电子幸运转盘课程设计

***************学院数字系统设计与制作报告电子幸运转盘电子电路设计院系：信工系小组成员：专业班级：指导教师：设计时间：2019-2020学年第2学期17周2019年06月21日摘要幸运转盘是一个常见的博彩道具，在我们日常生活中扮演着十分重要的角色，在各种娱乐场合，以及商场购物中心，游乐场等地方，都有幸运转盘的身影。随着科技的发展，现在许多软件也有幸运大转盘的功能。由于幸运大转盘应用十分广泛，所以这次课程设计选择利用集成芯片制作一个幸运转盘，并利用Protues仿真软件对电路进行设计和仿真。电子幸运转盘电路由NE555组成的多谐振荡器和4017十进制计数器/脉冲分配器组成。10颗发光极管模拟幸运物，当按下启动键1秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终随机停止于某颗灯上。电解电容C1的数值决定延迟时间，电解电容C2数值决定循环速度。关键词:电子幸运转盘，protues仿真，NE555，CD4017，循环点亮，随机停止。目录1设计任务和要求....................................................................................................-1-1.1设计任务....................................................................................................-1-1.2具体要求....................................................................................................-1-2设计方案与论证....................................................................................................-1-2.1设计思路....................................................................................................-1-2.2设计方案....................................................................................................-1-2.3设计论证....................................................................................................-2-3单元电路设计........................................................................................................-2-3.1电路的设计原理........................................................................................-2-3.2由NE555组成的振荡器............................................................................-2-3.34017集成电路十进制计数器..................................................................-4-4系统调试................................................................................................................-4-4.1仿真调试....................................................................................................-4-4.2实物调试...................................................................................................-5-4.3故障分析....................................................................................................-6-5总结体会...............................................................................................................-7-6元器件清单...........................................................................................................-7-7参考文献...............................................................................................................-7-8附录.......................................................................................................................-8-8.1总电路图....................................................................................................-8-8.2元件清单....................................................................................................-8-8.3核心芯片资料............................................................................................-9--1-1设计任务和要求1.1设计任务幸运转盘是一个常见的博彩游戏道具，按下按键2、3秒后松开，10发光二极管循环点一直转动下去，速度越来越慢，最后定留在D1-D10中随机的一个点上。主要包括两部电路，脉冲发生电路和移位寄存电路。1.2具体要求1、可用10个发光二极管模拟幸运物。2、启动开关后，发光二极管高速循环点亮。3、二极管循环点亮速度越来越慢，并最终随机停止于某个灯上。2设计方案与论证2.1设计思路根据电子幸运转盘的功能，将电路划分为四个单元功能模块，记时钟信号发生模块、译码驱动LED显示模块、十进制技术模块和开关等逻辑控制。2.2设计方案方案一：电路由NE555组成的多谐振荡器和4017十进制计数器/脉冲分配器组成。10颗发光二极管模拟幸运物，当按下启动键2秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终随机停止于某颗灯上。47uF电解电容的数值决定延迟时间，220uF的电解电容数值决定循环速度。电源供电电压为直流6V，也可以采用4节1.5V电池供电。电子幸运转盘设计系统框图如图2-1所示图2-1电子幸运转盘设计系统框图按钮式启动开关电容式放电计时器555集成电路多谐振荡器发光二极管1-10显示4017集成电路十进制电路器-2-方案二：由单片机程序实现，电路由AT89C51和LED组成，程序类似于流水灯。2.3设计论证对比方案一和方案二，由于单片机程序较为繁琐，且使用器件不易获取，所以本次实验采用方案二设计实现。实物调试时，若当按下开关一秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒种后旋转速度越来越慢并最终停在某颗灯上。重复试验，停留的位置随机，则设计成功，否则设计失败。3单元电路设计3.1电路的设计原理按钮时启动开关电容式放电计数器NE555集成电路多谐振荡器4017集成电路十进制计数器发光二极管1-10显示10只LED轮流发光。松开按键后，由于有电容C1的存在，U1不会立即截止，随着C1两端电压的下降，U1的导通程序逐渐减弱，3脚输出脉冲的频率变慢，LED移动频率也随之变慢。最后当C1放电结束后。U1截止，NE555的3脚不再输出脉冲，LED停止移动。一次“幸运”过程就这样完成了。R2决定LED移动速度,C1决定等待“幸运”的时间。电路总设计图如图3-1所示。图3-1电路总设计图3.2由NE555组成的振荡器脉冲产生器是一个用定时器集成电路555设计而成的多谐波(方波)振荡器，产生高低变化不停的方形脉冲波。当按一下按钮式开关时，C1会实时充电至电-3-源电压9V,此电压经晶体管(TR)缓冲放大器后施加在NE555无稳态多谐波(方波)振荡器的重置脚即4脚上，令其开始振荡，在第3脚输出方波脉冲。当按钮式开关放开后，Cl会经R1放电，其电压徐徐下降，IC2第4脚的电压也跟随下降。在一定的时间后(由C1*R1的时间常数决定，一般约十秒内)，IC2第4脚的电压变得很低，令振荡停止，第3脚停止输出方波脉冲。IC2555在起动时，第3脚输出约等于电源电压的高位电压，经R3向C3充电，当C3电压升至2/3电源电压时，经第六脚触发内部的电压比较器，令第3脚变为接近零的低电位。之后C3经R3放电，当C3电压下降至1/3电源电压时，经第二脚触发内部另一个电压比较器，使第3脚变回高输出电位，再次重复向C3充电。结果C3不停经R3充电和放电，NE555第3脚不停输出方型脉冲波。R3及C3数值越大，频率越低。R3及C3数值越小，频率越高。NE555时基电路组成振荡电路，电源VCC通过电阻R1向电容C1充电，当充电到一定程度后，2、6脚电压升高，当2、6脚电压升高到2/3VCC后，3脚输出为低电平，7脚对地呈低阻态，电容Cl通过电位器和7脚对地放电，当放电至使2、6脚电压低于1/3VCC时，3脚输出为高电平，7脚对地呈高阻态，VCC通过RP1又开始对电容C1充电，周而复始。通过调节cl电容的大小，可以改变电容充放电的时间常数，从而改变3脚输出脉冲的频率。从3脚输出振荡脉冲作为CD4017工作的时钟脉冲，在时钟脉冲的作用下，CD4017十进制计数器开始计数，从10个输出端依次输出高电平，不断循环。10只发光二极管被依次点亮。NE555组成的振荡器如图3-2所示。图3-2NE555组成的振荡器-4-3.34017集成电路十进制计数器4017是一个十进制数集成电路，是十进制计数器/脉冲分配器，它的内部由计数器及译码器两部分组成。16脚以及8脚分别为正负极电源接脚，可在3-18V下工作。14是时钟脉冲输入端，每当输入由低电位(约0V)转高电位时令输出端依次序轮流输出高电位。13端是时钟脉冲控制端，一般接低电位，若接高电位会使14端暂停作用。15端是置零端，一般接零电位，若接高单位则是输出置零，即Q0输出端永远为高单位，12端是进位端，用来接下一个十进计数器，变成双位计数器，本电路不555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型(TTL)工艺制作的称为555,用互补金属氧化物(CMOS)工艺制作的7555除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555