电子色子的设计.doc

西安电子科技大学 《数字电子技术》课程设计 题 目 电子色子的设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 信息工程学院 指导老师 完成时间 2013年11月29日 目 录 1 课程设计的目的 1 2 课程设计的任务与要求 1 3 设计方案及论证 2 3.1 设计的方案 2 3.2 方案的论证 2 4 设计原理及功能说明 3 4.1 设计原理 3 4.2 各器件功能说明 4 5 硬件的制作与调试 8 5.1 电子色子的制作 8 5.2 电子色子的调试 9 6 总结 9 参考文献 10 附录1：元器件清单 11 附录2：总体电路原理图 12 附录3：实物图 13 1 课程设计的目的 此次课程设计是将学过的数字电子技术课程的加以巩固，增强独立思考的能力，实现理论和实践相统一的目的。通过继续巩固知识，将课程设计与松散的各部分知识进行了系统的联系，应用于一项独立的设计当中，启发了创新思想的能力。 2 课程设计的任务与要求 2.1 设计任务 (1) 使用逻辑门电路、集成芯片555定时器等74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了电子骰子的总设计要求。设计主要由方波发生器产生不同频率的输入信号达到数字随机变化的要求，再由555定时器组装成的单稳态触发器达到断开电源后延时的作用达到随机效果。另外由555定时器组成的多谐振荡器控制数字变化时间间隔，最后显示LED灯亮的个数，即确定色子的点数。 图3-1 系统框图 如图3-1所示，脉冲信号由555定时器连接成的多谐振荡器，计数器部分采用74LS161循环产生数字；驱动器采用74LS48;显示器采用七个LED灯。555定时器。555定时器是一种多用途的数字---模拟混合集成电路，能极方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器等方面广泛应用。虽然石英晶体多谐振荡器的谐振频率很稳定，但考虑到仿真的简单快捷该设计选择555定时器。 (2) 七进制计数器的选择 由555定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲源，送到集成计数74LS161使其完成加计数，其输出通过驱动器74LS48连接到LED灯上，将点数显示出来，当集成计数器74LS161计数到“7”时，将其两个高电平输出端通过一个两输入与非门74LS00反馈到集成计数器74LS161的同步置数端置“1”完成循环，由于脉冲源的频率较大，肉眼不能识别LED灯管上的数在不停得从0到7循环，因此可以认为LED灯管上显示的数是随机数，如图即为74LS161计数器的电路图。 图3-2 74LS161计数器 4 设计原理及功能说明 4.1 设计原理 通过555延时器的输出端控制555震荡电路，信号的发生部分一共用了两个555集成电路。将输出的脉冲一个作为JK触发器的同步时钟脉冲部分，由定时器构成的多谐振荡器产生的脉冲源，送到集成计数器74LS16使其完成加计数，其输出通过数码管驱动器74LS48连接到数码管，将数字显示出来，当集成计数器计数到“7”时，将其两个高电平输出端通过一个两输入与非门74LS00反馈到集成计数器的74LS161异步置数端置“1”完成循环，由于脉冲源的频率较大，肉眼不能识别LED灯管上的数在不停得从0到7循环，因此可以认为上显示的数是随机数LED灯亮的个数。 4.2 各器件功能说明 如图4-1所示电路中，4端输入低电平时，基本RS触发器置“0”，三极管导通；4端输入高电平时，基本RS触发器处于正常工作状态，其输出状态取决于C1和C2输出状态的组合。当Q端输出高电平3输出低电平时，晶体管T截止；当Q端输出低电平3输出高电平时，晶体管T导通。在5端开路或者未加基准电压，4端外加高电平时，C1和C2运算放大器构成的电压比较器的基准电压分别为2/3 Vcc和1/3 Vcc。若2端的输入信号电压小于1/3 Vcc，则C2运算放大器构成的电压比较器输出电压很低， 接近于零点几伏电压（定义为低电平），对基本RS触发器置“1”；若2端输入信号电压大于1/3 Vcc，则C2运算放大器的输出电压接近于电源电压（定义为该电平）。若6端的输入信号电压小于2/3 Vcc，则C1运算放大器构成的电压比较器输出电压接近于电源电压（定义为高电平）；若6端的输入信号电压大于2/3 Vcc，则其输出电压很低，接近于零点几伏电压（定义为低电平），对基本RS触发器置“0”。