led猜盤游戲課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱： 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： LED猜盤游戲 </p><p>　　學(xué) 院 名 稱： 信息工

2、程學(xué)院 </p><p>　　數(shù)字電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　20 11 －20 12 學(xué)年 第 1學(xué)期　第 2 周－ 3 周 </p><p>　　注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。</p><p><b>　　摘 要</b>&l

3、t;/p><p>　　學(xué)了數(shù)字邏輯課程，無論是對數(shù)字信號還是邏輯電路都應(yīng)該有了更加深刻的理解， LED猜盤游戲這個課題就是充分利用上了數(shù)字邏輯電路上的知識，該課題模塊簡單，原理清晰，但能夠加深對數(shù)字邏輯電路的認(rèn)識。時鐘振蕩脈沖發(fā)生電路模塊、CD4017芯片時序分配電路模塊、LED顯示模塊，三部分電路功能獨(dú)立，構(gòu)造簡單，可塑性強(qiáng)，因此通過對猜盤游戲的設(shè)計(jì)和調(diào)試來進(jìn)一步提升理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，鞏固和加強(qiáng)對數(shù)字邏輯知識

4、的認(rèn)識。</p><p>　　本次在實(shí)驗(yàn)中也加強(qiáng)了對555集成芯片、CD4017芯片原理的學(xué)習(xí)與和應(yīng)用。如何以及為什么要應(yīng)用555芯片來構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)和多諧觸發(fā)器是該課設(shè)的重點(diǎn)。該課程設(shè)計(jì)可以讓我們能夠更加清晰地認(rèn)識數(shù)字系統(tǒng)總體概念，利用555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生秒脈沖，其輸出端連到由另一個555芯片構(gòu)成的多諧振蕩器的輸入端，當(dāng)一個脈沖到來，多諧振蕩器就產(chǎn)生方波，然后輸入到芯片CD4017，其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼

5、器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。在當(dāng)代科技發(fā)展如此迅速的時代，人們在娛樂方面的消費(fèi)也有所增加，為此，LED猜盤游戲的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有利于提高人們的精神生活和提高社會的發(fā)展。</p><p>　　關(guān)鍵字：LED;555芯片；CD4017芯片；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；多諧振蕩器；</p><p><b

6、>　　目 錄 </b></p><p>　　前言--------------------------------------------------4</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求-----------------------------------------5</p><p>　　第二章 系統(tǒng)組成及工作原理</

7、p><p>　　2.1 系統(tǒng)組成------------------------------------------------6</p><p>　　2.2 工作原理------------------------------------------------7</p><p>　　第三章 系統(tǒng)各模塊工作原理</p><p>　　3.

8、1由555芯片構(gòu)成時鐘振蕩脈沖發(fā)生電路模塊 -----------------------------------------------------------------8</p><p>　　3.2 CD1047時序分配電路模塊----------------------------------9<

9、/p><p>　　3.3 LED顯示模塊----------------------------------------------------------------10</p><p>　　第四章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測試結(jié)果與分析------------------------------10</p><p>　　結(jié)論------------------------

10、---------------------------11</p><p>　　第六章 設(shè)計(jì)方案-----------------------------------------------12</p><p>　　參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------13</p><p>　　附

11、錄一----------------------------------------------------------14附錄二----------------------------------------------------------15</p><p><b>　　前 言 </b></p><p>　　科學(xué)技術(shù)給人類帶來了無可比擬的便利和享受。如

12、今21世紀(jì)是一個科技迅猛發(fā)展的時代，各處可見的電子設(shè)備和便利設(shè)施基本都要依靠科技，電子產(chǎn)品更可謂是琳瑯滿目，當(dāng)代大學(xué)生就應(yīng)該學(xué)好理論知識，并且多思考，多動手實(shí)踐，使理論與實(shí)踐能夠聯(lián)系起來。電子課設(shè)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重的一個環(huán)節(jié)，是將理論與實(shí)踐相結(jié)合的環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的環(huán)節(jié)。</p><p>　　LED猜盤游戲的應(yīng)用十分廣泛，許多娛樂場都可以看到這種娛樂設(shè)施。隨著社會科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在現(xiàn)在這

13、樣一個3G時代，通過現(xiàn)代通訊設(shè)備參與大型的電視、網(wǎng)絡(luò)抽獎活動已成為一個時尚。該設(shè)計(jì)基于模擬電路和數(shù)字邏輯電路知識，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，使此猜盤游戲的設(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)會到抽獎類活動的公正公平性，亦能了解電子搖獎器等娛樂性幸運(yùn)抽獎活動的原理，方便于自行設(shè)計(jì)，豐富了人們的閑暇生活。 </p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 </p><p><

14、b>　　基本要求：</b></p><p>　　系統(tǒng)有10個(或18個)LED組成輪盤,開始前,先猜測某個LED，然后按下按鈕,LED高速旋轉(zhuǎn),速度逐漸減緩，最后停下已猜中未贏。</p><p><b>　　參考原理：</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、加＼減控制、分頻器組成。

15、</p><p><b>　　主要參考元器件：</b></p><p><b>　　555集成芯片；</b></p><p>　　74LS73，74LS193，74LS154，74LS00；</p><p><b>　　CD4017芯片；</b></p><

16、p>　?。▓D中74LS73，74LS193，74LS154，74LS00用CD4017代替）。</p><p>　　該課程設(shè)計(jì)題目是LED猜盤游戲。該系統(tǒng)的應(yīng)用著重在LED燈高速旋轉(zhuǎn)的，然后開關(guān)停止按鍵后逐漸停在某個上，著重停止后的隨機(jī)性，才能有效的保證游戲時的公平原則。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p><b>　

17、　2.1 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　利用555芯片和CD4017構(gòu)成此次課設(shè)實(shí)驗(yàn)的三個基本框架，即單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，計(jì)數(shù)器。繼而組成數(shù)字轉(zhuǎn)盤游戲電路。當(dāng)脈沖鍵控多諧振蕩器產(chǎn)生多諧脈沖時4017進(jìn)行計(jì)數(shù)，它的十個輸出端依次產(chǎn)生高電平，當(dāng)發(fā)光二級管正向接入高電平導(dǎo)通時會發(fā)亮，形成有規(guī)律的閃動。調(diào)節(jié)滑動變阻器或電容會調(diào)整發(fā)光二級管發(fā)光循環(huán)的速度。</p><p>

18、　　【主要參考元件】：555，CD4017芯片</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　系統(tǒng)組成器件：</b></p><p><b>　　555芯片；</b></p><p>　　“555”芯片是一種中規(guī)模集成電路，只要在外部配上適當(dāng)阻容元件，就可以方便地構(gòu)成脈沖產(chǎn)

19、生和整形電路，是該系統(tǒng)的重要組成部分。</p><p><b>　　CD4017：</b></p><p>　　CD4017可以在每10個時鐘輸入周期CO信號完成一次進(jìn)位，高電位輸出使得發(fā)光二級管發(fā)亮。</p><p><b>　　2.2 組成原理</b></p><p>　　系統(tǒng)由電壓控制器(包括

20、自激振蕩器+2分頻電路)、觸發(fā)器、加＼減控制、分頻器組成。</p><p>　　系統(tǒng)電路如圖1所示，用12V電池供電，555在開關(guān)的啟動下產(chǎn)生漸慢脈沖作用下驅(qū)動10個LED循環(huán)發(fā)光，循環(huán)轉(zhuǎn)動，最后速度變慢，然后逐漸停止。</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　系統(tǒng)PCB圖</b></p><p

21、>　　第三章 系統(tǒng)各模塊工作原理</p><p>　　3.1 時鐘振蕩脈沖發(fā)生電路模塊（555芯片構(gòu)成）</p><p>　　該模塊主要有兩個555芯片、若干電阻及電容、導(dǎo)線等組成。</p><p>　　第一個555芯片構(gòu)成單穩(wěn)振蕩電路?？梢宰鳛橐粋€計(jì)時電路，</p><p>　　第二個555芯片構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路?？梢宰鳛橐粋€方

22、波產(chǎn)生器電路，它的4腳接上了第一個555芯片輸出的高電平，促發(fā)產(chǎn)生方波。與單穩(wěn)模式不同之處僅在于觸發(fā)端(2腳)接在充、放電回路的電容C上，而不是受外部觸發(fā)控制。當(dāng)加上Ｖcc電壓后，由于C上端電壓不能突變，故555處于置位狀態(tài)，輸出端（3）腳呈高電平“1”，而內(nèi)部的放電管ＶＴ1截止，Ｃ通過ＲA、ＲB對其充電，2腳電位隨Ｃ上端電壓的升高呈指數(shù)上升，如波形圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1

23、 波形圖</b></p><p>　　當(dāng)Ｃ上的電壓隨時間增加，達(dá)到Vcc閾值電平（6腳）時，上比較器A1翻轉(zhuǎn)，使RS觸發(fā)器置位，經(jīng)緩沖級倒相，輸出Vo呈低電平“0”。此時，放電管VT1飽和導(dǎo)通，C上的電荷經(jīng)RB至VT1放電。當(dāng)C放電使其電壓降至Vcc觸發(fā)電平（2腳）時，比較器A2翻轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器復(fù)位，經(jīng)倒相后，使輸出端（3腳）呈高電平“1”。以上過程重復(fù)出現(xiàn)，形成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩。</p>

24、<p>　　3.2 CD4017時序分配電路模塊</p><p>　　該模塊構(gòu)成一分配/分頻器電路。CD4017，其內(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)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。</p><p>　　CD4017有10個輸出端（O0～O9）和1個進(jìn)位輸出端～O5-9。每輸入10個計(jì)數(shù)脈

25、沖，～O5-9就可得到1個進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。CD4017輸出高電平的順序分別是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨腳，故③、②、④、⑦、⑩、①腳的高電平使9個二極管按順序發(fā)光，若要改變發(fā)光二極管的閃光速度，可改變電容C3的大小。</p><p>　　3.3 LED顯示模塊</p><p>　　該模塊接受出自整個電路產(chǎn)生的高電平，由于是分頻器CD4017產(chǎn)生

26、的高電平，所以是個發(fā)光二極管一次接受來自它產(chǎn)生的高電平，逐一閃亮并以此為循環(huán)，周而復(fù)始。但發(fā)光二極管亮度和閃光速度受到前面電路中電阻和電容的影響，我們可以自由調(diào)節(jié)。</p><p>　　第四章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程及結(jié)果 </p><p>　　在確保實(shí)驗(yàn)原理的正確性后，把元器件都焊接上去了，在正確連接電源后出現(xiàn)了一個意想不到的問題，芯片突然發(fā)熱，于是立即斷開電源，檢查是否有短路或者焊接問題，果然，

27、發(fā)現(xiàn)4017芯片8管腳，16管腳都接了正電源，問題的起因弄清楚后，立即把8管腳接地，焊接電路沒有問題了。</p><p>　　通過上述的檢查，將做好的LED猜盤接上電源，電路能工作，但是會自己停止和啟動，經(jīng)過觸摸一下底板，發(fā)現(xiàn)某個地方接觸不良，初步判斷是按鍵沒有焊牢，經(jīng)檢查，是按鍵存在問題，換了器件重新焊接好后，接通電源，經(jīng)過多次調(diào)試，終于和實(shí)驗(yàn)要求相同，實(shí)驗(yàn)成功。</p><p><

28、;b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：</b></p><p>　　十盞燈閃動頻率各一，開始選擇一盞燈，按下控件，,LED高速旋轉(zhuǎn),速度逐漸減緩，落在一盞燈上，猜中為贏</p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　通過這二周的課程設(shè)計(jì)，我對一些專業(yè)知識和電子設(shè)計(jì)有了更深的了解，同時也嘗試著去應(yīng)用自己的所掌握的知識。

29、本次電子課程設(shè)計(jì)主要是對本學(xué)年學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用，同時加上電路等知識，設(shè)計(jì)一些課題。經(jīng)過幾天的奮戰(zhàn),我感受很深.通過這次課程設(shè)計(jì)學(xué)到了很多。這不僅提高了同學(xué)的同手能力，而且有效地鞏固了我們對知識的記憶和理解，無論是焊接還是調(diào)試，在其中都要求實(shí)驗(yàn)者必須認(rèn)真，而且要有怕失敗的毅力。課程設(shè)計(jì)中僅僅一個人知道是不夠的，必須和搭檔認(rèn)真交流溝通，相互補(bǔ)充，互相信任，互相提醒，在調(diào)試中把握成功的方位。</p><

30、;p>　　在設(shè)計(jì)的過程中我們也不可避免的遇到了很多的問題.尤其是在調(diào)試過程中,會因?yàn)槟承┰虍a(chǎn)生錯誤,或二個人在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)出現(xiàn)了意見分歧,但在最后都達(dá)成了一致. 最后在調(diào)試結(jié)果出來后,我們更是無比的興奮,無比的自豪.總之,通過這次電子課程設(shè)計(jì),我不僅對自己的知識有了更好的掌握和應(yīng)用,更了解到團(tuán)隊(duì)精神的力量.在以后的學(xué)習(xí)和生活中受用終身.</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中，我還學(xué)會了要多思考，多擴(kuò)展，我們

31、大膽猜想要是猜盤游戲中猜對了有提示聲音或者有電子禮花提示就更加完美了。于是我們又開始查閱資料，希望能把電路完善好，但由于時間受限，這個后續(xù)還待以后完成。雖然兩周的課程設(shè)計(jì)非常短暫，但是我學(xué)到了好多，不僅鞏固啦自己本身的專業(yè)知識，而且提高啦自己的實(shí)踐能力，最重要的的是懂的啦合作的重要性，這讓我在以后的生活和工作上起到了促進(jìn)以及橋梁作用，受益匪淺?？傊?，課設(shè)對我們有很大幫助的。</p><p>　　第六章 方案設(shè)計(jì)

32、 </p><p>　　本方案采用的用兩個555芯片，另外一個CD4017從左到右第一個555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：</p><p>　　在沒有受到外界觸發(fā)器脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)；</p><p>　　在受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器從暫穩(wěn)態(tài)進(jìn)入“暫穩(wěn)態(tài)”。假設(shè)穩(wěn)態(tài)為0，則暫穩(wěn)態(tài)為1.</p>&

33、lt;p>　　經(jīng)過一段時間，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器從暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在暫穩(wěn)態(tài)停留的時間僅僅取決于電路本身的參數(shù)。起到定時的作用。</p><p>　　第二個555芯片構(gòu)成多諧振動器，其作用是用來輸出方波的；</p><p>　　如圖，CD401710個輸出端分別接入一個LED燈，在計(jì)數(shù)和譯碼后實(shí)現(xiàn)LED燈的循環(huán)發(fā)亮。</p><p><b>　　參

34、考文獻(xiàn)</b></p><p>　　閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。高等教育出版社，2006.5</p><p>　　張先永，尼喜，電子技術(shù)基礎(chǔ)，華中科技大學(xué)出版社，2009.1</p><p>　　趙珂，彭嵩編.脈沖與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，南昌航空大學(xué)電子信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中心，2008</p><p>　　Myke Predko著

35、張曉林等譯.數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)實(shí)例解析，電子工業(yè)出版社。2003</p><p>　　附錄一、LED猜盤游戲電路實(shí)驗(yàn)器材清單：</p><p><b>　　附錄二、芯片介紹</b></p><p><b>　　1、CD4017</b></p><p>　　十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分頻器CD4017，它是一種用途

36、非常廣泛的電路：其內(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)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9，依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 CD4017有10個輸出端（O0～O9）和1個進(jìn)位輸出端～O5-9。每輸入10個計(jì)數(shù)脈沖，～O5 9就可得到1個進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。 CD4017有3個輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出

37、O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計(jì)數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計(jì)數(shù)，則信號由～CPl端輸入。 置2個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。 由此可見，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應(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><p>　　2、芯片555簡介555時基集成電路是數(shù)字集成電路

38、，是由21個晶體三極管、4個晶體二極管和16個電阻組成的定時器，有分壓器、比較器、觸發(fā)器和放電器等功能的電路。它具有成本低、易使用、適應(yīng)面廣、驅(qū)動電流大和一定的負(fù)載能力。在電子制作中只需經(jīng)過簡單調(diào)試，就可以做成多種實(shí)用的各種小電路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于三極管電路。</p><p>　　555時基集成電路各管腳的作用：腳①是公共地端為負(fù)極；腳②為低觸發(fā)端TR，低于1／3電源電壓以下時即導(dǎo)通；腳③是輸出端V，電流可達(dá)2000mA