电子骰子的制作.

皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-1-目录摘要---------------------------------------------------------------------------2前言---------------------------------------------------------------------------3第一章设计要求----------------------------------------------------------41.1基本要求------------------------------------------------------------41.2提高要求-------------------------------------------------------------4第二章系统的组成及工作原理------------------------------------------52.1系统的组成框图-----------------------------------------------------52.2系统的工作原理-----------------------------------------------------5第三章电路设计--------------------------------------------------------------63.1方案的选择-----------------------------------------------------------63.1.1方案一-------------------------------------------------------63.1.2方案二-------------------------------------------------------73.1.3确定方案----------------------------------------------------83.2单元电路设计--------------------------------------------------------83.2.1单稳态触发器的设计------------------------------------------------83.2.2多谐振荡器的设计----------------------------------------------------93.2.3时序逻辑电路的设计---------------------------------------------103.2.4方波发生器------------------------------------------------------133.2.5仿真电路展示-----------------------------------------------------13第四章电路实验与调试---------------------------------------------------144.1焊接--------------------------------------------------------------------144.2调试中出现的问题及解决-----------------------------------------14第五章设计总结-----------------------------------------------------------15参考文献----------------------------------------------------------------------16附录（元器件清单）-------------------------------------------------------------16皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-2-摘要电子制作是一项实践活动,它是理论与实践结合的过程。其中,包含着设计的创新、工艺的创意、外观的优美等.许多工程技术人员、教师、学生用他们的智慧把小小器件精心设计,就能变成给工作和生活增添无穷乐趣的制作项目。正因为电子制作有神奇之功,电子爱好者始终对电子制作赋有激情。特别是现在中学、职业院校以及大学都在提倡学生动手实践。该课程设计介绍了数码显示电子骰子电路的组成、设计及功能。电路由常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片进行设计。该电子骰子除了具有基本的数字随机变化功能外，还具有延时和数字变化具体化要求等功能。闭合开关后数码显示管显示数字1~6随机变化，数字变化时间间隔可控，断开开关后还可继续变化5秒左右停止变化，避免人为因素干扰骰子结果。通过课程设计提高并巩固所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接技术。关键词:电子骰子随机延时时间可控皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-3-前沿进入21世纪以来，越来越多的电子产品横扫商业市场。各式各样的电子小产品不光给人们的生活、学习以及工作增添了无限乐趣，更带来了诸多便利。在日益激烈的竞争中，不断的有电子产品出现和消失在人们的生活中，电子产品的质量、性能也在不断的提高与改进。电子产品在无形中已经成为人们生活中不可或缺的一部分。今天随着科技的不断进步，电子骰子的制作也更加追求精益求精。电子骰子保留了普通骰子滚动时随机选择面朝上显示的数字1~6的作用要求，电子元器件更提供了视觉娱乐效果。如今在市场上销售的电子骰子大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了电子骰子的总设计要求。设计主要由两个方波发生器产生不同频率的输入信号达到数字随机变化的要求，再由555定时器组装成的单稳态触发器达到断开电源后延时5秒的作用达到随机效果。另外由555定时器组成的多谐振荡器控制数字变化时间间隔，最后由一个数码显示管显示随机产生的数字。对数字变化有进一步要求也可以通过逻辑时序电路实现。电子骰子的设计根据要求不同可以设计成各式各样的效果运用于大舞台娱乐观众！皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-4-第一章设计要求1.1基本要求（1）当将开关闭合的时候，电子骰子随机变化，从1~6，每隔0.5秒左右变化一次；（2）在变化过程中，1的相邻变化状态不能是6,2的相邻变化状态不能是5,3的相邻的变化状态不能是4；（3）当开关断开后，继续工作5秒左右停止变化。1.2提高要求（1）对电路进行仿真和调试；（2）回归课本将相关知识点复习一遍；（3）在制作过程中发现问题并能解决问题。皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-5-第二章系统的组成及工作原理2.1系统的组成框图2.2系统的工作原理如图所示，由开关控制整个电路的运行。采用555定时器接成单稳态触发器达到断开开关后延时5秒左右停止变化的要求。同时再用555定时器接成多谐振荡器得以达到数字变化时间间隔是0.5秒的要求；这样的组合，器件值可根据条件来修改，使得结果和时间比较精确，误差小。然后用到方波发生器与JK触发器组成的时序逻辑电路的组合，列出卡诺图，除去不必要显示的数字，同时也能对数字变化做进一步的要求。用交错的随机方波信号，达到1-6的随机输出。开关单稳态触发器（延时5秒）多谐振荡器（控制时间间隔0.5秒）数码显示管（显示结果）方波发生器、JK触发器（产生随机信号实现1—6随机输出）皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-6-第三章电路设计3.1方案的选择3.1.1方案一主要运用到：555组成的单稳态电路、多谐振荡电路，74LS161六进制计数器，数码显示管以及开关电路。仿真软件用到multisim。思路：单稳态电路用来制作延时开关电路，达到延时5秒的功能。多谐振荡电路实现以0.5秒的时间间隔变化功能。六进制计数器实现数字1~6随机变化的功能。1.时钟脉冲的选择时钟脉冲可采用石英晶体多谐振荡器和555定时器。555定时器是一种多用途的数字---模拟混合集成电路，能极方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器等方面广泛应用。虽然石英晶体多谐振荡器的谐振频率很稳定，但考虑到仿真的简单快捷该设计选择555定时器。皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-7-2.六进制计数器的选择该设计要用到一个六进制计数器，可采用由JK触发器组成的计数器和由74LS161构成的六进制计数器。采用74LS161芯片可使电路更加紧致，模拟实现时不容易出错，在使用74LS161芯片时，将ENP和ENT分别接高电平，将时钟脉冲接到CLK端，这样计数器就实现了加法计数功能。3.1.2方案二采用555定时器接成单稳态触发器达到工作5秒左右停止变化的要求；同时在用555定时器接成多谐振荡器得以达到数字变化时间间隔是0.5秒的要求；这样的组合，器件值可根据条件来修改，使得结果和时间比较精确，误差小。然后用到JK触发器组成的时序逻辑电路与方波发生器的组合，列出卡诺图，除去不必要显示的数字，比如说0、7.用交错的随机方波信号，达到1-6的随机输出。皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-8-3.1.3确定方案使用74LS161时不能实现从一到六的随机变化，不符合实验要求。所以方案一实施起来比较难以实现功能，于是放弃了该种方案。于是就采用了第二方案用仿真软件multisim来进行仿真。3.2单元电路设计电路的基本原理：通过555延时器的输出端控制555振荡电路，信号的发生部分一共用了两个555集成电路。将输出的脉冲作为JK触发器的同步时钟脉冲部分。同时两个方波发生器加在A、B这两个控制端，将这个时序逻辑部分的输出接入到数码显示管，使它显示1~6的数字，且满足电子设计的功能要求。3.2.1单稳态触发器的设计因为延时时间t=5s，由公式t=RCln3即1.1RC=5s，令R=1MΩ，求得C=4.7uF。皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-9-3.2.2多谐振荡器的设计555多谐振荡电路参数计算：T=（R3+2R4）Cln2,令T=0.5S,其中C=100nF，令R3=100K,则R4=177K。仿真图如下：皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-10-3.2.3、时序逻辑电路的设计画出的卡诺图如下：Q3Q2Q1AB00000101101011011110110000X010001001010X00100101X011010011011X01101011X101110110101X11011010X100101100100X100101上表是根据设计中对电子骰子的功能要求而画出的状态表，其中A、B是我们加入的状态控制的脉冲信号，用以控制其次态的显示。由于有两种状态是不符合条件的（0和7），为此我们设计它的自启动，在设计自启动时又要考虑它的化简，通过尝试的以下状态表：Q3Q2Q1AB00000101101011011110110000011010001001010011001001010110110100110110110110101110110111011010110111011010101100101100100100100101皖西学院机械与电子工程学院课程设计电子骰子的制作-11-Q1的卡诺图化简：Q3Q2Q1AB0000010110101101111011000010110111011101111011110011001010100001根据JK触发器的特征方程得：J1=AQ2Q3+BQ2Q3+BQ2K1=BQ2Q3+AQ3+BQ2Q3Q2的卡诺图化简：Q3Q2Q1AB000001011010110111101100001100