4与非门4011特性及应用_触摸开关_触发报警器.pdf
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电子制作 2009 年第 7 期
◆ 李 岗
4 与非门 4011特性及应用
编者按:数字集成电路有门电路,如非门(反相器)、与门、与非门、或门、或非门、异或门,还有其他
的电路如触发器、计数器、锁存器、译码器等。数字集成电路通常用 DI P 封装,其外接电路一般有 8 脚、14
脚、16 脚、20 脚、24 脚;其中有两个脚接电源,其中一个是 Vdd,接电源的正极;一个是 Vss,接电源的负
极。学习数字电路的最好方法是通过各种电路的实验、制作,进而认识和掌握它们的应用。从本期开始,
将通过实验项目讲解,非门、与非门计数器等数字电路的应用。
——触摸开关·触发报警器
一、四与非门集成电路 4011 特性
1. 4011 管脚接线图
每个 4011 内有 4 个相互独立的与非门电路,
它的内部结构和管脚图如图 1 所示。
2. 4011 逻辑运算特性
4011 每个与非门有两个输入端,一个输出端。
只有当两个输入端同时输入高电位,输出端才能输
出低电位;只要有一个输入端输入低电位,则输出端
输出高电位。4011 逻辑运算的真值表如下。
从表中不难看出,当其中一个输入端(A)为高
电平时,另一个输入端(B)与输出端(Y)就是一个非
门电路。而当一个输入端为低电平时,不论另一个输
入端的电位如何变化,其输出端被锁定为高电平不
变。
二、“BB 机”讯响器
1. BB 机讯响器电路
电路图如图 2 所示,该电路可以产生类似 BB
机的“嘀嘀嘀、嘀嘀嘀……”的叫声。
2. 电路原理
电路利用 4011 与非门特性,组成了两个可控
多谐振荡器。电路中与门 1 的 13 脚有一个下拉电
阻 R1,将该端电位控制在低电平;此时,门 1 的输出
恒为高电平,门 1、2 组成的多谐振荡器不能工作。
门 2 输出低电平,控制门 3、4 组成的振荡器不工
作。门 3 输出高电平(图中 A 点),门 4 输出低电平
图 1
输入 输出
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
图 2
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2009 年第 7 期电子制作
(图中 B 点)。蜂鸣器驱动三极管 9012 的基极接在
A点,为高电平;9012 输出电流为零,蜂鸣器不发
声。
当接在 13 脚端的按钮 AN 被按下时,该脚电位
为高电平,此时该与非门为一个非门,则与非门 1、2
组成的振荡器产生振荡脉冲,周期约为 3 秒钟;在
每个振荡周期内,门 2 的输出信号一半为高电平,
一般为低电平。
从电路可以看出,门 3、4 组成的振荡器是受到
门 2 输出的脉冲信号控制的。当门 2 输出低电平
时,门 3、4 组成的振荡器停振。当门 2 输出脉冲信
号时,只有在门 2 输出的脉冲为正半周时,门 3、4
振荡器才产生振荡,输出周期为 0.4s 的脉冲信号;
这个振荡过程大约持续 1.5s 钟。在门 2 输出负半周
信号时,门 3、4 振荡器停止工作。
每当门 3 输出振荡信号时,可推动由三极管
9012 驱动的蜂鸣器发出间断的鸣叫声。这样只要按
下按钮 AN 并保持不动,电路就发出类似 BB 机的
叫声。
三、触发报警器
1. 电路介绍
作品的功能是触发开关被开启后,报警器产生
鸣叫,提醒人注意;该鸣叫直到有人按下解除开关
AN 后才停止。电路图图 3 所示。
2. 触发报警器的工作原理
该电路的发声部分与 BB 机讯响器原理相同。
这里主要介绍由门 1、门 2 组成的控制电路。电路中
门 1 和门 2 的两个输入端并联,组成了两个普通的
非门电路。由门 1、2 组成一个“电平自锁”电路;门 1
输出端直接与门 2 的输入端相连,门 2 的输出端通
过电阻 R2 与门 1 的输入端相连。这样,当门 1 的输
入端得到一个高电平的外来控制信号,则输出低电
平到门 2 的输入端;门 2 的输出端输出高电平。这
个高电平通过电阻 R2 输出到门 1 的输入端。如果
门 1 的输入端外来的控制信号消失,门 1 的输入端
仍然保持为高电平;门 1、门 2 的输出状态仍然保持
不变,门 2 的输出端仍然保持为高电平。反之,当门
1 的输入端得到一个低电平的控制信号,则该电路
门 2 的输出端就会变成低电平并保持不变。
接在门 1 输入端的触发开关的另一端与电源
正极相连;解除开关的一端接在门 1 的输入端,另
一端与地相连。这样,当触发开关被启动后,门 1 的
输入端得到一个高电平信号,门 2 输出高电平并保
持高电平;控制后面的报警讯响器工作,发出声音及
灯光报警信号。按动解除开关后,门 2 输出低电平,
门 3 输出高电平,门 4 输出低电平,报警器停止报
警,并进入下一轮的报警准备状态。如果按下解除开
关后报警器停止报警,而松开该开关后报警器恢
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