led猜盤游戲課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　2014年1月12日</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p><b&g

2、t;　　課程設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容</b></p><p><b>　　課設(shè)內(nèi)容要求</b></p><p>　　系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　第二章 課程設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案圖</b></p><p><b>　　第三章

3、工作原理</b></p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測試結(jié)果與分析</p><p>　　第四章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&

4、gt;</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　猜盤游戲的應(yīng)用十分廣泛。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在現(xiàn)在這樣一個(gè)3G時(shí)代，通過現(xiàn)代通訊設(shè)備參與大型的電視、網(wǎng)絡(luò)抽獎(jiǎng)活動(dòng)已成為一個(gè)時(shí)尚。該設(shè)計(jì)基于模擬電路和數(shù)字邏輯電路知識(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使此猜盤

5、游戲的設(shè)計(jì)簡單、方便。該電路實(shí)現(xiàn)簡單，工作穩(wěn)定，可以使人們領(lǐng)會(huì)到抽獎(jiǎng)?lì)惢顒?dòng)的公正公平性，亦能了解電子搖獎(jiǎng)器等娛樂性幸運(yùn)抽獎(jiǎng)活動(dòng)的原理，方便于自行設(shè)計(jì)，豐富了人們的閑暇生活。</p><p>　　第一章 課設(shè)內(nèi)容要求</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求</p><p>　　要求：系統(tǒng)有10個(gè)LED組成的輪盤，開始前猜測某個(gè)LED，然后按下按鈕，LED高速旋轉(zhuǎn)

6、，速度逐漸減緩，最后停下已猜中。</p><p>　　主要參考元器件：555,74ls73,74ls193,74ls154,74ls00</p><p>　　1.2系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　系統(tǒng)有10個(gè)LED組成的輪盤，2個(gè)555芯片其中第一個(gè)555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，第2個(gè)555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，1個(gè)CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和電阻電容若干等等。

7、開始前猜測某個(gè)LED，然后按下按鈕，LED高速旋轉(zhuǎn)，速度逐漸減緩，最后停下已猜中。</p><p>　　該課程設(shè)計(jì)題目是LED猜盤游戲。該課程設(shè)計(jì)著眼于LED的信號(hào)指示燈功能，加上輪流閃耀形成有趣的猜盤游戲。系統(tǒng)有10個(gè)LED組成輪盤，開始前，先猜測某個(gè)LED，然后按下按鈕，LED高速旋轉(zhuǎn)，速度逐漸減緩，最后停下為已猜中，則贏。</p><p>　　電路主要元器件：NE555芯片、CD40

8、17芯片、B鍵開關(guān)、發(fā)光二極管</p><p>　　第二章 課設(shè)設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)方案圖 </p><p>　　第三章 工作原理及電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1電路設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　系統(tǒng)由電壓控制器(包括自激振蕩器+2分頻電路)、觸發(fā)器

9、、加＼減控制、分頻器組成。 </p><p>　　系統(tǒng)電路如下圖所示，用12V電池供電，555在開關(guān)的啟動(dòng)下產(chǎn)生漸慢脈沖作用下驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED循環(huán)發(fā)光，循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后速度變慢，然后逐漸停止</p><p>　　具體步驟：當(dāng)電源開關(guān)剛接通時(shí)，4017的第15腳上出現(xiàn)正跳脈沖將其復(fù)位至第3腳（Q0）為高電平位置初始態(tài)。開關(guān)AN啟動(dòng)后555震蕩，向4017送脈沖。此后，4017的輸出高

10、電位置按下面順序依次傳遞變化：3（Q0）→2(Q1) →4(Q2)→7(Q3)→10(Q4)→1(Q5)→5(Q6)→6Q7)→9(Q8) →11(Q9)→3(Q0)→?.各腳所連LED僅在高電平時(shí)發(fā)光閃亮。</p><p><b>　　3.2工作原理</b></p><p>　　555定時(shí)器工作時(shí)過程分析如下：</p><p&

11、gt;　　5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。 當(dāng)VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。 當(dāng)VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸出

12、狀態(tài)保持不來。 當(dāng)VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。 當(dāng)VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。</p><p>　　555電路在應(yīng)用和工

13、作方式上一般可歸納為3類。每類工作方式又有很多個(gè)不同的電路?！　≡趯?shí)際應(yīng)用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路，如：多個(gè)單穩(wěn)、多個(gè)雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無穩(wěn)，雙穩(wěn)和無穩(wěn)的組合等。這樣一來，電路變的更加復(fù)雜。每個(gè)電路除畫出它的標(biāo)準(zhǔn)圖型，指出他們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或識(shí)別方法外，還給出了計(jì)算公式和他們的用途。</p><p><b>　　單穩(wěn)類電路</b></p><p>&l

14、t;b>　　多態(tài)類電路</b></p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測試結(jié)果與分析</p><p>　　經(jīng)過測試LED燈轉(zhuǎn)速過快，我在電容參數(shù)的選擇上沒考慮其給轉(zhuǎn)速帶來的影響，使得出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過快的問題，LED的顯示人眼無法識(shí)別，觀察不到整個(gè)變化過程，通過理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)因?yàn)?55的振蕩頻率只要在數(shù)十赫茲以上，LED的發(fā)光變化，對(duì)人的眼睛來說都是無法辨別的。于是在理論知識(shí)的基

15、礎(chǔ)上，改變了電容參數(shù)，但效果還是不明顯。根據(jù)理論計(jì)算及調(diào)試后確定較合理的電容參數(shù)后，把方向轉(zhuǎn)移至電阻的改變上。發(fā)現(xiàn)在原來改變電容的基礎(chǔ)上，通過改變電阻、調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，調(diào)試出比較合理的速度，便于人眼的觀察。因此，555的振蕩阻容參數(shù)可以在很大范圍內(nèi)選擇。為了實(shí)驗(yàn)中便于調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我將R3由定值電阻換成了滑動(dòng)變阻器，這次使得電路更具有可調(diào)性和更加完美的實(shí)現(xiàn)了電路的功能以及試驗(yàn)的要求。實(shí)驗(yàn)最后的所得的結(jié)果完全符合實(shí)驗(yàn)的要求。 &

16、lt;/p><p>　　第四章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐：首先讓我鞏固和加強(qiáng)了“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識(shí)，掌握電子電路的一般的設(shè)計(jì)方法。其次學(xué)會(huì)使用Multisim軟件進(jìn)行仿真和撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。另外，盡管課程設(shè)計(jì)是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識(shí)，但是還有很

17、多地方理解領(lǐng)悟不到位，由于對(duì)555電路相關(guān)章節(jié)未能掌握以致用到秒脈沖產(chǎn)生電路無法自行設(shè)計(jì)，只得參考其他文獻(xiàn)。在在計(jì)算機(jī)仿真模擬過程中，由于不明原因，LED燈只亮一盞或幾盞，無法正常閃爍，最后還是調(diào)了滑阻R3和R5這時(shí)LED燈才正常循環(huán)閃爍。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　【1】陳國華.CD4017集成電路應(yīng)用200例.北京：人民郵

18、電出版社</p><p>　　【2】白彥霞，張秋菊.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京郵電大學(xué)出版社</p><p>　　【3】張興忠.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)--面向21世紀(jì)高等院校計(jì)算機(jī)系列教材(計(jì)算機(jī)類). 科學(xué)出版社.</p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　555引腳圖</b>

19、;</p><p><b>　　555內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　555工作壯態(tài)</b></p><p><b>　　附錄2</b></p><p><b>　　芯片各引腳及功能</b></p><p><b

20、>　　555功能及引腳圖</b></p><p>　　555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳

21、為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時(shí)，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V—18V范圍內(nèi)使用。 當(dāng)VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2

22、輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。</p><p>　　CD4017引腳圖 </p><p>　　CD4017 是5 位Johnson 計(jì)數(shù)器，具有10 個(gè)譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無限制。INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無效

23、。CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。 Johnson 計(jì)數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO 信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。</p><p>　　CMOS集成電路CD4017C采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式腳塑封，它的引腳排列如圖1所示?！C4017 是國標(biāo)型號(hào)，它

24、與國外同類產(chǎn)品CD4017 在邏輯功能、引出端和電參數(shù)等方面完全相同，可以直接互換。其引腳功能如1： </p><p>　　腳(Y5)，第5輸出端；</p><p>　　腳(Y1)，第1輸出端；</p><p>　　腳(Y0)，第0輸出端，電路清零時(shí)，該端為高電平；</p><p>　　腳(Y2)，第2輸出端；</p><

25、p>　　腳(Y6)．第6輸出端；</p><p>　　腳(y7)，第7輸出端；</p><p>　　腳(Y3)，第3輸出端；</p><p>　　腳(vss)．電源負(fù)端；</p><p>　　腳(Y8)，第8輸出端；</p><p>　　腳(Y4)．第4輸出端；</p><p>　　腳(Y

26、9)．第9輸出端；</p><p>　　腳(Qco)，級(jí)聯(lián)進(jìn)位輸出端，每輸入 10 個(gè)時(shí)鐘脈沖，就可得一個(gè)進(jìn)位輸出脈沖，因此進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　腳(EN)，時(shí)鐘輸入端，脈沖下降沿有效；</p><p>　　腳(CP)，時(shí)鐘輸入端．脈沖上升沿有效；</p><p>　　腳(R)，清零輸入端，在“R”端

27、加高電平或正脈沖時(shí)，CD40171C 計(jì)數(shù)器中各計(jì)數(shù)單元輸出低電平“0”，在譯碼器中只有對(duì)應(yīng)“0”狀態(tài)的輸出端 Y0 為高電平；</p><p>　　腳(VDD)，電源正端．3～18V 直流電壓。 引出端功能符號(hào)CO：進(jìn)位脈沖輸淵CP：時(shí)鐘輸入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 計(jì)數(shù)脈沖輸出端VDD：正電源VSS：地</p><p>　　數(shù)字電路CD4017是十進(jìn)制

28、計(jì)數(shù)／分頻器，它的內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是Q0、Q1、Q2、…、Q9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。 </p><p>　　CD4017有10個(gè)輸出端（Q0～Q9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端～Q5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，～Q5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　CD4017有

29、3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出Q0為高電平，其余輸出端（Q1～Q9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。 由此可見，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。</p>

30、<p>　　CD4017有兩個(gè)時(shí)鐘端 CP 和 EN，若用時(shí)鐘脈沖的上沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從 CP 端輸入；若用下降沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從 EN 端輸入。設(shè)置兩個(gè)時(shí)鐘端是為了級(jí)聯(lián)方便。</p><p>　　從上述分析中可以看出，CD4017(它的基本功能是對(duì)“CP”端輸入脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行十進(jìn)制計(jì) 數(shù)，并按照輸入脈沖的個(gè)數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在 Yo —Y9 這十個(gè)輸出端，計(jì)滿十個(gè)數(shù)后計(jì)數(shù)器復(fù)零，同時(shí)輸出—個(gè)進(jìn)位脈沖。我們