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word文檔可自由復制編輯目錄摘要 1電骰子的設計與制作 21結(jié)構(gòu)設計與方案選擇 21.1電骰子的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 21.2方案選擇 31.2.1電骰子方案一 31.2.2電骰子方案二 41.3兩個電骰子方案的比較 52硬件設計 52.1可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分 52.2555多諧振蕩電路部分 62.3六進制計數(shù)部分 82.4譯碼器電路部分以及LED顯示電路部分 93調(diào)試記錄與結(jié)果分析 103.1555多諧振蕩電路部分 113.2六進制計數(shù)部分 113.3數(shù)碼管編碼顯示部分 114改進想法 12結(jié)束語 13參考文獻 14附錄 15摘要骰子是各類娛樂活動的一種常用道具,用途是隨機產(chǎn)生1-6中的數(shù)。此項課程設計便是在電路中模擬這一功能。本次設計主要利用了數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識,電路由可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路,555多諧振蕩電路,計數(shù)器電路,譯碼器電路,LED顯示電路5部分組成。本文詳細介紹了上述5個部分的原理和功能,并用proteus進行電路仿真調(diào)試,而后在面包板上進行了實物的連線組裝,測試功能。最后,本文總結(jié)了整個課程設計過程中的體會,為今后的電路設計積累了寶貴的經(jīng)驗。關(guān)鍵詞:電骰子數(shù)字電子技術(shù)proteus仿真電骰子的設計與制作1結(jié)構(gòu)設計與方案選擇1.1電骰子的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電骰子系統(tǒng)包含可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分、555多諧振蕩電路部分、六進制計數(shù)部分、譯碼器電路部分以及LED顯示電路部分5個部分構(gòu)成。各部分的大致功能如下:可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分:用于控制電骰子的開關(guān)狀態(tài),當555單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)時,電路開始工作,電骰子進行“轉(zhuǎn)動”,過一段預定時間之后自動停止在任意一個數(shù)字上。此外可重復觸發(fā)的設計使得當按下開關(guān)而不松開時,骰子將一直處于快速跳動狀態(tài),這樣真實地模擬了現(xiàn)實中將骰子放于手中搖動而不扔下的情形;555多諧振蕩電路部分:用于產(chǎn)生連續(xù)快速的脈沖,將脈沖送入下一個計數(shù)部分??焖俚拿}沖將使得LED上顯示的數(shù)字快速的變化,這樣極大程度的保證了骰子點數(shù)的隨機性;六進制計數(shù)部分:將上一單元送來的脈沖進行從0到5的六進制循環(huán)計數(shù)并將計數(shù)結(jié)果輸出到下一單元。譯碼器電路部分: 將計數(shù)器的輸出結(jié)果通過譯碼器和門電路反映到對應的骰子的數(shù)字顯示上。LED顯示部分:顯示搖出電骰子的點數(shù)。電骰子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示??芍貜陀|發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路部分可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路部分多諧振蕩電路部分多諧振蕩電路部分六進制計數(shù)部分六進制計數(shù)部分譯碼器電路部分譯碼器電路部分LED顯示部分LED顯示部分圖1-1電骰子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1.2方案選擇1.2.1電骰子方案一電骰子方案一大體思路是:可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分:產(chǎn)生一個由常開式按鍵觸發(fā)的延遲時間大約為1秒的單穩(wěn)電路,輸出接到下一單元555的使能端;555多諧振蕩電路部分:利用NE555芯片產(chǎn)生一個頻率約為10Hz的方波;六進制計數(shù)部分:選用4位2進制計數(shù)器74LS161,將其連成六進制;譯碼器電路部分與LED顯示部分:用3—8線譯碼器74LS138和門電路對輸入的信號進行處理,使LED顯示相應的骰子數(shù)字??傮w電路原理圖如圖1-2所示。圖1-2電骰子方案一電路原理仿真圖(編碼器和LED顯示部分用網(wǎng)絡標號連接)1.2.2電骰子方案二電骰子方案二大體思路與方案一相同,但是缺少單穩(wěn)態(tài)電路,將開關(guān)放在了方波發(fā)生器的輸出上??傮w電路原理圖如圖1-3所示。圖1-3電骰子方案二電路原理仿真圖1.3兩個電骰子方案的比較兩個電骰子方案的區(qū)別僅在第一部分,方案一比方案二多出一片555,芯片的數(shù)量多一些,連線復雜一下,成本上稍貴,因為方案二的開關(guān)放在方波發(fā)生器的輸出端,也可以實現(xiàn)不松手,點數(shù)就一直變化的功能,但是方案一可以實現(xiàn)觸發(fā)一段時間后自動停止的功能,從這個角度來說,有時我們不能完全追求成本,還應該注重產(chǎn)品的功能以及它所帶來的用戶體驗。所以綜合各方面的因素,我們選擇方案一來連接實物圖。2硬件設計所選電骰子方案主要包含5個部分的硬件設計:可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分、555多諧振蕩電路部分、六進制計數(shù)部分、譯碼器電路部分以及LED顯示電路部分。2.1可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路部分采用NE555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路使時間常數(shù)約為1秒。NE555芯片管腳圖及功能表見附錄1根據(jù)參考資料,連出如下圖2-1所示的單穩(wěn)態(tài)電路:圖2-1可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路原理圖上圖中C2是為了穩(wěn)定5端基準電壓,一般C2=0.01u,R4、C1為充電回路,選取R2=20(KΩ),C1=10uF極性電解電容時,由公式:t=1.1*R4*C1可計算出時間常數(shù)t=1.034s。 經(jīng)Proteus仿真,按下并松開開關(guān)以后,經(jīng)過一段時間,3腳輸出由1變?yōu)?。仿真結(jié)果如圖2-2所示。圖2-2可重復觸發(fā)的555單穩(wěn)態(tài)電路仿真圖2.2555多諧振蕩電路部分555多諧振蕩電路部分采用555芯片構(gòu)成多諧振蕩電路使方波的頻率約為10秒。多諧振蕩電路的連線如圖2-3所示。圖2-3555多諧振蕩電路原理圖選取R3=10k,R1=5k,C4=4.7u,多諧振蕩器產(chǎn)生方波的頻率1/f=0.7*(R3+2R1)*C4可計算出頻率為15.2HZ。經(jīng)proteus仿真結(jié)果如圖2-4所示圖2-4555多諧振蕩電路仿真圖2.3六進制計數(shù)部分六進制計數(shù)部分采用一片74LS161芯片,產(chǎn)生0-5的六進制循環(huán)計數(shù)。74LS161功能表引腳圖見附錄2根據(jù)資料連接出六進制計數(shù)電路圖,如圖2-5所示。原理分析:ENP,ENT=1,芯片正常使能。LOAD=1置數(shù)端D0,D1,D2,D3無效。當UP端的脈沖上升沿到來時,輸出端Q0、Q1、Q2、Q3加計數(shù)。當Q2和Q1同時為1,即輸出為110時,通過與非門讓MR=0,輸出清零,實現(xiàn)000-101的循環(huán)計數(shù)。圖2-5六進制計數(shù)電路原理圖2.4譯碼器電路部分以及LED顯示電路部分數(shù)碼管顯示部分采用3-8線譯碼器74LS138,74LS1438芯片管腳圖和功能表見附錄3。根據(jù)資料連出譯碼器電路部分以及LED顯示電路部分電路。如圖2-6所示圖2-6數(shù)碼管顯示部分原理說明:當從計數(shù)器送來的編碼為000時,應該點亮位于中間的LED。所有的LED正極接VCC,負極接一個與門。當編碼器地址輸入為000時,輸出Y0=0,通過與門接位于中間的LED,則可以實現(xiàn)功能。當從計數(shù)器送來的編碼為001時,應該點亮位于左上角和右下角的LED,此時編碼器輸出Y1=0,將Y1分別送至左上和右下角LED對應的與門即可實現(xiàn)功能,其他類似。3調(diào)試記錄與結(jié)果分析我們小組經(jīng)過綜合比較分析,在制作作品時,最終采用了便于連線,便于實現(xiàn)功能的電路方案。電路結(jié)構(gòu)由555多諧振蕩部分、六進制計數(shù)部分、數(shù)碼管編碼顯示部分三個部分組成。總的連接電路如圖3-1所示。圖2-6數(shù)碼管顯示部分調(diào)試按照完成一個模塊調(diào)試一個模塊的方法進行,這樣可以保證每一部分連線都是正確的,避免總體電路調(diào)試時排除故障無從下手。與硬件設計部分相似,調(diào)試大致分為4步:555多諧振蕩電路部分、六進制計數(shù)部分、數(shù)碼管編碼顯示部分。3.1555多諧振蕩電路部分調(diào)試步驟:按圖在面包板上連好實物線路;檢查線路無誤后,給電路接上5V直流電源;然后在555的輸出引腳3接一個LED作為信號指示燈,觀察當按下開關(guān)后,燈是否先亮,過一段時間后再滅。調(diào)試現(xiàn)象:LED常亮,無閃爍。分析:可能是接線錯誤,但仔細對照Proteus仿真圖上的連線,可以肯定連線沒錯,于是換高了電阻,使輸出頻率變低,觀察的LED在閃爍,說明連接電路正常,于是換回原來的低電阻,使輸出頻率維持在較高的水平。3.2六進制計數(shù)部分調(diào)試步驟:在面包板上連好實物圖,確保連線無誤后,給芯片上電源;將555的外部電阻調(diào)高便觀察;將74LS161的四位輸出接4個LED,用于顯示輸出是否正常。調(diào)試現(xiàn)象:LED輸出顯示正常;計數(shù)器電路正常工作。3.3數(shù)碼管編碼顯示部分調(diào)試步驟:在面包板上連好實物圖,確保連線無誤后,給芯片上電源。2.撥動開關(guān)觀察數(shù)碼管是否快速搖動。調(diào)試現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示正常,當開關(guān)撥動后,數(shù)碼管快速搖動;當開關(guān)閉合后,數(shù)碼管停止,隨機顯示某個數(shù)??傮w調(diào)試的結(jié)果完全滿足實驗設計的要求。實物圖如圖3-2所示圖3-2電路連接實物圖4改進想法目前我們課程設計的電骰子已經(jīng)可以滿足基本的功能需求,但是如果制作的電骰子能夠在數(shù)字停止下來前緩慢停止,就能更增加它的用戶體驗,使得玩家在等待數(shù)字時更有趣味。為了實現(xiàn)這樣的功能,需要使方波輸出的頻率逐漸減低,一種方案是利用555構(gòu)成的壓控振蕩器,當555的5腳的輸入電壓增大,輸出頻率會降低,當輸入電壓大于一定值后,輸出頻率就變?yōu)榱恪T谠O計之初仿真的時候,這樣的想法并沒有得到證實,另外如果加上這個功能會使得制作成本增加,所以就放棄了這樣的想法,不過這個可以作為改進的方案供以后制作。結(jié)束語通過此次課程設計,我更加扎實地掌握了有關(guān)數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)有關(guān)方面的知識,在設計過程中雖然遇到了一些問題,但經(jīng)過一次又一次的思考和一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在,順利地完成了我們的課題。課程設計誠然是一門專業(yè)課,給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升,同時又是一門辯思課,教會了我很多道理,也給了我很大的空間去展示自己的能力。在這次課程設計中,我進一步的鞏固了數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)知識;學習使用了Proteus電子仿真軟件,還在面包板上親手實踐了自己的設計,這些對于鍛煉我的實際動手能力是有極大地幫助的。同時,在這次課程設計中,團隊與合作的意義。小組成員幾個人在一起研究和思考,一起提出意見和方法,然后討論出最佳的方案去設計,這才是我們成功的關(guān)鍵所在。從本次課程設計中,我們深深體會到自己實際動手能力方面的不足,經(jīng)過這次對我們的考驗,我們學會了運用很多以前學過的知識,去實現(xiàn)我們想要做的東西;我們也學會了執(zhí)著與堅持,因為要想獲得成功就得需要很強的毅力。回頭想想,一項研究真的不是一朝一夕的事情,往往心急是做不出來的?;仡欉@次的電工電子課程設計,我覺得它非常有必要,希望以后能有更多這樣的機會來鍛煉我們,實踐出真知,在實踐中找到自己的不足之處,然后有目的的去糾正。這樣學

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