电工电子课程设计-电骰子-正文_精品.doc

摘要 此项设计主要利用了数字电子技术的基础知识，最终设计出一个能在LED上随机产生1至6的电骰子。 本文将从电骰子系统结构原理入手，并设计出两套初步的方案，从各方面比较两套方案的优劣后，选取最优方案，然后通过Proteus进行电路仿，仿真调试成功后即开始准备元器件在面包板上进行电路设计，随即开始仔细地调试电路，测试电路的各项功能，并改进不足。 最后，总结了自己设计电骰子的心得体会，归纳了电路设计和电路调试的方法，为以后的电路设计积累宝贵的经验。 关键词：电骰子 Proteus仿真 调试 绪论 电骰子是一个理论联系实际很紧密的应用，本项设计从生活出发，充分利用我们所学的电路方面的知识，以小组为单位，完全自主地完成作品。 我们小组从一开始的信息收集到各自方案的设计等方面都表现得非常的积极活泼。方案的确定工作进行地更为细致，由于我们小组每个成员的方案都相当优秀，难分高下，给确定最终方案带来了很大阻力。后来我们小组内部决定，先各自独立完成自己的实物连接与调试，实物效果较稳定的作品再送往老师验收。这样确保了每个成员都有验证自己亲手设计的作品的机会，而且最后验收也会万无一失。 在开始实物连接之前，我们组购买了充足的电子元器件，开销基本在50元左右。实物连接与调试时，由于面包板和导线都非常新，而且各自都非常熟悉自己的电路连线图，所以实物连接进行的很快。虽然调试时遇到了不少无法预料的故障困难，但是经过自己的独立思考，结合自己收集到的资料信息，最终还是克服重重障碍，顺利达到预期要求的功能，完成了作品。 电骰子的设计与制作 1 结构设计与方案选择 1.1 电骰子系统结构 电骰子系统包含CP脉冲部分、开关控制部分、6进制计数部分以及数码管显示部分等4个部分构成。各部分的大致功能如下： CP脉冲部分： 产生一个频率比较高的时钟脉冲，让数码管上的数字快速跳动，这样拨动开关时，我们不能看清数码管上的数字，保证了摇骰子的公平性，既能够随机产生一个点数了； 开关控制部分： 拨动一下开关电骰子开始“摇动”，再拨动一下开关，骰子立即停止并显示一个数字； 6进制计数部分： 能够实现从1到6的六进制循环计数功能，保证骰子“摇动”的连贯性和随机性； 数码管显示部分： 显示摇出电骰子的点数，即用1、2、3、4、5、6共六个数字来表示电骰子的六种点数。 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： CP脉冲部分：利用 NE555 芯片产生 50 Hz 左右的时钟脉冲； 开关控制部分：初步是在 74LS192 芯片的CP 入口端接一个单刀单掷开关来控制CP； 六进制计数部分：1至 6 循环计数的功能是利用 74LS192 芯片计数到 7 同步置 1 来实现； 数码管显示部分：由 74LS48 芯片驱动 BCD 7段共阴极数码管来显示1至6的点数。 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 1.2.2 电骰子方案二 电骰子方案二大体思路是： CP脉冲部分： 利用 NE555 芯片产生 50 Hz 左右的时钟脉冲； 开关控制部分： 与方案一相似，在 74LS90 芯片的CP 入口端接一个单刀单掷开关来控制CP； 六进制计数部分： 1至 6 循环计数的功能是利用 74LS90 芯片计数到 6 同步清零，由于电骰子中不能出现 “0” 这个点数，所以后面又连上一块 74LS283 芯片，让 74LS90 芯片出来的数据 0 至 5 与 0001 相加得到 1 至 6 的循环计数。 数码管显示部分： 由 74LS48 芯片驱动 BCD 7段共阴极数码管来显示1至6的点数。 总体电路原理图如图 1-2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6进制计数环节。 下面仅就两个方案的6进制计数环节进行比较： 其中方案一计数部分芯片为 74LS192 和3三输入与非门 74LS10 各一片，方案二为 74LS90 和 74LS283 各一片，芯片数量上二者没有差别。 但成本上显然 74LS283 较 74LS10 稍贵一些；其次用 74LS283 连线也要稍多一些。 虽然两套方案在Proteus上的仿真结果没有区别，但考虑到连实物图时，74LS283 的输入端口很多，很容易受到干扰而影响实验结果。 详细见表 1-1 表 1-1 两个方案的6进制计数环节的比较 方案 比较 项目 方案一 方案二 芯片型号 74LS192 74LS10 74LS90 74LS283 芯片数量 2 2 芯片成本 较便宜 较贵 工作原理 简单 相对较复杂 实物连线数量 较少