电子骰子制作

电子技术课程设计总结报告课题名称：电子骰子套件制作专业：电气工程及其自动化班级：12级电气本科二班学号：1201232044姓名：郭亮指导教师：裴建良摘要................................................................................................................................2第一章设计指标...........................................................................................................31.1设计题目..........................................................................................................31.2设计任务和要求..............................................................................................41.3设计原理..........................................................................................................4第二章系统方案...........................................................................................................52.1系统模块及框图.............................................................................................52.2单元电路设计.................................................................................................62.2.1秒基准信号发生器..............................................................................62.2.2计数器..................................................................................................82.2.3数码显示............................................................................................112.2.3校时切换电路......................................................错误!未定义书签。2.2.3校时切换电路......................................................错误!未定义书签。2.2.4整体电路图........................................................................................122.2.5部分芯片实际引脚图及功能..............................错误!未定义书签。2.3multisim仿真...............................................................错误!未定义书签。第三章方案总结.........................................................................................................133.1元件清单.......................................................................................................133.2心得体会.......................................................................................................13参考文献：...........................................................................................................14摘要在众多的电视节目及其它媒介上经常可以看到有各种依靠电子技术进行抽奖的活动，因此，随机数的生成有一定的利用的地方。而依靠所学的电子技术知识可以设计一款可以产生一定范围内的随机数的话，可以很好地锻炼和巩固已学到的知识。这样的小作品可以作为抽奖器，也可以当作是日常生活中的骰子使用。这样，只要是按个键就可以很好地产生一个数。免去了以往在掷骰子时经常不小心把骰子碰到地上。而从骰子产生的数的随机性上来说，电子式的更为客观，所以，在电子骰子足够小时，可以很好地代替实物。电路通电时，7只LED会随机显示一个点数，玩家按一下开关S1,7只LED全部变亮，大约几秒后7只LED灯开始闪烁，直至最后显示出稳定的点数。整个一次“掷骰子”的过程结束。第一章设计指标1.1设计题目电子骰子套件1.2设计任务和要求(1)使用逻辑门电路、集成芯片及555定时器等器件完成电子色子的设计。(2)用7个LED灯模拟色子显示1-7点。(3)按下开始按键后，1-7点高速循环，最后逐渐减慢，并停留在一个1-7点上。(4)当将开关闭合的时候，电子骰子随机变化，7个点，在变化过程中，根据设定的功能随机用LED灯亮的个数来表示。(5)对电路进行仿真和调试。1.3设计原理（1）本电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器/脉冲分配器构成。7个发光二极管模拟骰子的点数，当按下按钮1秒以上，骰子上的发光二极管高速循环点亮，之后循环速度越来越慢并最终随机停止于某个点上。C1的数值决定延迟时间，C2的数值决定循环速度。电源供电电压为直流5—12V，也可以用万用表内的9V叠层电池。第二章系统方案2.1系统模块及框图555定时器提供脉冲给CD4017，CD4017接受的脉冲计数，当为六个时，即异步清零，从而骰子显示的数字是由555所产生的脉冲数确定，而脉冲的数量则是电容充电的多少决定。由于脉冲数量的不确定性，故该作品可以满足骰子的功能。图3-1系统框图如图3-1所示，脉冲信号由555定时器连接成的多谐振荡器，计数器部分采用CD4017十进制计数器循环产生数字；显示器采用七个LED灯。脉冲信号计数器LED显示2.2单元电路设计2.2.1NE555内部电路：简化后的电路：555定时器555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。555的应用：555定时器（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；如右图，振荡周期：T=0.7（R1+2R2）C[1]（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。2.2.2计数器CD4017内部电路：时序图：CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)引脚排布图：功能表：2.2.3LED灯随机显示Q3接到了4017的复位端，通过6个输出信号的不同组合构成了电子骰子的不同点数，当按下开关时，4017的输入端置位为低电平，LED灯开始显示，LED灯的显示由各支路的的三极管控制输出，Q2控制D1，Q3控制D6D7，Q4控制D2D4，Q5控制D36。三极管基极高电平时，三极管导通，LED灯不显示。骰子只处理从1~6的数字，但是根据骰子点数的形状需要配置7个LED。通过其中某几个LED发光，表现骰子的点数。图2-1表示LED发光的位置。图2-1电骰子的LED发光组合7个LED的位置分别用a～g字母表示。7个LED发光的所有组合形式计算起来非常多。这里仅把其中发光组合相同的LED进行分组，表2-1是其分组的情况。从这个结构看出可以分成4个组。从图2-2可以看出如果骰子的3，4，5，6点数发光必须要有a和g这两个LED。图2-2LED的发光组合2.2.4整体电路图第三章方案总结3.1元件清单序号名称型号代号数量序号名称型号代号数量1红光管5MMD1-D7712三极管8550Q1Q322电阻10MR1113ICNE555U113电阻3M3R2114ICCD4017U214电阻10KR3-R6415IC座8PU115电阻10KR12-R16516IC座16PU216电阻1KR7117电解电容1U/50VC117电阻470R8-R10318瓷片电容104PC218电阻4M7R11119轻触6X6X5S119接插件XH2.54-2PJ1120PCB板110排针2.54-2PJ1121图纸111三极管8050Q2Q4Q53223.2心得体会课程设计是我们理论实践的基础。从最初的选题，开题到绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复思考，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了NE555触发器的工作原理，熟悉了电骰子的设计步骤，锻炼了我的动手能力，培养了自己独立设计能力。此次课程设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，。本次课程设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析问题，但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己