觸摸電子骰子設(shè)計(jì)

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1、鄭州科技學(xué)院《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)題目觸摸電子骰子學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)院（系）電氣工程系指導(dǎo)教師完成時(shí)間2013年3月28日21目錄1課程設(shè)計(jì)目的12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求13設(shè)計(jì)方案與論證13.1方案一13.2方案二34設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明34.1總體設(shè)計(jì)34.2基本功能45單元電路的設(shè)計(jì)45.1CD401745.2NE55596硬件的制作與調(diào)試136.1電路元器件的檢測(cè)136.2電路制作步驟146.3調(diào)試146.4設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法16總結(jié)1821參考文獻(xiàn)19附錄1：總體電路原理圖20附錄2：元器件清單212

2、11課程設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)都是為了將學(xué)過(guò)的電子技術(shù)課程的鞏固，加強(qiáng)獨(dú)立思考的能力，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相統(tǒng)一的目的。通過(guò)繼續(xù)鞏固知識(shí)，將松散的各部分知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)劃，應(yīng)用于一項(xiàng)獨(dú)立的設(shè)計(jì)當(dāng)中。啟發(fā)了創(chuàng)新思想的能力。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求任務(wù)：通過(guò)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)由LED顯示的電子骰子要求：當(dāng)將開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候，電子骰子隨機(jī)變化，從1~6，每隔0.5秒左右變化一次。在變化過(guò)程中，1的相鄰變化狀態(tài)不能是6,2的相鄰變化狀態(tài)不能是5,3的相鄰的變化狀態(tài)不能是4。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，繼續(xù)工作5秒左右停止變化。（提醒：用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，不允許用

3、編程實(shí)現(xiàn)）3設(shè)計(jì)方案與論證3.1方案一主要運(yùn)用到單穩(wěn)態(tài)電路、555壓控振蕩電路、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器、數(shù)碼顯示管以及開(kāi)關(guān)電路。仿真軟件用到multisim。思路：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)：用來(lái)制作延時(shí)開(kāi)關(guān)電路，達(dá)到延時(shí)5秒的功能以及數(shù)字以0.5秒的時(shí)間間隔變化功能。555壓控振蕩電路：該電路輸入是頻率變化的電壓信號(hào)，在電路仿真的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，正脈沖觸發(fā)，暫穩(wěn)態(tài)輸入為‘1’時(shí)，輸出為‘0’；穩(wěn)態(tài)輸入為‘0’，輸出為‘1’21.在輸入端接入一個(gè)脈沖信號(hào)后，雖然有延遲效果，但是即使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，數(shù)字依然會(huì)變化好長(zhǎng)時(shí)間，與要求不符。

4、經(jīng)過(guò)理論分析得出：積分單穩(wěn)態(tài)本身就有一個(gè)脈沖波，不論開(kāi)關(guān)閉合還是斷開(kāi)，單穩(wěn)態(tài)都會(huì)工作，并沒(méi)有真正的停止輸出。方案論證:1、時(shí)鐘信號(hào)源的選擇時(shí)鐘信號(hào)源可采用石英晶體多諧震蕩器和555定時(shí)器。555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字---模擬混合集成電路，能極方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與交換、測(cè)量與控制、家用電器等方面廣泛應(yīng)用。雖然石英晶體多諧振蕩器的諧振頻率很穩(wěn)定，但考慮到仿真的簡(jiǎn)單快捷該設(shè)計(jì)選擇555定時(shí)器。2、加法器的選擇21該設(shè)計(jì)要用到一個(gè)八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可采

5、用由JK觸發(fā)器組成的的加法器和由74LS160改裝成的八進(jìn)制計(jì)數(shù)器。擦用74LS160芯片可使電路更加緊致，模擬實(shí)現(xiàn)時(shí)不容易出錯(cuò)，而JK觸發(fā)器構(gòu)成的加法器則要采用三個(gè)JK觸發(fā)器，元件分散性大，且連接電路時(shí)容易出錯(cuò)。于是我們?nèi)サ敉饧拥拿}沖信號(hào)接在555壓控電路的后面，但是開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的同時(shí)數(shù)字也立即停止變化了，根本不存在延遲了，又與要求不符；從仿真的效果來(lái)看，用單穩(wěn)態(tài)電路設(shè)計(jì)延時(shí)電路比較難以操作，很死板；因?yàn)樵陔娐方油ㄩ_(kāi)關(guān)的同時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路就開(kāi)始了工作；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，也斷開(kāi)了脈沖觸發(fā)，因此無(wú)法與后續(xù)元器件74LS160轉(zhuǎn)換成六進(jìn)制

6、的電路實(shí)現(xiàn)觸發(fā)計(jì)數(shù)功能，因而也不會(huì)出現(xiàn)數(shù)字的變化；與此同時(shí)，555壓控振蕩器的控制端也沒(méi)有可變電壓控制，也沒(méi)法實(shí)現(xiàn)輸出頻率隨電壓的變化而變化。綜上所述的各種與實(shí)驗(yàn)的不符合狀況以及不便性，所以該種方案實(shí)施起來(lái)比較難以實(shí)現(xiàn)功能，于是放棄了該種方案。3.2方案二主要運(yùn)用到555多諧振蕩器、三級(jí)管延時(shí)電路、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、LED以及開(kāi)關(guān)電路。仿真軟件用到multisim。思路：觸摸開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，由多諧振蕩器產(chǎn)生矩形波使十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的不同輸出點(diǎn)位，來(lái)點(diǎn)亮不同的LED組合。經(jīng)理論分析此方案可行。方案論證：選擇NE555構(gòu)成的多諧振蕩器給

7、4017提供一個(gè)頻率5KHz的時(shí)鐘信號(hào)。在每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)候，4017的10個(gè)輸出Q0-Q9一次循環(huán)輸出高電平。因?yàn)樵谶@個(gè)電路中只用到Q0~Q5六個(gè)輸出信號(hào)，所以把Q6接到了4017的復(fù)位端，通過(guò)6個(gè)輸出信號(hào)的不同組合構(gòu)成了電子骰子的不同點(diǎn)數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)后可行，因此采用此方案。4設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1總體設(shè)計(jì)21本設(shè)計(jì)是由NE555構(gòu)成的多諧振蕩器給4017提供一個(gè)頻率5KHz的時(shí)鐘信號(hào)。在每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)候，4017的10個(gè)輸出Q0-Q9一次循環(huán)輸出高電平。因?yàn)樵谶@個(gè)電路中只用到Q0~Q5六個(gè)輸出信號(hào)，所以把Q

8、6接到了4017的復(fù)位端，通過(guò)6個(gè)輸出信號(hào)的不同組合構(gòu)成了電子骰子的不同點(diǎn)數(shù)。當(dāng)按下“投骰子”按鍵時(shí)，4017的DISABLE輸入端被置位為低電平，電子骰子開(kāi)始工作。4.2基本功能當(dāng)按下“投骰子”按鍵時(shí)，4017的DISABLE輸入端被置位為低電平，電子骰子開(kāi)始工作。當(dāng)放開(kāi)按鍵時(shí)候，電子骰子顯示你所投出