数电课程设计--随机抽奖系统设计

随机抽奖系统设计一．设计要求：有16位同学参加抽奖，随机的抽出某位同学，将所抽出的同学的号码显示在数码管上。二．题目分析：本设计是关于随机抽奖系统的，我们小组将它大概分为了四个部分，分别是：（1）、产生输入脉冲信号电路（用555定时器构成的多谐振荡器）；（2）、计数器电路，用于产生随机数0—16（CD4510串联）；（3）、译码电路（CD4511）；（4）、显示电路（两个七段共阴极数码管，用于个位和十位）。三．总体方案：脉冲信号电路由555定时器构成的多谐振荡器构成，产生输入脉冲信号给由CD4510串联而成的计数器，从而计数器电路产生随机数0—16（下位计数到9后清零并进位给上位，当计数到16后清零，清零分别由与非门CD4011和74HC21将输出进行反馈，注意：与非门当与门用），再由译码电路（CD4511）驱动数码管显示0-16（两个七段共阴极LED显示器，用于个位和十位），同时CD4511也是锁存器，使数码管暂停在某个随机数。原理框图：四．原理图设计：显示电路（共阴数码管）锁存/译码电路(CD4511）计数器电路(CD4510)脉冲信号(555)电路板正面电路板背面原理图五．各部分定性说明以及定量计算：1、产生脉冲信号电路（555）：注：R1=10Ω,R2=20Ω,C=1µFƒ=1/T=1.43/[(R1+R2)C]=1.43/[(10+20)*1*10-3]=47.67HZ2、计数器电路（CD4510）：CD4510是一组可预设BCD上/下数计数器，具有清除控制功能，清除端R在使用上具有最高优先权，当R=1，则Q不论其它输入为何，其输出QDQcQBQA必皆被清除为0，令R=0，正常计数，在CD4510中，都设有进位输入端Ci及进位输出端Co。以供做串联使用。其功能Ci：进位输入端，当其为1，则clock输入都无效，只有在Ci=0时，clock的正缘触发才能使计数器计Co：进位输出端，平常输出都保持在1，只有在上数计数到9，或下数计数到0时才会变为0输出，以作为进位或借位之准备直到下一个时序信号的正缘输入后才转为1。因此做计数器串联时，需将个位数Ci接地，而将其Co接到十位数计数的Ci中。3、锁存/译码电路（CD4511):CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器。具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动共阴LED数码管。其中abcd为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。4、与非门：CD4011：四2输入；74HC21：两组四输入非门CD4011引脚图74HC21引脚图六．在设计过程中遇到的问题及排除措施：1：调试过程（验证逻辑电路图是否正确）：、用于产生个位随机数0--9的芯片CD4510计数到9时不清零；、两位数码管计数0--19，在16时没有反馈清零。排除措施：、发现与非门CD4011连接的两个输入端是个位芯片CD4510的输出端A、D,即1001，认真思考逻辑电路，发现应该显示9之后在10时清零，即1010，所以CD4011的两个输入端应该连接输出端B，D。、在显示16之后清零即应该计数到17（个位：0111，十位：0001），我们先用的四2输入的与非门CD4011，但是在显示16后总不清零，就把它换成了四输入的与非门74HC21，它的一组四个输入端应该连接个位CD4510的输出端A,B,C和十位的输出端A。2：焊好电路板后调试：接好电源和地线，发现数码管不计数排除措施：用万用表逐一检查每一部分电路是否有短路和断路，发现产生脉冲的555输出端接触不良，我们直接将实验室的脉冲发生器输入50HZ的脉冲，发现数码管正常计数和清零，后来重新焊了555这一块，调试也成功了。七．设计心得体会通过这次随机抽奖的课程设计，我们才把学到的东西与实践相结合。从中对我们学的知识有了更进一步的理解，而且更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课程设计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。各个芯片能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现，各个芯片实现同一个功能的区别。另外，我还渐渐熟悉了ORCAD9.1、multsim10等仿真软件的各个功能，让我体会到了期中的乐趣，还在电脑制作文档的过程中，使我对办公软件有了更进一步的了解和掌握。总而言之,这次课程设计极大的提高我在电子电路方面的各项能力。是我能够在以后的学习中更加熟练的运用知识。不断提高自己的能力。参考文献：[1]郭荣佐，数字电子技术基础，北京：科学出版社，2014年6月。[2]百度文库实物制作成绩（50分）课程设计报告成绩（40分）答辩成绩（10分）总成绩备注方案实物制作实物效果方案论证设计计算、绘图、元器件选型报告格式原理讲述问题回答本科课程设计专用封面设计题目：随机抽奖系统设计所修课程名称：数字电子技术课程设计修课程时间：2015年12月20日至12月30日完成设计日期：2015年12月30日评阅成绩：评阅意见：评阅教师签名：年月日____工____学院__2013__级__电气工程及其自动化__专业姓名___陈青清______学号__2013180202______________………………………………（装）………………………………（订）………………………………（线）………………………………