课程设计任务书电骰子的设计与制作精要.doc

目录 摘要 1 电骰子的设计与制作 2 1 结构设计与方案选择 2 1.1 电骰子的系统结构 2 1.2 方案选择 3 1.2.1 电骰子方案一 3 1.2.2 电骰子方案二 4 1.3 两个电骰子方案的比较 5 2 硬件设计 5 2.1可重复触发的555单稳态电路部分 5 2.2 555多谐振荡电路部分 6 2.3 六进制计数部分 8 2.4译码器电路部分以及LED显示电路部分 9 3 调试记录与结果分析 10 3.1 555多谐振荡电路部分 11 3.2 六进制计数部分 11 3.3数码管编码显示部分 11 4改进想法 12 结束语 13 参考文献 14 附录 15 摘要 骰子是各类娱乐活动的一种常用道具，用途是随机产生1-6中的数。此项课程设计便是在电路中模拟这一功能。本次设计主要利用了数字电子 技术的基础知识，电路由可重复触发的555单稳态电路，555多谐振荡电路，计数器电路，译码器电路，LED显示电路5部分组成。本文详细介绍了上述5个部分的原理和功能，并用proteus进行电路仿真调试，而后在面包板上进行了实物的连线组装，测试功能。 最后，本文总结了整个课程设计过程中的体会，为今后的电路设计积累了宝贵的经验。 关键词：电骰子 数字电子技术 proteus仿真 电骰子的设计与制作 1 结构设计与方案选择 1.1 电骰子的系统结构 电骰子系统包含可重复触发的555单稳态电路部分、555多谐振荡电路部分、六进制计数部分、译码器电路部分以及LED显示电路部分5个部分构成。各部分的大致功能如下： 可重复触发的555单稳态电路部分： 用于控制电骰子的开关状态，当555单稳态电路触发时，电路开始工作，电骰子进行“转动”，过一段预定时间之后自动停止在任意一个数字上。此外可重复触发的设计使得当按下开关而不松开时，骰子将一直处于快速跳动状态，这样真实地模拟了现实中将骰子放于手中摇动而不扔下的情形； 555多谐振荡电路部分： 用于产生连续快速的脉冲，将脉冲送入下一个计数部分。快速的脉冲将使得LED上显示的数字快速的变化，这样极大程度的保证了骰子点数的随机性； 六进制计数部分： 将上一单元送来的脉冲进行从0到5的六进制循环计数并将计数结果输出到下一单元。 译码器电路部分： 将计数器的输出结果通过译码器和门电路反映到对应的骰子的数字显示上。 LED显示部分： 显示摇出电骰子的点数。 电骰子系统的结构框图如图1-1所示。 图1-1 电骰子系统的结构框图 1.2 方案选择 1.2.1 电骰子方案一 电骰子方案一大体思路是： 可重复触发的555单稳态电路部分：产生一个由常开式按键触发的延迟时间大约为1秒的单稳电路，输出接到下一单元555的使能端； 555多谐振荡电路部分：利用NE555芯片产生一个频率约为10Hz的方波； 六进制计数部分：选用4位2进制计数器74LS161，将其连成六进制； 译码器电路部分与LED显示部分：用3—8线译码器74LS138和门电路对输入的信号进行处理，使LED显示相应的骰子数字。 总体电路原理图如图 1-2所示。 图 1-2 电骰子方案一电路原理仿真图 （编码器和LED显示部分用网络标号连接） 1.2.2 电骰子方案二 电骰子方案二大体思路与方案一相同，但是缺少单稳态电路，将开关放在了方波发生器的输出上。 总体电路原理图如图 1-3所示。 图 1-3 电骰子方案二电路原理仿真图 1.3 两个电骰子方案的比较 两个电骰子方案的区别仅在第一部分，方案一比方案二多出一片555，芯片的数量多一些，连线复杂一下，成本上稍贵，因为方案二的开关放在方波发生器的输出端，也可以实现不松手，点数就一直变化的功能，但是方案一可以实现触发一段时间后自动停止的功能，从这个角度来说，有时我们不能完全追求成本，还应该注重产品的功能以及它所带来的用户体验。所以综合各方面的因素，我们选择方案一来连接实物图。 2 硬件设计 所选电骰子方案主要包含5个部分的硬件设计：可重复触发的555单稳态电路部分、555多谐振荡电路部分、六进制计数部分、译码器电路部分以及LED显示电路部分。 2.1可重复触发的555单稳态电路部分 可重复触发的555单稳态电路部分采用NE555 芯片构成单稳态电路使时间常数约为1秒。NE555芯片管脚图及功能表见附录1 根据参考资料，连出如下图2-1所示的单稳态电路： 图2-1 可重复触发的555单稳态电路原理图 上图中C2是为了稳定5端基准电压，一般C2=0.01u，R4、C1为充电回路，选取R2=20（KΩ），C1=10uF极性电解电容时，由公式: t=1.1*R4*C1 可计算出时间常数t=1.034s。 经Proteus仿真，按下并松开开关以后，经过一段时间，3脚输出由1变