電工電子課程設(shè)計(jì)--電骰子

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………….2</p><p>　　1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇...............................................................................................3

2、</p><p>　　1.1關(guān)于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)骰子功能的設(shè)計(jì)……………………………………………...3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案選擇………………………………………………………………...4</p><p>　　1.2.1方案一………………………………………………………………….4</p><p>　　1.2.2方案二……………………………

3、…………………………………….9</p><p>　　1.2.3方案三………………………………………………………………...12</p><p>　　1.2.4方案選擇……………………………………………………………...13</p><p>　　2.硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………...14</p><p>　

4、　2.1計(jì)數(shù)器與數(shù)碼管的設(shè)計(jì)…………………………………………………….14</p><p>　　2.2時(shí)鐘脈沖信號(hào)的設(shè)計(jì)……………………………………………………….15</p><p>　　2.3整體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….16</p><p>　　2.4擴(kuò)展設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….17</p

5、><p>　　結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………..19</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………..20</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………..21</p><p><b>　　摘要</b>&l

6、t;/p><p>　　電動(dòng)骰子的的設(shè)計(jì)和制作需要綜合運(yùn)用電子、電路的知識(shí)，需要運(yùn)用計(jì)數(shù)器產(chǎn)生1至6六個(gè)數(shù)字，并用數(shù)碼管顯示，然后用開關(guān)控制，達(dá)到現(xiàn)實(shí)中擲骰子的效果。</p><p>　　計(jì)數(shù)器的功能是統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，利用這個(gè)功能和反饋置數(shù)使計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)1至6的計(jì)數(shù)。時(shí)鐘脈沖的制作可以使用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，也可以使用石英晶體制作多諧振蕩器。</p><p>　

7、　最后本文就整體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了說(shuō)明，并進(jìn)行了歸納、總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)器、脈沖信號(hào)、555定時(shí)器</p><p><b>　　電骰子的設(shè)計(jì)與制作</b></p><p>　　1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇</p><p>　　1.1關(guān)于實(shí)現(xiàn)電骰子功能的設(shè)計(jì)</p><p>　　電骰子的

8、設(shè)計(jì)分為數(shù)字生成部分、顯示部分和脈沖部分。數(shù)字部分需要采用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，計(jì)數(shù)器的功能是統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)，將計(jì)數(shù)器的輸出端連接到顯示部分就可以顯示數(shù)字。計(jì)數(shù)器的部分需要在1至6之間進(jìn)行循環(huán)，這利用計(jì)數(shù)器的反饋預(yù)置數(shù)法。</p><p>　　“反饋預(yù)置數(shù)法”的LD端控制信號(hào)由計(jì)數(shù)器的輸出端的信號(hào)通過(guò)門電路實(shí)現(xiàn)。預(yù)置數(shù)從D3D2D1D0輸入，同步預(yù)置數(shù)功能的預(yù)置數(shù)為（1111-M）+1（加法）或（M-1）（減法）；異步

9、預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)為（1111-M）（加法）或M（減法）。如九進(jìn)加法計(jì)數(shù)，同步預(yù)置控制功能的預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)為D3D2D1D0=0111，即第八個(gè)CP作用后，產(chǎn)生預(yù)置數(shù)信號(hào)，第九個(gè)CP時(shí)預(yù)置數(shù)為0111；異步預(yù)置數(shù)據(jù)為0101。又如九進(jìn)制減法計(jì)數(shù)，同步預(yù)置控制功能的預(yù)置數(shù)據(jù)為1001-1=1000，計(jì)數(shù)過(guò)程為1000~01111~01102~01013~01004~00115~00106~00017~00008~10009；異步預(yù)置數(shù)據(jù)為1001，計(jì)

10、數(shù)過(guò)程為1001~10001~01112~01103~01014~01005~00116~ 00107~00018~（0000）10009，下標(biāo)數(shù)字表示第幾個(gè)時(shí)鐘脈沖作用后的輸出情況。若LD端輸入控制信號(hào)不用Co或Bo端的輸出信號(hào)，而改用計(jì)數(shù)器Q3~Q0端輸出信號(hào)進(jìn)行組合（相與、與非、或、或非）后的信號(hào)，則應(yīng)該按照計(jì)數(shù)過(guò)程推算得出結(jié)論。</p><p>　　脈沖信號(hào)的生產(chǎn)可以使用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用石英

11、晶體來(lái)實(shí)現(xiàn)。555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成多諧振蕩器。因此集成555定時(shí)被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)

12、電極上各焊一根引線接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。</p><p>　　這些設(shè)備完成后就要設(shè)計(jì)顯示部分，由數(shù)碼管和7448七段顯示譯碼器構(gòu)成顯示部分。將計(jì)數(shù)器的輸出端連接到7448芯片的輸入端，然后將7448芯片與數(shù)碼管連接。</p><p>　　圖1-1 電骰子的流程圖</p&

13、gt;<p><b>　　1.2方案選擇</b></p><p><b>　　1.2.1方案一</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器芯片74161是4 位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器（異步清除），161 為可預(yù)置的4 位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，共有54/74161 和54/74LS161 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，161 的清除端是異步的。當(dāng)清除端CLEAR

14、為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端CLOCK狀態(tài)如何，即可完成清除功能。161 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器LOAD為低電平時(shí)，在CLOCK上升沿作用下，輸出端QA~QD與數(shù)據(jù)輸入端A－D 相一致。對(duì)于54/74161，當(dāng)CLOCK 由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)控制端ENP、ENT 為高電平，則LOAD 應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而54/74LS161無(wú)此種限制。161 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CLOCK 同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)ENP、ENT

15、 均為高電平時(shí)，在CLOCK 上升沿作用下QA－QD 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于54/74161，只有當(dāng)CLOCK 為高電平時(shí)，ENP、ENT 才允許由高至低電平的跳變，而54/74LS161 的ENP、ENT 跳變與CLOCK無(wú)關(guān)。161有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（RCO）輸出一個(gè)高電平脈沖，其寬度為QA </p><p>　　在使用74LS161芯片時(shí)，將ENP和ENT

16、分別接高電平，將時(shí)鐘脈沖接到CLK端，這樣計(jì)數(shù)器就實(shí)現(xiàn)了加法計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　圖1-2 74LS161管腳圖</p><p>　　表1-3 74LS161功能表</p><p>　　圖1-4 555定時(shí)器</p><p>　　555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝

17、制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼容。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部

18、包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC /3。555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1

19、。如果閾值輸入端</p><p>　　圖1-5 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖1-6所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖1-7所示。</p><p>　　設(shè)電容的初始電壓Uc＝0，t＝0時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端VTH＝VTL=0<1/3VCC，比較器A1輸出為高電平，A2輸

20、出為低電平，即RD=1，SD=0（1表示高電位，0表示低電位），R-S觸發(fā)器置1，定時(shí)器輸出Uo=1，此時(shí)Q=1，定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源VCC經(jīng)向電容C充電，UC逐漸升高。當(dāng)UC上升到1/3VCC時(shí)， 輸出由0翻轉(zhuǎn)為1，這時(shí)RD=RS=1，R-S 觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<t1期間,定時(shí)器輸出Uo為高電平1。</p><p>　　t=t1 時(shí)刻，Uc上升到2/3Vcc，比較器A1的輸出由

21、1變?yōu)?，這時(shí)RD=0，RS=1，</p><p>　　R-S 觸發(fā)器復(fù)0，定時(shí)器輸出Uo=0。</p><p>　　t1<t<t2期間，Q=0，放電三極管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2放電。Uc按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)Uc<2/3VCC時(shí)比較器A1輸出由0變?yōu)?，R-S觸發(fā)器的RD=SD=1，Q的狀態(tài)不變，Uo的狀態(tài)仍為低電平。</p><p>　　t=t2時(shí)

22、刻，Uc下降到1/3Vcc，比較器A2輸出由1變?yōu)?，R-S觸發(fā)器的RD=1，SD=0，觸發(fā)器處于1，定時(shí)器輸出Uo=1。此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過(guò)程。</p><p>　　通過(guò)上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出Uo=1，電容放電時(shí)Uo=0， 0，電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無(wú)外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?lt;/p>

23、<p>　　圖1-6 555多諧振蕩器原理圖</p><p>　　振蕩周期T=T1+T2。T1為電容充電時(shí)間，T2為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間T1=（R1+R2）C㏑2≈0.7（R1+R2）C；放電時(shí)間T2=R2C㏑2≈0.7R2C； 矩形波的振蕩周期T=T1+T2=㏑2（R1+2R2）C≈0.7（R1+2R2）C。因此改變R1、R2和電容C的值，便可以改變矩形波的周期和頻率。對(duì)于矩形波，除了用幅度、周期來(lái)

24、衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比q，q=（脈寬tw）/（周期T）。</p><p>　　圖1-7多諧振蕩器的工作波形</p><p><b>　　1.2.2方案二</b></p><p>　　圖1-8 方案二電路圖</p><p>　　192為可預(yù)置的十進(jìn)制同步加、減計(jì)數(shù)器。192 的清除端是異步的。當(dāng)清除端（MR）為高電平

25、時(shí)，不管時(shí)鐘端（CPD、CPU）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。192 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端LD為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP的狀態(tài)如何，輸出端（Q0～Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0～D3）相一致的狀態(tài)。</p><p>　　192 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CPD、CPU同時(shí)加在 4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在CPD、CPU上升沿作用下Q0～Q3 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別

26、利用CPD、CPU，此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端Co輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CPU低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，錯(cuò)位輸出端Bo輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CP低電平部分的低電平脈沖。當(dāng)把Co和Bo分別連接后一級(jí)的CPD、CPU，即可進(jìn)行級(jí)聯(lián)。</p><p>　　圖1-9 計(jì)數(shù)器40192管腳圖</p><p>　　在40192集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能如圖

27、1-9所示，表中↑表示時(shí)鐘脈沖的上升沿，從表中可以看出，不管是加法計(jì)數(shù)過(guò)程，還是減法計(jì)數(shù)過(guò)程，都是在計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖上升沿觸發(fā)的。</p><p>　　在計(jì)數(shù)過(guò)程中，必須使清零端接低電平，預(yù)置數(shù)端接高電平，當(dāng)脈沖出現(xiàn)上升沿時(shí)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　表1-10 計(jì)數(shù)器40192功能表</p><p>　　石英諧振器簡(jiǎn)稱為晶振，它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶

28、體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率與田英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器按引出電極情況來(lái)分有雙電極型、三電極型和雙對(duì)電極型幾種。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻

29、率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件，如彩電的色副載波振蕩器、電子鐘表的時(shí)基振蕩器及游戲機(jī)中的時(shí)鐘脈沖振蕩器等，石英晶體成本較高，故在要求不太高的電路中一般采用陶瓷諧振元件。</p><p>　　石英晶體振蕩器摘要性能指標(biāo)：標(biāo)稱頻率：振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標(biāo)稱值?？蛇x頻率范圍：我們所能提供的某種規(guī)格的振蕩器的可實(shí)現(xiàn)的頻率輸出。頻率溫度穩(wěn)定度：在指定溫度范圍內(nèi)振蕩器的輸出頻率相對(duì)于25°C時(shí)測(cè)量值的最大

30、允許頻率偏差。老化：在確定時(shí)間內(nèi)輸出頻率的相對(duì)變化。占空比：反映輸出波形的對(duì)稱性，也就說(shuō)，在一個(gè)周期內(nèi)，高電平與低電平所占比例之比。上升時(shí)間：方波從低電平轉(zhuǎn)換為高電平的時(shí)間。下降時(shí)間：方波從高電平轉(zhuǎn)換為低電平的時(shí)間。諧波：振蕩器在相對(duì)于輸出頻率諧振點(diǎn)處的抑制。</p><p>　　圖1-11 石英晶體振蕩器電路圖</p><p><b>　　1.2.3方案三</b>&

31、lt;/p><p>　　在發(fā)現(xiàn)用單穩(wěn)態(tài)很難達(dá)到延遲和頻率變化的效果后，而且壓控振蕩電路的輸入不能直接用電壓幅度（幅值）可變的交流電壓源。于是我們換思路思考，決定把555壓控振蕩器換成另一壓控振蕩電路，即電壓—頻率轉(zhuǎn)換電路（參考模電P466電路）。該壓控振蕩器由一個(gè)積分電路和一個(gè)比較器組成。</p><p>　　原理是利用積分運(yùn)算電路輸出電壓的變化去控制壓控振蕩器輸出頻率的變化（開關(guān)斷開后脈沖波

32、頻率漸漸變?。?，數(shù)碼顯示計(jì)數(shù)頻率漸漸變慢。當(dāng)經(jīng)過(guò)5到10秒的時(shí)間后，電壓達(dá)到一定值時(shí)，也就是說(shuō)超過(guò)壓控振蕩器可控電壓范圍后，振蕩器失效，計(jì)數(shù)停止。從而就實(shí)現(xiàn)了電子骰子的功能要求。</p><p>　　但是在Multisim仿真過(guò)程中，遇到了問(wèn)題。單獨(dú)仿真積分電路時(shí)輸入直流，輸出也是直流，幅值沒有變化，這與理論不符，說(shuō)明在Multisim中仿真不出我們想要的結(jié)果。</p><p>　　在Mu

33、ltisim仿真中，電壓—頻率轉(zhuǎn)換（壓控振蕩器），可以仿真出來(lái)脈沖波，問(wèn)題是它的脈沖波略有失真，并沒有比我們先前使用的555壓控振蕩器的脈沖波的波形好看，所以這個(gè)方案無(wú)法用Multisim仿真軟件實(shí)現(xiàn)。該方案理論上是可以實(shí)現(xiàn)的，但是可能是Multisim仿真軟件自身存在著問(wèn)題，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖1-12 電路原理圖</p><p>　　圖1-13 積分型電路圖</

34、p><p><b>　　1.2.4方案選擇</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)分析，在計(jì)數(shù)器芯片的選擇上，因?yàn)?4161和74192功能上基本相近，區(qū)別只是在置數(shù)控制端上，74161為同步預(yù)置數(shù)，而74192為異步預(yù)置數(shù)。電骰子的數(shù)值在1至6之間，所以不能采用反饋置零法和反饋清零法，故在電骰子的制作中要使用置數(shù)功能，所以首要考慮的就是置數(shù)功能。74161為同步置數(shù)，在反饋是

35、只要將輸出Q2Q3通過(guò)與非門接到74161的置數(shù)端即可。74192為異步置數(shù)，在反饋時(shí)要將輸出Q1Q2Q3通過(guò)與非門接到74192的置數(shù)端。其他部分兩種芯片的使用方法基本相同，由于兩輸入與非門更加使用，故使用74161芯片。通過(guò)555定時(shí)器制作時(shí)鐘脈沖方便簡(jiǎn)單，只需外接電阻電容即可制作成需要的脈沖。所以經(jīng)過(guò)綜合分析，選用方案一。</p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p&

36、gt;<p>　　2.1計(jì)數(shù)器與數(shù)碼管的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示部分采用七段數(shù)碼管和七段顯示譯碼器7448一起實(shí)現(xiàn)，將數(shù)碼管與七段顯示譯碼器7448按照?qǐng)D2-1的方式連接，然后將七段顯示譯碼器7448的四個(gè)輸入端連接到計(jì)數(shù)器74LS161的四個(gè)輸出端即可。</p><p>　　圖 2-1 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　在計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中，因?yàn)?/p>

37、電骰子窯實(shí)現(xiàn)1到6的循環(huán)變化，所以要是計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)1到6的六進(jìn)制循環(huán)，采用反饋預(yù)置數(shù)的方式。把計(jì)數(shù)器的輸入端置數(shù)D3D2D1D0=0001，將計(jì)數(shù)器的輸出端Q2和Q3通過(guò)與非門連接到計(jì)數(shù)器芯片的置數(shù)端，低電平有效。</p><p>　　因?yàn)?4LS161為同步置數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)至6時(shí)，Q2和Q3都為高電平，通過(guò)與非門后為低電平，當(dāng)下一個(gè)脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器完成置數(shù)，輸出端杯置數(shù)為0001，數(shù)碼管顯示為1，這樣

38、就完成了從1到6的循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　　圖2-2 計(jì)數(shù)器與數(shù)碼管連接圖</p><p>　　2.2時(shí)鐘脈沖信號(hào)的設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘脈沖信號(hào)的產(chǎn)生由555定時(shí)器和電阻、電容構(gòu)成。將2、6端并聯(lián)，再與RC構(gòu)成的充放電電路的串聯(lián)點(diǎn)連接，將7端接到放電點(diǎn)。其中電容C2起穩(wěn)定輸出電壓的作用。</p><p>　　在電骰子的電路中，

39、時(shí)鐘脈沖控制計(jì)時(shí)器芯片74LS161實(shí)現(xiàn)加法計(jì)數(shù)功能，所以對(duì)時(shí)鐘脈沖的頻率要求不高，只要保證頻率足夠大，使數(shù)碼管顯示數(shù)字不能被人眼分辨即可，所以只需要50Hz左右即可滿足要求。 </p><p>　　電容C1的充電時(shí)間T1=（R1+R2）C㏑2；</p><p>　　放電時(shí)間T2=R2C㏑2； </p><p>　　矩形波的振蕩周期T=T1+T2=㏑2（R1+2R2

40、）C；</p><p><b>　　頻率f=1/T；</b></p><p>　　選擇電阻R1=1kΩ，R2=1kΩ，C1=10uF，得出f=1/㏑2（R1+2R2）C1≈48Hz。</p><p>　　圖2-3 時(shí)鐘脈沖電路</p><p><b>　　2.3 整體設(shè)計(jì)</b></p>

41、<p>　　在之前的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)討論了計(jì)數(shù)器的設(shè)置和顯示數(shù)碼管的連接方式，并且制作了基于55定時(shí)器的時(shí)鐘脈沖，下面我們需要完成的工作就是把這些部分連接到一起。</p><p>　　在確定如何完成擲骰子的動(dòng)作方面，我們考慮使用開關(guān)，因?yàn)殚_關(guān)方便，易于操作。那么如何實(shí)現(xiàn)像現(xiàn)實(shí)生活中的擲骰子的效果，即在1至6這六個(gè)數(shù)字中隨機(jī)的產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字呢？因?yàn)橛?jì)數(shù)器74LS161是上升沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器，所以不論當(dāng)計(jì)數(shù)

42、器74LS161的CLK端是高電平還是低電平，計(jì)數(shù)器都不會(huì)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，而是保持之前的數(shù)字不變。我們就利用這個(gè)原理，將時(shí)鐘脈沖和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)通過(guò)與門連接起來(lái)，然后將與門的輸出送到計(jì)數(shù)器74LS161的CLK端。</p><p>　　將單刀雙擲開關(guān)的兩端分別連到高電平和地。這樣，當(dāng)開關(guān)擲向高電平時(shí)，高電平與時(shí)鐘脈沖相與，與門輸出仍為時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器74LS161實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，在1到6之間循環(huán)計(jì)數(shù)；當(dāng)開關(guān)擲向地時(shí)

43、，低電平與時(shí)鐘脈沖相與，與門輸出為低電平，計(jì)數(shù)器74LS161保持之前的狀態(tài)，數(shù)碼管靜態(tài)顯示之前計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字。這樣，一次擲骰子的過(guò)程就結(jié)束了。</p><p>　　圖2-4 整體設(shè)計(jì)電路</p><p><b>　　2.4 擴(kuò)展設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在現(xiàn)實(shí)生活中，通常會(huì)同時(shí)用三個(gè)骰子，比如在玩麻將或者擲骰子賭博中就是到三個(gè)骰子，

44、所以為了和實(shí)際生活想貼近，我們特別設(shè)計(jì)了一套拓展方案，即實(shí)現(xiàn)三個(gè)骰子的功能。電路如圖2-5。</p><p>　　圖2-5 三個(gè)骰子的電路圖</p><p>　　在這個(gè)電路中，脈沖信號(hào)為具體給出，因?yàn)樯衔膽?yīng)經(jīng)給出了詳盡的原理圖，此處僅用DClock代替。</p><p>　　圖中的計(jì)數(shù)器芯片的連接方式和單個(gè)骰子的連接方式的區(qū)別僅僅表現(xiàn)在后兩個(gè)骰子的CLK端的輸入信號(hào)

45、上，后兩個(gè)計(jì)數(shù)器芯片的CLK輸入端連接到前一個(gè)電路的與非門的輸出端。</p><p>　　第一個(gè)骰子在時(shí)鐘脈沖的上升沿的作用下進(jìn)行1至6的加法計(jì)數(shù)，在加法計(jì)數(shù)過(guò)程中，計(jì)數(shù)器芯片74LS161的輸出端Q2Q3通過(guò)與非門輸入到置數(shù)端，并將與非門的輸出作為下一個(gè)計(jì)數(shù)器芯片的脈沖信號(hào)，這是因?yàn)楫?dāng)計(jì)數(shù)器輸出Q3Q2Q1Q0為0001、0010、0011、0100、0101時(shí)與非門輸出為高電平，只有當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出Q3Q2Q1Q

46、0為0110時(shí)與非門的輸出為低電平，所以在一個(gè)計(jì)數(shù)周期內(nèi)就產(chǎn)生了一個(gè)上升沿；同理，第三片計(jì)數(shù)器芯片利用第二片的與非門輸出。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的努力研究，每一次突破，都給我們帶來(lái)喜悅。最終我們小組獲得成果，兩個(gè)星期來(lái)的汗水沒有白流，我們不僅收獲了做電路設(shè)計(jì)和仿真上的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也收獲到享受成功時(shí)的那份心情，從苦到

47、甜。</p><p>　　從本次課程設(shè)計(jì)中，我們深深體會(huì)到自己實(shí)際動(dòng)手能力方面的不足，經(jīng)過(guò)這次對(duì)我們的考驗(yàn)，我們學(xué)會(huì)了運(yùn)用很多以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，去實(shí)現(xiàn)我們想要做的東西；我們也學(xué)會(huì)了執(zhí)著與堅(jiān)持，因?yàn)橐氆@得成功就得需要很強(qiáng)的毅力?；仡^想想，一項(xiàng)研究真的不是一朝一夕的事情，往往心急是做不出來(lái)的，要經(jīng)過(guò)不斷努力和試驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們系統(tǒng)地利用了電路，模擬電子技

48、術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的知識(shí)，將三門學(xué)科有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，增強(qiáng)我們的理論知識(shí)，因?yàn)樵谡n堂上我們只是學(xué)習(xí)單一的一門學(xué)科，沒有將幾門學(xué)科結(jié)合起來(lái)，雖然各自的學(xué)科學(xué)習(xí)掌握的情況還不錯(cuò)，但是一旦遇到需要綜合應(yīng)用各個(gè)學(xué)科的知識(shí)時(shí)，我們通常會(huì)表現(xiàn)的手足無(wú)措。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們把平時(shí)支離破碎的知識(shí)進(jìn)行了整合，做到了融會(huì)貫通。</p><p>　　最重要的是我們團(tuán)結(jié)一致，四個(gè)人在一起研究和思考，一起提出意見和方法，然后討論出最佳的方

49、案去設(shè)計(jì)，這才是我們成功的關(guān)鍵所在。希望以后能有這樣更多的機(jī)會(huì)來(lái)鍛煉我們，因?yàn)槲覀兯鶎W(xué)的東西要理論與實(shí)踐相結(jié)合的話，需要不斷的去實(shí)踐，在實(shí)踐中找到自己的不足之處，然后又目的的去糾正。這樣學(xué)到的東西才真正有價(jià)值。</p><p>　　當(dāng)然我們的實(shí)際作品還存在很多不足，還要做很多改進(jìn)，但是介于我們的時(shí)間和知識(shí)儲(chǔ)備都有限，所以未能一一解決。在實(shí)際的制作過(guò)程中，時(shí)鐘脈沖信號(hào)的穩(wěn)定性問(wèn)題一直困擾著我們，雖然在仿真軟件中能夠

50、得到很理想的脈沖信號(hào)，但是在實(shí)際中信號(hào)很不穩(wěn)定；還有就是要在開關(guān)處添加防抖電路，這些都需要改進(jìn)。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的作品還很不成熟，只是實(shí)現(xiàn)了基本的功能，對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的一些復(fù)雜情況還未考慮在內(nèi)。比如在打麻將時(shí)要用到三個(gè)骰子，而且三個(gè)骰子出現(xiàn)六個(gè)數(shù)字的概率是相等的，這就需要我們加深學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在以后的學(xué)習(xí)中把這些問(wèn)題解決掉，能夠設(shè)計(jì)制作出符合現(xiàn)實(shí)生活要求的電骰子。</p><p>

51、<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳友宇.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1998 </p><p>　　[3] 吳友宇.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　

52、　[4] Charles K.Alexander and Matthew N.O.Sadiku.Fundamentals of Electric Circuits.北京：清華大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[5] 邱關(guān)源.電路.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[6] 侯玉寶，陳忠平，李成群.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真.北京：電子工