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□指导教师系<部〕主任注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结〞、“学生成绩单〞一并交院教务存档。摘要转盘游戏是一种特别有意思的游戏,它突出了事件的随机性,人们根据这种不确定性事件的等可能发生性进行猜测,然后通过转盘开始旋转直至停下,来验证猜测是否准确。近年来,由简单的猜盘逐渐开展到益智转盘游戏、猜奖、***等等不同形式,广受大家的喜爱。因此,本次课程设计采用数字电路知识,利用时钟振荡脉冲进行计数并控制发光二极管的亮灭来简单实现转盘游戏的功能。本次设计中,采用两片NE555芯片以及一片CD4017脉冲分配器来完成设计要求。该方案利用NE555定时器构成单稳触发器和多谐振荡器,构成时钟脉冲发生电路模块,CD4017实现时序分配模块,LED实现显示模块。时钟振荡电路控制脉冲信号的时间长短和频率,送入CD4017实现对脉冲信号的分配,出现的与时钟同时的高电平控制LED的亮灭,在指定的时间范围内使高速旋转的LED停止在某一盏灯上。关键词:LED猜盘游戏,NE555,CD4017,时钟振荡脉冲,·····················································································································································································································································································································································································································································································································································································································································································································································································································16结论····················································17参考文献················································18附录一··················································19附录二··················································(1)学会并掌握脉冲数字电路设计的根本方法(2)能运用NE555计时器、CD4017脉冲分配器实现LED转盘游戏的设计(3)***,开始前,先猜测某个LED,然后按下按钮,LED高速旋转,然后速度逐渐变慢,最后停下,假设最后停在所猜测的LED灯上,那么为赢。〕时钟脉冲发生端2〕时序分配端3〕,要实现具有一定功能的电路,可以采取多种不同的方案。在众方案中,应力求选择一种最简单、实用、稳定性好并且较为经济的方案。同理,实现该设计要求可以运用很多种方法,本文仅列举出其中三种进行比较,比较方案如下::。<〕第二局部采用NE555构成多谐振荡器。第三局部采用CD4017实现脉冲分配。第四局部采用LED灯实现结果的显示。::。第二局部采用由晶体管构成的多谐振荡器。<〕第三局部采用CD4017实现脉冲分配。第四局部采用LED实现结果显示。:。<〕第二局部采用NE555构成的多谐振荡器。第三局部采用CD4017实现脉冲分配。第四局部采用LED实现结果显示。,三种方案的脉冲分配端以及结果显示端是一样的,差异在于脉冲发生端的设计。方案一电路采用CD4011的两个与非门实现单稳触发器电路,根本实现了让LED灯高速旋转直至停在某一盏灯上的功能,但是当按下B键时,所产生的脉冲信号不稳定,致使后面的电路无法有规律地变化,而是杂乱无章的。同时该电路缺乏有效的时间控制,使后面LED灯的亮暗时间不固定。通过仿真可以知道,该电路能够实现LED灯的旋转,但是有时会停在两盏灯上,所以不可靠。方案二中,采用两个三极管实现多谐振荡,也能够根本实现功能,但是其随机性太强,不易控制时间,而且,三极管是怕热元器件,与NE555插槽相比,其焊接技术要求更高。方案三中只用了两个NE555即可构成脉冲发生端,电路比较常见,使用广泛,稳定性及可控性都较强,其焊接要求也比较低。可见,三种方案中方案三设计比较合理,且价格比较低廉,因此采用方案三作为本次的原理设计方案用以实现LED转盘游戏。。该局部是成功实现设计要求的关键所在。。,作为十分频来使用,实现脉冲分配的功能。。十个LED灯依次接收由CD4017十分频模块输入的脉冲而依次闪亮,且在可控时间内停在某盏灯上。。,:::采用NE555构成单稳触发器。:采用NE555构成的多谐振荡器。:采用CD4017实现脉冲分配。:采用LED实现结果显示。,用5V直流稳压电源供电,555在开关的启动下产生渐慢脉冲作用下驱动10个LED循环发光,循环转动,最后速度变慢,然后逐渐停止。<1〕计算单稳触发器周期的公式:Tw≈=50kΩ时,得Tw≈=*50kΩ47uf=<2〕计算多谐振荡器周期的公式:Tw≈*<R3+2R4〕*C3此处R3==100kΩC3=100nfTw≈*<+2*100kΩ〕*100nf=,运用到了NE555芯片,CD4017芯片、LED灯以及电阻、电容、导线假设干。-数字混合式集成定时器,555定时器本钱低,性能可靠,外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路,在工业控制等方面也有很广泛的应用。。,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。//3。555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,/3,/3。/3,那么比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。/3,/3,那么C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。NE555的各个引脚功能如下:1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。8脚:,,的范围为3V至18V,一般用5V。3脚:输出端Vo。2脚:低触发端。6脚:TH高触发端。4脚:是直接清零端。当端接低电平,那么时基电路不工作,此时不管、TH处于何电平,时基电路输出为“0〞,该端不用时应接高电平。5脚:VC为控制电压端。假设此端外接电压,那么可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,,以防引入干扰。7脚:放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。<〕。在未加触发信号之前,触发器处于稳定状态,经触发后,触发器由稳定状态翻转为暂稳状态,暂稳状态保持一段时间后,又会自动翻转回原来的稳定状态。单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。接通电源后,未加负脉冲,而C充电,Vc上升,当Vc上升到2/时,电路输出为低电平,放电管T导通,C快速放电,使Vc=0。这样,在加负脉冲前,为低电平,Vo=0,这是电路的稳态。在t=t0时刻负跳变,而Vc=0,所以输出翻为高电平,T截止,C充电。按指数规律上升。t=t1时,负脉冲消失。t=t2时,上升到2/,又自动翻为低电平。在这段时间电路处于暂稳态。t>t2,T导通,C快速放电,电路又恢复到稳态。由分析可得:输出正脉冲宽度tw=。通过改变R、C的大小,可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。,它没有稳定的输出状态,只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后,经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。接通电源后,假定是高电平,那么T截止,电容C充电。—R1—R2—C—地,按指数规律上升,当上升到时<TH、端电平大于〕,输出翻转为低电平。是低电平,T导通,C放电,放电回路为C—R2—T—地,按指数规律下降,当下降到时<TH、端电平小于〕,输出翻转为高电平,放电管T截止,电容再次充电,如此周而复始,产生振荡,经分析可得 输出高电平时间T=(R1+R2>Cln2 输出低电平时间T=R2Cln2 振荡周期T=(R1+2R2>Cln2输出方波的占空比为::十进制计数器/脉冲分配器。。 CD4017是5位Johnson计数器,具有10个译码输出端,CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。CR为高电平时,计数器清零。Johnson计数器,提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通,保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位,并用作多级计数链的下级脉动时钟。。该模块构成分频电路。CD4017,其内部由计数器及译码器两局部组成,由译码输出实现对脉冲信号的分配,整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同时的高电平,宽度等于时钟周期。。CO:进位脉冲输出;CP:时钟输入端;CR:去除端;INH:禁止端 Q0-Q9计数脉冲输出端;VDD:正电源;VSS:地输出高电平的顺序分别是⑶、⑵、⑷、⑺、⑽、⑴、⑸、⑹、⑼、⑾脚,这10个管脚依次产生高电平。,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,,晶片的一端附着在一个支架上,是负极,另一端连接电源的正极,整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两局部组成,一局部是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N结〞。当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色,是由形成P-N结材料决定的。该模块接受出自整个电路产生的高电平,由于是分频器CD4017产生的高电平,所以10个发光二极管依次接受来自它产生的高电平,逐一闪亮并循环。但发光二极管亮度和闪光速度受到前面电路中电阻和电容的影响,可以自由调节。,用Multisim进行仿真调试,:,闭合开关,LED灯将依次亮起来,并最终停下。调试时,根据现象适当调节参数。<1〕仪器示波器、直流稳压电源、万用表<2〕调试方法将电路板接上5V电源之后测试555芯片能否正常工作。将第一片555芯片的输出端接在示波器上,观察示波器波形假设出现不稳定的脉冲,说明单稳态电路工作正常;假设不是,那么说明单稳态电路不正常工作。将第二片555芯片的输出端接在示波器上,观察示波器波形假设出现方波波形,说明多谐振荡电路工作正常;假设不是,那么说明多谐振荡电路不正常工作。<3〕调试现象将连接好的555定时器的输出端接在示波器上,。。LED灯轮流亮灯,说明CD4017正常工作。:<1〕焊接前设计好各个元器件在电路板上的位置,即排版,并画好排版草图。领元器件,并检查所需各元器件是否齐全。<2〕焊接是很重要的一步,它直接决定设计的成败。所以,焊接时须格外小心。按照草图上面设计的排版,将各个元件及管脚焊在电路板上,焊接时应注意方法,防止虚焊。<3〕检查电路,看其连接是否与工作原理图一致。假设不一致,那么加以修正;假设一致,那么可将电路的正负极接5V直流稳压电源。结果分析:<1〕调试过程中只出现一盏灯亮,并未到达灯轮流高速旋转的目的,经万用表蜂鸣档检查断路和短路现象,均正常,将13管脚所接电容断路,LED灯开始旋转,说明CD4017的13管脚需要直接接到地。<2〕将所有器件安装、焊接及用导线连接好后,接通电源,只有电路板上其中的一个定义为指示灯的LED灯能亮,其它灯没有反映,故不能实现功能,经过仔细检查,所有线路没有错误,但是CD4017芯片没有接电源,导致芯片CD4017不能正常工作。<3〕单稳态电路的电阻阻值调的不恰当使灯旋转的时间很短,致使LED灯的旋转圈数很少,调整滑动变阻器阻值使时间值到达一个适宜值,效果还比较满意。结论通过本次的课程设计,学到了很多的东西。在上个学期的脉冲数字电路课程中,对知识的把握不是很好。因此,选择课程设计题目的时候,有点犯难,感觉每个题目都没多大把握。当看到“LED转盘游戏〞这个标题时,一股新奇感促使了这个设计的进行。选定题目后,接下来的工作让人感觉压力很大。虽然网上以及书籍中,都有与本设计有关的内容,但这却无形中增加了许多诸如筛选信息等方面的困难。终于,选定方案以后,接下来的工作就相对来说比较容易了。但是由于平常对Multisim软件不够熟悉,以至于本次仿真时,由于操作不熟练等各方面问题,花了大量的时间。同时,增长了许多的知识。虽然以前也用过NE555芯片,但是从来不曾了解其内部结构及各个管脚的功能。在这次的课程设计中,不仅更加了解了NE555,还对CD4017芯片有了一定的认识。相信以后再用到此类芯片时,会更加的得心应手。此外,在焊接方面,也树立起了信心。曾经的几次失败,造就了对焊接的排斥感。虽然,在本次焊电路板时,也出现了一点问题,但后来从分析问题,检查电路以及纠错以至电路焊接的成功,那种排斥感已化为一种勇敢面对问题的勇气。特别是看到LED灯旋转起来的时候,心中更是无比的冲动。这种成就感就是对这一切的努力的最好回报。因此,以后更加要勤加练****将所学的知识运用出去,化为实物,才能不枉所学。虽然本次设计成功了,但是,其明显缺点还是存在的。例如,实验结果的显示过于简单,对于猜中和猜错没有其他的明显的判断电路。虽然,其对电路的影响不大,但是少了这一模块却让整个设计的趣味性减了许多。对于这样的失策情况,以后一定会尽量防止。选择方案时,不要盲从资料上的方案,查找到的方案只能是作为参考。实际设计时,一定要从实际出发,从电路复杂度、性能稳定性、焊接难易以及经济实用性等多方面加以考虑,才能找寻到最正确方案。参考文献:【1】<第三版〕.高等教育出版社,2024.【2】,2024.【3】:高等教育出版社,2024.【4】,2024.【5】,——1个导线——假设干附录二元件清单/