四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)
3.2 锁存译码显示电路
3.2.1 电路的设计及工作原理
1．锁存译码显示电路原理图如图3-3所示：
图3-3 锁存译码显示电路
2．电路的工作原理：
它是由4511和二极管D17.D18以及三极管NPN，电阻和显示数码管，和排阻组成。这部分电路的功能有两个：一是锁存优先抢答者的编号，送给译码显示电路，显示出该抢答者的编号；二是使其他选手随后的按键操作无效。并且在优
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先抢答者回答完毕时，必须由主持人复位与清零，使其显示器重新显示为0，方可进行下一轮抢答。
当某一抢答选手按下抢答键时在4511的输入端输入相应的地址码从ABCD端输入经BCD转换后译码出QA~QG使数码管显示选手号同时将显示的选手号经过4511QB、QD、QD到达三极管的基极和二极管的阳极控制VD18、VD17、NPN的导通和截至输出的信号送到4511的LE脚当LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。此时完成了锁存的功能。
当按下键1时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、0、0、1，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、1、1、1、1、1、0，使数码管显示“1”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键2时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、0、1、0，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、0、1、1、0、1、1，使数码管显示“2”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键3时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、0、1、1，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、1、1、1、0、0、1，使数码管显示“3”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键4时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、1、0、0，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为0、1、1、0、0、1、1，使数码管显示“4”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键5时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、1、0、1，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、0、1、1、0、1、1，使数码管显示“5”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键6时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、1、1、0，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为0、0、1、1、1、1、
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1，使数码管显示“6”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键7时，4511的输入端D、C、B、A分别为0、0、0、1，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、1、1、0、0、0、0，使数码管显示“7”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
当按下键8时，4511的输入端D、C、B、A分别为1、0、0、0，通过4511译码后，输出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分别为1、1、1、1、1、1、1，使数码管显示“8”。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制复位键0，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
3.2.2 元器件的介绍
1．三极管介绍
三极管如图3-4所示：
图3-4 三极管PNP和NPN
2．三极管的功能：
（1）三极管的输出特性曲线：三极管有截止、饱和、放大三种工作状态，对应这三种工作状态，可把三极管的输出特性曲线簇分为三个区域，如图（3-5）所示：
截止区即IB＝0这根曲线以下的阴影部分。三极管截止的条件是，集电结与发射结都处于反向偏置状态。从图中我们看到，当IB＝0时，IC≠0，此时的IC叫穿电流ICEO，而且ICEO很小，它不受基极控制，与放大无关。因此截止状态的特征是IB≤0、IC≈0、UCE≈UGB2相当于集电结－发射结之间断开，三极管失去放大作用。
饱和区即曲线左侧的阴影区，包括曲线的上升和弯曲部分。三极管饱和的条件是，集电结与发射结都处于正向偏置状态。饱和的特征是，UCE很低（即UCE≤UBE）IC不受IB控制，相当于集电结－发射结之间短路接通，三极管也失去放大作用。
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当UCE＜UBE时，称为深度饱和。由于集电结正偏，其内电场很弱，对到达基
区的电子吸引力不大，这时即使增IB，IC也几乎不增大，此时各线靠拢，表示IC不受IB影响。而IC受UCE影响很大，UCE稍有增大，从基区到集电区的电子也增加，因此IC随UCE增大而增大，这就是曲线的上升部分。当UCE＝UBE时，集电结处于零偏置，各曲线在这时开始弯曲，称为临界饱和。饱和时的集电极电流Ic=Ugb2/URc，由外电路参数Ugb2和URc决定。饱和状态时的UCE叫饱和压降UCES，晶体管手册上一般列出在某个条件下的饱和压降UCES，如3DG130C在IC＝300毫安时，UCES≤0.8伏。一般NPN型小功率硅管的UCES取0.3伏（对PNP锗管取－0.1伏），大功率硅管在大电流工作时，UCES将大于1伏。有关三极管饱和与截止状态的运用，我们在后面的数字电路中还要讨论。
放大区指饱和区和截止区所夹的中间部分，特性曲线是一组间距近似相等的平行直线簇。三极管放大的条件是，发射结正偏，集电结反偏。当UCE大于某一数值（约1伏）后，集电结电场已足够强，使发射区扩散到基区的电子绝大部分到达集电区。因此，在放大区，当IB一定时，IC基本不随UCE变化，即IC与UCE基本无关，这称为三极管的恒流特性。IC主要由IB控制，IB每增加一定数量，特性曲线就向上移一次，IC的变化比IB的变化大得多，即ΔIC＝βΔIB，这正是三极管的放大作用。利用输出特性曲线，只要知道三极管的IB、IC、UCE三个数值中的两个，就能很方便确定另一个数值。若以实际工作时的UCE作垂线，就能算出基极电流变化值为ΔIB时，集电极电流的变化值ΔIC，从而计算出三极管电流放大系数β。曲线越平坦，间距越均匀，表明三极管的放大线性越好，显然，在相同的ΔIB下.ΔIC越大β值越高。三极管除了有对电流放大作用外,还有开关作用(即通、断作用),当基极加上正偏压时,NPN型三极管即导通处于饱和状态及灯会亮,反之,三极管就不导通。
图3-5 三极管的输出特性曲线
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七段共阴显示数码管内部结构如图3-6所示：
2．七段共阴显示数码管
图3-6 七段共阴显示数码管内部结构
功能介绍：
LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。
以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。在此设计中采用共阴数码管。
3.3 报警电路
3.3.1 电路的设计及工作原理
1．报警电路原理图如图3-7所示：
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