电工的电子课程设计——电骰子的设计与制作设计电子电工电骰子课程设计电工电子设计与电骰子的_精品.doc

摘要 棋牌类游戏集趣味与益智于一体，是人们日常生活中不可或缺的娱乐项目。而骰子作为游戏公平的象征，在其中起着重要作用。本设计融电子技术于现实生活中，具有现实意义。本文详细阐述了电子化骰子的原理，用它来随机的选取1至6的数。本系统以典型施密特反相器74HC14作为时钟脉冲发生器结合逻辑门电路控制4位二进制同步加法计数器74LS161，实现1至6的随机输出，并最终通过译码器74LS48控制七段数码管实现随机数的显示。 关键词：时钟脉冲 随机数 计数 显示 电骰子的设计与制作 1. 实验原理和原理框图 1.1 实验原理分析 骰子是有6个面的正六面体。六个面上分别刻有1到6的数。掷骰子后，就可以从1到6中随机的选取一个数。可能出现的数只有1,2,3,4,5,6这6个数。这6个数中，每个数出现的概率为1/6,即每个数的出现是随机的。 图1.1是根据实际掷骰子的动作画出的功能框图 图1.2是基于所要实现的功能画出的电路总体框图 摁下开关相当于摇动骰子。开关在这里是作为计数器的时钟控制电路，当开关摁下，此时控制电路输出为高，从而时钟脉冲会通过与非门去触发计数器，让其开始从1到6计数。 时钟脉冲通过与非门的这段时间就相当于骰子摇动的时间。 因为骰子的点数有6种，所以计数器的输出状态只要有6种即可。 当七段数码管确定显示1到6中的一个数时，就相当于骰子停止了滚动，显示出了确定的数。图1.2就是基于以上考虑所得的电骰子原理框图。下面将进行实际电路的设计。 1.2 电路原理框图 图1.1 从基本功能到结构框图 图1.2 电骰子框图 2设计思路和电路分析 在原理框图的基础上，着手进行各模块内容的设计，各模块电路出了必须保证本模块单元电路功能的实现外，还需要使得各模块之间的接口电路方便可行。 2.1第一种方案设计思路 2.1.1振荡电路 第一种方案采用施密特反相器作为产生时钟的振荡电路，电路如下： R11=R12=100k C1=10nF 图2.1时钟产生电路 输出时钟脉冲为： 当输出为高电平时，根据RC电路过渡过程的分析可知，此时VI 由VT-升到VT+，其所需要的时间为T1= RCln(VDD-VT-)/(VDD-VT+) 当输出为低电平时，此时VI 由VT+降到VT-。其所需要的时间为 T2=RC ln(VT+/VT-) 则整个振荡周期为 T=T1+T2=RCln[(VDD-VT-)/(VDD-VT+)+ln(VT+/VT-)]=4.2RC 查74HC14的手册可知 T=4.2ms 图2.2时钟波形 T=T1+T2=RCln[(VDD-VT-)/(VDD-VT+)+ln(VT+/VT-)]=4.2RC 所以T=4.2ms 施密特反相器引脚及功能表如下 74HC14的引脚图如图2.3。 图2.3 74HC14引脚图 74HC14的功能表如表2.1所示。 表1.1 74HC14 功能表 2.1.2六进制计数器 这是电骰子的核心部分。计数器采用4位二进制同步加法计数器74LS161。 因为骰子的点数是1到6，所以必须使用六进制计数器。 六进制计数器的输出变化为1—2—3—4—5—6，所以在输出为6的瞬间74LS161必须置数1。图2.4中是当计数器输出为110（十进制6）时进行预置数使计数器输出迅速由6变1，从而实现1到6循环计数。 电路接线如图2.4所示。 图2.4 74LS161接线图 74LS161引脚图如图2.5所示 图2.5 74LS161引脚图 74LS161功能表如表2.2 表1.2 74LS161功能表 2.1.3译码器及显示电路 译码器采用4线——7线译码器74LS48并驱动七段数码管发光。 电路接线图如图所示。 图2.6 译码及显示电路原理图 发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓，磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。分段式显示 （LED数码管）由7条线段围成“日”字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通。只要按规律控制各发光段的亮，灭就可以显示各种字形或符号 数字显示方式目前以分段式应用最普遍，图5.3.6表示七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示0～15等阿拉伯数字????74LS48七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。 7448的功能表如表5.3.4所示，它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下：????1. 灭灯输入BI/RBO????BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。当BI/RBO作输入使用且BI＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。????2. 试灯输入LT????