led猜盤游戲課程設(shè)計

1、<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》</p><p><b>　　課程設(shè)計報告</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)計方案</p><p><b>　　設(shè)計方案圖</b></p><p><b>　　第三章

3、工作原理</b></p><p><b>　　電路設(shè)計方案</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　實驗、調(diào)試及測試結(jié)果與分析</p><p>　　第四章 課程設(shè)計小結(jié)</p><p><b>　　參考文獻</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。隨著社會科學技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是在現(xiàn)在這樣一個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)計思想，使此猜盤

5、游戲的設(shè)計簡單、方便。該電路實現(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抽獎活動的原理，方便于自行設(shè)計，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)計內(nèi)容要求</p><p>　　要求：系統(tǒng)有10個LED組成的輪盤，開始前猜測某個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LED組成的輪盤，2個555芯片其中第一個555芯片構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，第2個555芯片構(gòu)成多諧振蕩器，1個CD4017十進制計數(shù)器和電阻電容若干等等。

7、開始前猜測某個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。</p><p>　　該課程設(shè)計題目是LED猜盤游戲。該課程設(shè)計著眼于LED的信號指示燈功能，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)計方案</p><p>　　2.1設(shè)計方案圖 </p><p>　　第三章 工作原理及電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1電路設(shè)計方案</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>　　具體步驟：當電源開關(guān)剛接通時，4017的第15腳上出現(xiàn)正跳脈沖將其復位至第3腳（Q0）為高電平位置初始態(tài)。開關(guān)AN啟動后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僅在高電平時發(fā)光閃亮。</p><p><b>　　3.2工作原理</b></p><p>　　555定時器工作時過程分析如下：</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VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，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導通，定時器輸出低電平。 當VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC時，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定時器輸出

12、狀態(tài)保持不來。 當VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，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，定時器輸出高電平。 當VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，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不同的電路?！　≡趯嶋H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：多個單穩(wěn)、多個雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無穩(wěn)，雙穩(wěn)和無穩(wěn)的組合等。這樣一來，電路變的更加復雜。每個電路除畫出它的標準圖型，指出他們的結(jié)構(gòu)特點或識別方法外，還給出了計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實驗、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的顯示人眼無法識別，觀察不到整個變化過程，通過理論計算，發(fā)現(xiàn)因為555的振蕩頻率只要在數(shù)十赫茲以上，LED的發(fā)光變化，對人的眼睛來說都是無法辨別的。于是在理論知識的基

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。為了實驗中便于調(diào)節(jié)實驗現(xiàn)象，我將R3由定值電阻換成了滑動變阻器，這次使得電路更具有可調(diào)性和更加完美的實現(xiàn)了電路的功能以及試驗的要求。實驗最后的所得的結(jié)果完全符合實驗的要求。 &

16、lt;/p><p>　　第四章 課程設(shè)計小結(jié)</p><p>　　這次課程設(shè)計讓我收獲頗豐：首先讓我鞏固和加強了“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”課程的理論知識，掌握電子電路的一般的設(shè)計方法。其次學會使用Multisim軟件進行仿真和撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告。通過查閱手冊和文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力。另外，盡管課程設(shè)計是在期末才開始，我們的教材學習完畢，掌握許多知識，但是還有很

17、多地方理解領(lǐng)悟不到位，由于對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，只得參考其他文獻。在在計算機仿真模擬過程中，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LED燈才正常循環(huán)閃爍。</p><p><b>　　參考文獻：</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世紀高等院校計算機系列教材(計算機類). 科學出版社.</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定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器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。虛線邊沿標注的數(shù)字為管腳號。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腳為復位端，輸入負脈沖（或使其電壓低于0.7V）可使555定時器直接復位；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，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時器輸出低電平時，放電晶體管TD導通，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200mA，因此可直接驅(qū)動繼電器、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VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC時，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，定時器輸出高電平。</p><p>　　CD4017引腳圖 </p><p>　　CD4017 是5 位Johnson 計數(shù)器，具有10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH 為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之，計數(shù)功能無效

23、。CR 為高電平時，計數(shù)器清零。 Johnson 計數(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，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應(yīng)時鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個時鐘輸入周期CO 信號完成一次進位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。</p><p>　　CMOS集成電路CD4017C采用標準的雙列直插式腳塑封，它的引腳排列如圖1所示?！C4017 是國標型號，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，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)，級聯(lián)進位輸出端，每輸入 10 個時鐘脈沖，就可得一個進位輸出脈沖，因此進位輸出信號可作為下一級計數(shù)器的時鐘信號。</p><p>　　腳(EN)，時鐘輸入端，脈沖下降沿有效；</p><p>　　腳(CP)，時鐘輸入端．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，CD40171C 計數(shù)器中各計數(shù)單元輸出低電平“0”，在譯碼器中只有對應(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CO：進位脈沖輸淵CP：時鐘輸入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9 計數(shù)脈沖輸出端VDD：正電源VSS：地</p><p>　　數(shù)字電路CD4017是十進制

28、計數(shù)／分頻器，它的內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是Q0、Q1、Q2、…、Q9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（Q0～Q9）和1個進位輸出端～Q5-9。每輸入10個計數(shù)脈沖，～Q5-9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。</p><p>　　CD4017有

29、3個輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出Q0為高電平，其余輸出端（Q1～Q9）均為低電平。CP0和～CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由～CPl端輸入。設(shè)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>

30、<p>　　CD4017有兩個時鐘端 CP 和 EN，若用時鐘脈沖的上沿計數(shù)，則信號從 CP 端輸入；若用下降沿計數(shù)，則信號從 EN 端輸入。設(shè)置兩個時鐘端是為了級聯(lián)方便。</p><p>　　從上述分析中可以看出，CD4017(它的基本功能是對“CP”端輸入脈沖的個數(shù)進行十進制計 數(shù)，并按照輸入脈沖的個數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在 Yo —Y9 這十個輸出端，計滿十個數(shù)后計數(shù)器復零，同時輸出—個進位脈沖。我們