhì)量也日臻完善。其中，搶答器被廣泛地應(yīng)用于企事業(yè)和商業(yè)部門，是為各種知識競賽，文娛活動(dòng)提供公正、客觀和快速裁決的一種常用電子設(shè)備。在人們的娛樂生活中，電子搶

5、答器是必不可少的設(shè)備之一。但是，傳統(tǒng)的搶答器一般準(zhǔn)確性與可靠性不高，而且產(chǎn)品體積大，安裝維修困難數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路。用它設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)簡單，系統(tǒng)可靠集成度高、體積小、功耗低，而且電路的設(shè)計(jì)、維修、維護(hù)靈活方便。隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的集成度越.來越高。本設(shè)計(jì)完成八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)，當(dāng)其中一人按下開關(guān)時(shí)，在led上顯示它的序號，若其中無一人搶答時(shí)報(bào)警電路不發(fā)出聲響顯示為零。該電路主要由八路搶答控制開關(guān)和主持人開關(guān)啟動(dòng)電路以及編碼電路，譯碼與鎖存顯示電路和報(bào)警電路組成。關(guān)鍵字 搶答；譯碼；鎖存；報(bào)警第一章緒論21世紀(jì)隨著信息時(shí)代的到來競爭

6、日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制，電子測量儀表，電視，雷達(dá)，通信等各個(gè)領(lǐng)域。例如在現(xiàn)代測量技術(shù)中，數(shù)字測量儀表不僅比模擬測量儀表精度高，功能高，而且容易實(shí)現(xiàn)測量的自動(dòng)化和智能化。隨著集成技術(shù)的發(fā)展，尤其是中，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。隨著現(xiàn)代社會的電子科技的迅速發(fā)展，要求我們要理論聯(lián)系實(shí)際，通過對數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，熟練掌握設(shè)計(jì)的方法、步驟。本課題設(shè)計(jì)了一種采用數(shù)字電路制作的多功能數(shù)字搶答器，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有報(bào)警的功能，和數(shù)顯的功能，搶答器一般是

7、在單位團(tuán)體的專業(yè)知識競賽中使用，其主要功能大體可分為三種：（1）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始。（2）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存與顯示和報(bào)警的功能。（3）每名選手有一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，搶答器具有第一個(gè)搶答信號的鑒別和數(shù)據(jù)鎖存、顯示的功能。在現(xiàn)在科技進(jìn)步的世界里,無論工廠、學(xué)校和電視臺所舉辦的節(jié)目都可能會有各種智力競賽,當(dāng)遇到搶答環(huán)節(jié)時(shí),如果要求主持人自己去用肉眼觀察那一個(gè)選手搶答的速度最快無疑會對比賽結(jié)果造成很大的影響,使比賽失去了公平和公正性。知識競賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，為了準(zhǔn)確，公平，直觀的判斷出第一搶答者。我所設(shè)計(jì)的搶答器為八路搶答器與傳統(tǒng)搶答方式相比不需要人干預(yù)的特

8、點(diǎn)。它不僅能夠準(zhǔn)確判斷，而且運(yùn)用了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來保障搶答的公平性。第二章設(shè)計(jì)方案2.1方案選擇制作搶答器可以采用多種設(shè)計(jì)方案，可以用單片機(jī)來完成，它的功能強(qiáng)大制作簡單，并且外圍的元件也很少；也可以用plc來實(shí)現(xiàn)，他的制作也是比較簡單；最后也可以用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡單，集成塊的價(jià)格也比較便宜且很容易購買，與我們學(xué)完的數(shù)字電路聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識用于實(shí)際，對鞏固所學(xué)知識有重要意義，用了一些成型電路，如ne555標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。因此在此設(shè)計(jì)過程中我采用基于數(shù)字電路的八路搶答器。2.2搶答器的組成框圖搶答器的組成框圖如圖2-1所示。它主要由三部分組成，

9、分別是優(yōu)先編碼電路、鎖存與譯碼顯示電路和報(bào)警電路。即主持人說搶答開始時(shí)，選手按搶答按鈕，能夠顯示第一個(gè)按按鈕的選手的編號，同時(shí)報(bào)警電路給予報(bào)警，并封鎖輸入電路禁止其他選手搶答。此過程都是由節(jié)目主持人操作控制電路控制完成。圖2-1搶答器的組成框圖搶答按鈕和優(yōu)先編碼電路的主要作用是對搶答選手的編號進(jìn)行編碼，立即分辨出搶答者的編號。主持人控制開關(guān)主要起到一個(gè)復(fù)位、清除的作用，使顯示器重新顯示為0。所以當(dāng)一輪搶答結(jié)束后，必須由主持人按下復(fù)位開關(guān)使其電路復(fù)位，方可再次搶答；控制電路、鎖存電路、譯碼電路和顯示電路則構(gòu)成了鎖存與譯碼顯示電路。這部分電路的主要作用是對編碼以后的按鍵號進(jìn)行鎖存，避免其他選手再次

10、搶答，同時(shí)譯碼并顯示該按鍵號。報(bào)警電路的主要作用是當(dāng)有人搶答時(shí)發(fā)出聲響給予主持人以提示。2.3本設(shè)計(jì)任務(wù)及要求任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)供8名選手參加八路搶答器。2.4系統(tǒng)主要功能我所設(shè)計(jì)電路的主要功能是：可同時(shí)8名選手參加比賽，他們的編號分別是1，2，3，4，5，6，7，8，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。數(shù)字搶答器應(yīng)具有數(shù)碼鎖存、顯示功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選

11、手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。第三章單元電路設(shè)計(jì)3.1搶答電路設(shè)計(jì)3.1.1電路設(shè)計(jì)及工作原理1搶答電路原理圖如圖3-1所示：圖3-1搶答電路2電路的工作原理：電路由八組陣列快關(guān)s1s8組成。和主持人控制開關(guān)s組成。以及d112十二個(gè)二極管和芯片4511組成。搶答電路的功能是能夠分辨出選手按按鈕的先后，供鎖存電路用，其電路組成。在圖3-1中，當(dāng)接通電源時(shí)，開關(guān)s1s8均處于打開狀態(tài)等待4511的輸入端（1-7端）輸入信號。當(dāng)有選手將按鈕按下時(shí)（如按下5），4511的輸入端進(jìn)行編碼即abcd=0101，經(jīng)4511內(nèi)部bcd轉(zhuǎn)換，得到qaqbqcqdqeqfqg=101

12、1011經(jīng)譯碼后，顯示器上顯示出“5”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制開關(guān)，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。電路工作即搶答器處于等待工作狀態(tài)在圖3-1中，當(dāng)接通電源時(shí)，開關(guān)1-8均處于打開狀態(tài)。3.1.2元器件的選擇1開關(guān)陣列s1s8作用是：接受電源電壓產(chǎn)生一個(gè)高電平，供二極管正向?qū)ㄋ峁┑膶?dǎo)通電壓。2二極管二極管的應(yīng)用范圍很廣，主要都是利用它的單向?qū)щ娦?，可用于整流、檢波、限幅、元件保護(hù)以及在數(shù)字電路中用作開關(guān)元件等。二極管的應(yīng)用利用二極管的單向?qū)щ娦灾饕獞?yīng)用作用 如下：(1)二極管的限幅電路它包括：正向限幅電路雙向限幅電路。(2)低壓穩(wěn)壓電路。(3)在摸擬電子報(bào)警器中的應(yīng)

13、用。作用是：起開關(guān).嵌位的作用，當(dāng)陰電位高于陽的電位時(shí)，二極管截止。相當(dāng)于開關(guān)斷開，當(dāng)陽位高于陰極電位時(shí)，二極管導(dǎo)通，電壓嵌制在0.7v。二極管還可以做續(xù)流的作用利用它的單向?qū)щ娦越o電容充放電。在次搶答電路中利用了二極管的單向?qū)щ娦裕ㄕ蚱珘簩?dǎo)通，反向偏壓截至）特性。如：當(dāng)一號選手搶答時(shí)，電流不會經(jīng)過電阻r2和r3流向其它的搶答開關(guān)致使搶答誤亂。以免導(dǎo)致?lián)尨疬x手在搶答時(shí)數(shù)碼管上顯示錯(cuò)誤選手的序號。從而失去了搶答的效果。3芯片4511的介紹cc4511是bcd7段所存譯碼驅(qū)動(dòng)器，在同一單片結(jié)構(gòu)上由cos/mos邏輯器件和n-p-n雙極型晶體管構(gòu)成。這些器件的組合，使cc4511具有低靜態(tài)耗散和高

14、抗干擾及源電流高達(dá)25ma的性能。由此可直接驅(qū)動(dòng)led及其它器件。lt、bi、le輸入端分別檢測顯示、亮度調(diào)節(jié)、存儲或選通一bcd碼等功能。當(dāng)使用外部多路轉(zhuǎn)換電路時(shí)，可多路轉(zhuǎn)換和顯示幾種不同的信號。cc4511提供了16引線多層陶瓷雙列直插（d）、熔封陶瓷雙列直插（j）、塑料雙列直插（p）和陶瓷片狀載體（c）4種封裝形式。（1）其引腳功能如下：bi：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)bi=0(lt為1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。lt：3腳是測試輸入端，當(dāng)lt=0時(shí)，則不論其它輸入狀態(tài)為何，譯碼輸出全為1，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞

15、。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時(shí)的數(shù)值。a、b、c、d分別4511的輸入端。qa、qb、qc、qd、qe、qf、qg分別為4511的譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。它的邏輯功能如表3-2表所示。引腳圖如圖3-2所示。圖3-2cc4511引腳圖（2）cc4511的功能表通過了解cc4511的輸入輸出狀態(tài)來確定編碼的信號使之能夠在數(shù)碼管上能夠正確的顯示搶答選手的編號，具體見表3-1所示。表3-1cc4511邏輯功能表3.2鎖存譯碼顯示電路3.2.1電路的設(shè)計(jì)及工作原理1鎖存譯碼顯示電路原理圖如圖3-3所示：圖3-3鎖存譯碼

16、顯示電路2電路的工作原理：它是由4511和二極管d17.d18以及三極管npn，電阻和顯示數(shù)碼管，和排阻組成。這部分電路的功能有兩個(gè)：一是鎖存優(yōu)先搶答者的編號，送給譯碼顯示電路，顯示出該搶答者的編號；二是使其他選手隨后的按鍵操作無效。并且在優(yōu)先搶答者回答完畢時(shí)，必須由主持人復(fù)位與清零，使其顯示器重新顯示為0，方可進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)某一搶答選手按下?lián)尨疰I時(shí)在4511的輸入端輸入相應(yīng)的地址碼從abcd端輸入經(jīng)bcd轉(zhuǎn)換后譯碼出qaqg使數(shù)碼管顯示選手號同時(shí)將顯示的選手號經(jīng)過4511qb、qd、qd到達(dá)三極管的基極和二極管的陽極控制vd18、vd17、npn的導(dǎo)通和截至輸出的信號送到4511的le腳

17、當(dāng)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。此時(shí)完成了鎖存的功能。當(dāng)按下鍵1時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、0、0、1，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、1、1、1、1、1、0，使數(shù)碼管顯示“1”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵2時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、0、1、0，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、0、1、1、0、1、1，使數(shù)碼管顯示“2”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵

18、0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵3時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、0、1、1，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、1、1、1、0、0、1，使數(shù)碼管顯示“3”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵4時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、1、0、0，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為0、1、1、0、0、1、1，使數(shù)碼管顯示“4”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵5時(shí)

19、，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、1、0、1，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、0、1、1、0、1、1，使數(shù)碼管顯示“5”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵6時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、1、1、0，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為0、0、1、1、1、1、1，使數(shù)碼管顯示“6”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵7時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為0、0、0、1

20、，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、1、1、0、0、0、0，使數(shù)碼管顯示“7”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)按下鍵8時(shí)，4511的輸入端d、c、b、a分別為1、0、0、0，通過4511譯碼后，輸出端qg、qf、qe、qd、qc、qb、qa分別為1、1、1、1、1、1、1，使數(shù)碼管顯示“8”。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制復(fù)位鍵0，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。3.2.2元器件的介紹1三極管介紹三極管如圖3-4所示：圖3-4三極管pnp和npn2三極管的功能：（1）三極管的輸

21、出特性曲線：三極管有截止、飽和、放大三種工作狀態(tài)，對應(yīng)這三種工作狀態(tài)，可把三極管的輸出特性曲線簇分為三個(gè)區(qū)域，如圖（3-5）所示：截止區(qū)即ib0這根曲線以下的陰影部分。三極管截止的條件是，集電結(jié)與發(fā)射結(jié)都處于反向偏置狀態(tài)。從圖中我們看到，當(dāng)ib0時(shí)，ic0，此時(shí)的ic叫穿電流iceo，而且iceo很小，它不受基極控制，與放大無關(guān)。因此截止?fàn)顟B(tài)的特征是ib0、ic0、uceugb2相當(dāng)于集電結(jié)發(fā)射結(jié)之間斷開，三極管失去放大作用。飽和區(qū)即曲線左側(cè)的陰影區(qū)，包括曲線的上升和彎曲部分。三極管飽和的條件是，集電結(jié)與發(fā)射結(jié)都處于正向偏置狀態(tài)。飽和的特征是，uce很低（即uceube）ic不受ib控制，相當(dāng)

22、于集電結(jié)發(fā)射結(jié)之間短路接通，三極管也失去放大作用。當(dāng)uceube時(shí)，稱為深度飽和。由于集電結(jié)正偏，其內(nèi)電場很弱，對到達(dá)基區(qū)的電子吸引力不大，這時(shí)即使增ib，ic也幾乎不增大，此時(shí)各線靠攏，表示ic不受ib影響。而ic受uce影響很大，uce稍有增大，從基區(qū)到集電區(qū)的電子也增加，因此ic隨uce增大而增大，這就是曲線的上升部分。當(dāng)uceube時(shí)，集電結(jié)處于零偏置，各曲線在這時(shí)開始彎曲，稱為臨界飽和。飽和時(shí)的集電極電流ic=ugb2/urc，由外電路參數(shù)ugb2和urc決定。飽和狀態(tài)時(shí)的uce叫飽和壓降uces，晶體管手冊上一般列出在某個(gè)條件下的飽和壓降uces，如3dg130c在ic300毫安時(shí)

23、，uces0.8伏。一般npn型小功率硅管的uces取0.3伏（對pnp鍺管取0.1伏），大功率硅管在大電流工作時(shí)，uces將大于1伏。有關(guān)三極管飽和與截止?fàn)顟B(tài)的運(yùn)用，我們在后面的數(shù)字電路中還要討論。放大區(qū)指飽和區(qū)和截止區(qū)所夾的中間部分，特性曲線是一組間距近似相等的平行直線簇。三極管放大的條件是，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。當(dāng)uce大于某一數(shù)值（約1伏）后，集電結(jié)電場已足夠強(qiáng)，使發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子絕大部分到達(dá)集電區(qū)。因此，在放大區(qū)，當(dāng)ib一定時(shí)，ic基本不隨uce變化，即ic與uce基本無關(guān)，這稱為三極管的恒流特性。ic主要由ib控制，ib每增加一定數(shù)量，特性曲線就向上移一次，ic的變化比ib

24、的變化大得多，即icib，這正是三極管的放大作用。利用輸出特性曲線，只要知道三極管的ib、ic、uce三個(gè)數(shù)值中的兩個(gè)，就能很方便確定另一個(gè)數(shù)值。若以實(shí)際工作時(shí)的uce作垂線，就能算出基極電流變化值為ib時(shí)，集電極電流的變化值ic，從而計(jì)算出三極管電流放大系數(shù)。曲線越平坦，間距越均勻，表明三極管的放大線性越好，顯然，在相同的ib下.ic越大值越高。三極管除了有對電流放大作用外,還有開關(guān)作用(即通、斷作用),當(dāng)基極加上正偏壓時(shí),npn型三極管即導(dǎo)通處于飽和狀態(tài)及燈會亮,反之,三極管就不導(dǎo)通。圖3-5三極管的輸出特性曲線2七段共陰顯示數(shù)碼管七段共陰顯示數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-6所示：圖3-6七段共陰

25、顯示數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能介紹：led數(shù)碼管根據(jù)led的接法不同分為共陰和共陽兩類，將多只led的陰極連在一起即為共陰式，而將多只led的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當(dāng)然，led的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。在此設(shè)計(jì)中采用共陰數(shù)碼管。3.3報(bào)警電路3.3.1電路的設(shè)計(jì)及工作原理1報(bào)警電路原理圖如圖3-7所示：圖3-7報(bào)警電路2電路的工作原理：電路組成：由二極管d13-d16,q1,q5,q4,r9,r11,r10,c1,c2,以及蜂鳴器s1和型號為ne555組成。cc4511在進(jìn)行對選手編碼的同時(shí)，電平信號經(jīng)過d13d

26、16給ne555提供一個(gè)脈沖信號，加到ne555的電源端，控制電平的輸出，在ne555定時(shí)器的3腳（輸出端）接揚(yáng)聲器。當(dāng)有人搶答時(shí)脈沖信號加到ne555定時(shí)器電源端，控制揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。聲響時(shí)間約為2s的“尖叫”聲。通過改變r(jià)11阻值，c1的容量來改變揚(yáng)聲器的發(fā)出聲音。3報(bào)警電路可分成兩部分：（1）ne555振蕩電路如圖3-8所示：圖3-8 振蕩電路工作原理：由以上的電路可得連接的電路組成了一個(gè)振蕩器產(chǎn)生，只要有電平提供給ne555就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號提供給揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。（2）電源控制電路如圖3-9所示：圖3-9 電源控制電路工作原理：若有人搶答則從四只二極管輸出的高電平接入q1的基極，電源v

27、1經(jīng)過q3使之導(dǎo)通加入q4的基極q4是開關(guān)管從發(fā)射極輸出的電壓約為5v提供給ne555芯片使之產(chǎn)生脈沖驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作發(fā)出聲響。3.3.2元器件的介紹1ne555的芯片介紹ne555內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-10所示：圖3-10ne555內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理：555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器c1和c2、基本rs觸發(fā)器、放電三極管td和緩沖反相器g4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7v）可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，

28、在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時(shí)，經(jīng)0.01f的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管td導(dǎo)通，外接電容元件通過td放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1v3v，輸出電流可達(dá)200ma，因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5v18v范圍內(nèi)使用。555定時(shí)器工作時(shí)過程分析如下：5腳經(jīng)0.01f電容接地，比較器c1和c2的比較電壓為：ur1=2/3vcc、ur1=1/3vcc。當(dāng)vi12/3vcc，vi21/3vcc時(shí)，比較器c1輸出低電平，比較器c2輸出高電平，基本rs觸發(fā)器置0，g3輸出高電平，放電三極管td

29、導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。當(dāng)vi12/3vcc，vi21/3vcc時(shí)，比較器c1輸出高電平，比較器c2輸出高電平，基本rs觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不來。當(dāng)vi12/3vcc，vi21/3vcc時(shí)，比較器c1輸出低電平，比較器c2輸出低電平，基本rs觸發(fā)器兩端都被置1，g3輸出低電平，放電三極管td截止，定時(shí)器輸出高電平。當(dāng)vi12/3vcc，vi21/3vvcc時(shí)，比較器c1輸出高電平，比較器c2輸?shù)碗娖?，基本rs觸發(fā)器置1，g3輸出低電平，放電三極管td截止，定時(shí)器輸出高電平2蜂鳴器按工作原理分類:按工作原理的不同，揚(yáng)聲器主要分為電動(dòng)式揚(yáng)聲器、電磁式揚(yáng)聲器、靜電式揚(yáng)聲器和

30、壓電式揚(yáng)聲器等。第四章整機(jī)電路4.1整機(jī)電路原理圖由以上各單元電路組成整機(jī)電路如圖4-1所示：圖-1整機(jī)電路原理圖4.2整機(jī)電路的工作原理接通電源，譯碼器4511，4腳是消隱輸入控制端bi，bi=0(lt=1)則不管其它輸入狀態(tài)如何，7段數(shù)碼管處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)據(jù)，處于工作狀態(tài)，等待選手搶答。比賽開始前，無人按下按鍵，這時(shí)電路不工作。當(dāng)主持人宣布搶答開始后，若有選手搶答，如5號選手首先按下按鍵，則該低電平信號立即送到譯碼器4511的信號輸入端（abcd）進(jìn)行編碼0101，進(jìn)行bcd轉(zhuǎn)換，在qa到qg輸出信號輸出1101101。5號選手的開關(guān)信號通過4個(gè)二極管產(chǎn)生一個(gè)電平輸出，作為5

31、55定時(shí)器的一個(gè)輸入端信號，蜂鳴器發(fā)出聲響。另一路信號送給鎖存電路進(jìn)行所存，由4511的功能可能可得輸出的信號為1101101，使三極管能夠?qū)ǎ盘柦?jīng)過發(fā)射極到地。此時(shí)二極管d17也導(dǎo)通電平輸入4511的5腳（le）腳，產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖由4511的功能可知，當(dāng)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)的狀態(tài)，論輸入端為何種狀態(tài)，輸出端都一直保持原狀態(tài)，即完成鎖存的功能。也就是說當(dāng)5號選手搶答之后，其他選手按鍵無效。另外，電路中復(fù)位開關(guān)s與譯碼器4511的bi端相連，低電平有效，所以當(dāng)主持人按下復(fù)位開關(guān)后電路復(fù)位。圖中的s開關(guān)也是起清除作用，使顯示器重新顯示為0。所以當(dāng)一輪

32、搶答結(jié)束后，必須由主持人按下復(fù)位開關(guān)使電路復(fù)位后，方可再次搶答。第五章仿真與調(diào)試5.1proteus的介紹proteus軟件是來自英國labcedter electronics公司的eda工具軟件proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它eda工具一樣的原理布圖、pcb自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)

33、開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是proteus lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優(yōu)惠。proteus組合了高級原理布圖、混合模式spice仿真,pcb設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被電子世界在其對pcb設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品“the route to pcb cad”。proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的vsm技術(shù),用戶可以對基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如led/lcd、鍵盤、rs232終端等動(dòng)態(tài)

34、外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊：個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的isis原理布圖工具；prospice混合模型spice仿真； ares pcb設(shè)計(jì)。prospice 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展proteus vsm:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，leds甚至lcd顯示cpu模型。proteus(海神)的isis是一款labcedter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和ic，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。軟件的特點(diǎn)：全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具

35、有明顯的優(yōu)勢。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs-232動(dòng)態(tài)仿真、1c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各種外圍芯片。支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和spice分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真51、avr、pic。proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)cpu的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫