電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)：電子骰子

《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)：電子骰子》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)電子骰子姓名：學(xué)號(hào)：小組成員：班級(jí)：指導(dǎo)老師：一、課程設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)主要是配合《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》理論課程而設(shè)置的一門實(shí)踐性課程，起到鞏固所學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。二、電子骰子功能設(shè)計(jì)要求(1)用1個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字1~6，表示骰子的點(diǎn)數(shù)。(2)有一個(gè)按鍵，按下之后數(shù)碼管的數(shù)字以0.5秒的時(shí)間間隔變化，松開(kāi)按鍵5秒后，數(shù)字停止變化。(3)要保證出現(xiàn)的數(shù)字序列是隨機(jī)的。(4)不能使用可編程器件實(shí)現(xiàn)。三、設(shè)計(jì)方案比較積分運(yùn)算電路（控制

2、電壓變化）電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路（壓控振蕩器）JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)1-6隨機(jī)數(shù)數(shù)碼顯示器l設(shè)計(jì)方案1（仿真軟件Multisim10）在發(fā)現(xiàn)用單穩(wěn)態(tài)很難達(dá)到延遲和頻率變化的效果后，而且壓控振蕩電路的輸入不能直接用電壓幅度（伏值）可變的交流電壓源。于是我們換思路思考，決定把５５５壓控振蕩器換成另一壓控振蕩電路，即電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路（參考模電P466電路）。該壓控振蕩器由一個(gè)積分電路和一個(gè)滯洄比較器組成。原理：利用積分運(yùn)算電路輸出電壓的變化去控制壓控振蕩器輸出頻率的變化（開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后脈沖波頻率漸漸變?。瑪?shù)碼顯示計(jì)數(shù)頻率漸漸變慢。

3、當(dāng)經(jīng)過(guò)5到10秒的時(shí)間后，電壓達(dá)到一定值時(shí)，也就是說(shuō)超過(guò)壓控振蕩器可控電壓范圍后，振蕩器失效，計(jì)數(shù)停止。從而就實(shí)現(xiàn)了電子骰子的功能要求。但是在Multisim仿真過(guò)程中，遇到了問(wèn)題。單獨(dú)仿真積分電路時(shí)輸入直流，輸出也是直流，幅值沒(méi)有變化，這與理論不符，說(shuō)明在Multisim中仿真不出我們想要的結(jié)果。在Multisim仿真中，電壓—頻率轉(zhuǎn)換（壓控振蕩器），可以仿真出來(lái)脈沖波，問(wèn)題是它的脈沖波略有失真，并沒(méi)有比我們先前使用的555壓控振蕩器的脈沖波的波形好看，所以這個(gè)方案無(wú)法用Multisim仿真軟件實(shí)現(xiàn)。該方案理論

4、上是可以實(shí)現(xiàn)的，但是可能是Multisim仿真軟件自身存在著問(wèn)題，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)。l設(shè)計(jì)方案2（仿真軟件multisim10）JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)1-6數(shù)字隨機(jī)四段數(shù)碼顯示管555壓控振蕩電路積分運(yùn)算電路（含開(kāi)關(guān)）經(jīng)過(guò)方案1的仿真失敗后，我們用multisim10重新仿真。該方案采用方案2的相似的原理。前面說(shuō)過(guò)555振蕩器仿真的波形比電壓—頻率轉(zhuǎn)換器的波形好，所以在這個(gè)方案中，我們使用555壓控振蕩器。（1）隨機(jī)部分：由于要實(shí)現(xiàn)六個(gè)數(shù)字的隨機(jī)變化，同時(shí)又要滿足翻轉(zhuǎn)一次的可能，因此我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候在卡諾圖的左側(cè)畫出了兩個(gè)快速

5、變化的信號(hào)X和Y，這兩個(gè)信號(hào)的變化很快的時(shí)候就可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)信號(hào)的顯示，同時(shí)這兩個(gè)信號(hào)我們使用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，這不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的輸入，同時(shí)可能出現(xiàn)誤差產(chǎn)生的隨機(jī)。（2）實(shí)際需要：考慮到實(shí)際中，人們玩的都是三個(gè)骰子，于是我們?cè)O(shè)計(jì)了三個(gè)骰子，因此需要每個(gè)骰子都需要1中所提到的隨機(jī)信號(hào)，因此我們使用3個(gè)信號(hào)源（555定時(shí)器）的3種組合來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入。（3）驅(qū)動(dòng)部分：由于我們使用了555定時(shí)器驅(qū)動(dòng)三個(gè)JK觸發(fā)器，即用555定時(shí)器的OUT端口輸出時(shí)鐘脈沖給JK觸發(fā)器的CLK端口，因此將積分電路的輸出端接在555電路的VC

6、C端，由于經(jīng)過(guò)測(cè)試，該555定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)電壓大約為2.4V左右，因此，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電容放電，直到VCC端電壓低于2.4V時(shí)，該電壓無(wú)法驅(qū)動(dòng)555定時(shí)器，因此555定時(shí)器停止發(fā)送0.5秒脈沖信號(hào)，所以數(shù)碼管也停止了顯示（如下圖所示）。比較這兩個(gè)方案，明顯方案2能夠最好的實(shí)現(xiàn)電子骰子要求的功能，且電路也相對(duì)較簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)；元器件易于尋找，方便做成實(shí)物電路板；理論原理與實(shí)際仿真結(jié)果幾乎一致，是個(gè)很好的設(shè)計(jì)方案。采用multisim10軟件仿真容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)果與我們所要求的一致，能很好的完成題目所要求的功能。四、電路設(shè)計(jì)

7、及理論分析1、電路基本原理：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，由于電容“隔直”，積分電路中與電容并聯(lián)的電阻起主要作用，此時(shí)積分電路相當(dāng)于一個(gè)反相比例運(yùn)算電路，使輸入輸出電壓成一定比例，限定了輸出電壓的大小。同時(shí)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，為了能在1秒之內(nèi)快速充電使數(shù)字開(kāi)始變化，我們?cè)O(shè)定積分器的直流電壓為-8V，該積分運(yùn)算電路中，由于集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)R4接地,有“虛地”。由輸出公式可知，當(dāng)輸入為直流信號(hào)時(shí)，輸出電壓的幅值隨時(shí)間變大而變大，且電壓幅值與時(shí)間呈直線關(guān)系。而在實(shí)用電路中，為了防止低頻信號(hào)增益過(guò)大，常在電容上并聯(lián)一個(gè)電阻加以限制，同時(shí)該

8、電阻可以很好的控制放點(diǎn)時(shí)間，為了達(dá)到要求的5秒停止數(shù)字變化，可以利用數(shù)學(xué)比例關(guān)系求的當(dāng)電阻與電容分別為20K和200UF的時(shí)候電容放點(diǎn)時(shí)間為5秒。2、積分型電路設(shè)計(jì)及分析，如下圖：該積分運(yùn)算電路中，由于集成運(yùn)放的同相輸入端通過(guò)R接地,有“虛地”。由輸出公式可知，當(dāng)輸入為直流信號(hào)時(shí)，輸出電壓的幅值隨時(shí)間變大而變大，且電壓幅值與時(shí)間呈直線關(guān)系。而在實(shí)用電路中，為了防止低頻信號(hào)