电子幸运转盘设计

西安电子科技大学《数字电子技术》课程设计题目电子幸运转灯设计学生姓名申开军专业班级光电133班学号院（系）物理与材料工程学院指导教师完成时间2016年7月8日目录1课程设计的目的……………………………………………………12课程设计的任务与要求…………………………………………23设计方案与论证……………………………………………………33.1方案设计…………………………………………………33.2方案论证…………………………………………………44设计原理及功能说明……………………………………………55单元电路的设计……………………………………………………56硬件的制作与调试……………………………………………………57总结…………………………………………………………………10参考文献…………………………………………………………………15附录1：总体电路原理图……………………………………………18附录2：元器件清单…………………………………………………191课程设计的目的根据电子幸运转盘的功能要求，将电路划分为四个单元功能模块，即时钟信号发生模块、译码驱动LED数码管显示模块、十进制计数模块和开关等逻辑控制。3.1方案设计本电路由555成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器／脉冲分配器组成。10颗发光二极管模拟幸运物，当按下启动键1秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终随机停止于某颗灯上。可以将每颗灯旁边标上幸运物品作为摇奖器。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5V，也可以采用3节1.5V电池供电。电子幸运转盘设计方框图如图3-1所示。图3-1电子幸运转盘系统方框图按钮式启动开关电容式放点计时器555集成电路多谐振荡器4017集成电路十进制计数器发光二极管1-10显示3.2方案论证4设计原理及功能说明4.1电路设计原理脉冲产生器由NE555及外围元件构成多谐振荡器，当按下按键S1时Q1导通，NE555的3脚输出脉冲，则CD4017的10个输出端轮流输出高电平驱动10只LED轮流发光。松开按键后，由于有电容C1的存在，Q1不会立即截止，随着C1两端电压的下降，Q1的导通程序逐渐减弱，3脚输出脉冲的频率变慢，LED移动频率也随之变慢。最后当C1放电结束后。Q1截止，NE555的3脚不再输出脉冲，LED停止移动。一次“开奖”过程就这样完成了。R2决定LED移动速度，C1决定等待“开奖”的时间。4.2功能说明5单元电路的设计5.1CD4017与NE555的原理5.1.1CD4017工作原理CD4017是一个十进制数集成电路，是十进制计数器／脉冲分配器，它的内部由计数器及译码器两部分组成。16脚以及8脚分别为正负极电源接脚，可在3-18V下工作。14是时钟脉冲输入端，每当输入由低电位（约0V）转高电位时令输出端依次序轮流输出高电位。13端是时钟脉冲控制端，一般接低电位，若接高电位会使14端暂停作用。15端是置零端，一般接零电位，若接高单位则是输出置零，即Q0输出端永远为高单位，12端是进位端，用来接下一个十进计数器，变成双位计数器，本电路不用，故空接。CD4017的内部结构图如图所示。5.1.2NE555工作原理555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V-3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V-18V范围内使用。NE555的内部电路如图所示。5.2CD4017与NE555在电路中的作用在CD4017的14端接上一脉冲产生器便可成为电子幸运转盘。脉冲产生器是一个用计时器集成电路555设计而成的无稳态多谐波振荡器，产生高低变化不停的方形脉冲波。当按一下按钮式开关时，C1会及时充电至电源电压9V，此电压经晶体管（TR）缓冲放大器后施加在IC2555无稳态多谐波振荡器的重置端上，令其开始震荡，在第三端输出方波脉冲。当按钮式开关放开后，C1会经R1放电，其电压徐徐下降，IC3第4端的电压变得很低，令震荡停止，第三端停止输出方波脉冲。6硬件的制作与调试7总结通过这次电子作品的制作使我们的专业技能得到了很大的锻炼和提高。在电子作品制作的过程中。从基本元器件的认识到焊接技术的练习，再到产品设计，在每一步的操作过程中，都学到很多新的知识。通过制作将理论知识和时间相结合，从而深刻的理解理论知识，扩展了对理论知识应用的理解并更进一步地熟悉了电子制作的设计过程和应该注意的细节。首先，通过这次电子制作的实训。我们要对所做的作品的原理和所用到的元器件的工作原理和用法做了深入的了解。因此在实训中我对集成芯片555，4017的原理更加深入和应用更加熟悉了。同时我们所做的电子作品电子幸运转盘的构成和工作原理都有了相应的理解。其次，在电子作品制作过程中无疑要用到相应的设计软件，同时也要做作品的PCB板的制作与焊接。因此在实训中使我对电子设计与仿真软件的使用更加的熟悉与灵活了。还有焊接的接点有要比之前有了很大的提高，减少了虚焊等焊接点的数量。电子作品的制作不仅仅锻炼了自己的实践能力，并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品上的逻辑思维，知道了要设计一个产品需要什么必备条件和设计产品时候的逻辑步骤。因此，这样的电子作品的制作的实训，将会很好的扩展我们得思维能力，将学习的理论与与实践相结合，作品制作与生活相结合，做出对社会和生活有的产品来。最后，要感谢指导老师在电子作品制作实训中的精心指导和帮助。参考文献[1].邱关源.《电路》（第五版）高等教育出版社[2].杨全科.《模拟电子技术基础》高等教育出版社[3].阎石.《数字电子技术基础》(第五版)高等教育出版社[4].伊仕.《电工电子工程基础》华中科技大学出版社附录1：总体电路原理图附录2：元器件清单序号名称型号规格数量1电阻1.2K22电阻470K23电容10314电容47Uf15电容100uF16LEDF5红发红107三极管901418轻触开关6*6*1319IC座8PIN110IC座16PIN111集成电路NE555112集成电路CD4017113PCB板PY70*90mm114导线若干