LED猜盘游戏g.docx
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LED猜盘游戏g
电子课程设计报告
课程设计名称：
数字逻辑课程设计
课程设计题目：
LED猜盘游戏
学院名称：
南航科院信息工程系
专业：
电子信息科学与技术班级：
0882081
学号：
24姓名：
王纬
同组人：
方景江指导老师：
程宜凡
2011年03月01日
摘要
这次课程专门设计了一种简易的可控LED猜盘游戏。
该可控LED猜盘利用十进制时序分配器对产生的时钟振荡脉冲进行随时计数并控制发光二极管的显示。
该猜盘游戏采用比较简单的模块化结构，使我们更能通俗易懂，了解它的工作原理。
时钟振荡脉冲发生电路模块、CD4017芯片时序分配电路模块、LED显示模块，三部分电路功能独立，构造简单，可塑性强，因此通过对猜盘游戏的设计和调试来进一步提升理论与实践相结合的能力，巩固和加强对数字逻辑知识的认识。
本次在实验中也加强了对555集成芯片、CD4017芯片原理的学习与和应用。
该课程设计基础性强，原理性强，系统性强，可以让我们能够更加清晰地认识数字系统总体概念，提高我们的实践能力，对我们以后的学习和工作有很大的帮助。
此设计特点鲜明，可塑性强，对于现代不断发展的娱乐事业有不凡的经济利用价值，能够积极地促进社会主义社会经济的发展
前言-------------------------------------------------------------2
第一章设计内容及要求------------------------------------------3
第二章系统组成及工作原理
2.1系统组成------------------------------------------------4
2.2工作原理------------------------------------------------5
第三章系统各模块工作原理
3.1由555芯片构成时钟振荡脉冲发生电路模
块------------------------------------------------------6
3.2CD1047时序分配电路模块----------------------------------7
3.3LED显示模块---------------------------------------------7
第四章实验、调试及测试结果与分析------------------------------8
第五章结论---------------------------------------------------9
第六章设计方案-----------------------------------------------10
参考文献--------------------------------------------------------11
附录一----------------------------------------------------------12附录二----------------------------------------------------------13
附录三----------------------------------------------------------15
前言
在当今社会随着电子产品的步步更新，电子技术已经成为主导作用。
作为生长在二十一世纪的大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。
电子课设是电子技术学习中非常重的一个环节，是将理论与实践相结合的环节，是真正锻炼学生实践能力的环节。
猜盘游戏的应用十分广泛。
随着社会科学技术的迅速发展，特别是在现在这样一个3G时代，通过现代通讯设备参与大型的电视、网络抽奖活动已成为一个时尚。
该设计基于模拟电路和数字逻辑电路知识，采用模块化的设计思想，使此猜盘游戏的设计简单、方便。
该电路实现简单，工作稳定，可以使人们领会到抽奖类活动的公正公平性，亦能了解电子摇奖器等娱乐性幸运抽奖活动的原理，方便于自行设计，丰富了人们的闲暇生活。
第一章设计内容及要求
基本要求：
系统有10个（或18个）LED组成轮盘,开始前,先猜测某个LED，然后按下按钮,LED高速旋转,速度逐渐减缓，最后停下已猜中未赢。
参考原理：
系统由电压控制器（包括自激振荡器+2分频电路）、触发器、加＼减控制、分频器组成。
主要参考元器件：
555集成芯片；
74LS73，74LS193，74LS154，74LS00；
CD4017芯片；
元三个用于测量放大，一个用于整形（图中74LS73，74LS193，74LS154，74LS00用CD4017代替）。
该课程设计题目是LED猜盘游戏。
该系统的应用着重在LED灯高速旋转的，然后开关停止按键后逐渐停在某个上，着重停止后的随机性，才能有效的保证游戏时的公平原则。
第二章系统组成及工作原理
2.1系统组成
利用与非门和或非门的一个输入端受控，就可组成加减控制器、脉冲键控多谐振荡器、组成数字转盘游戏电路。
当脉冲键控多谐振荡器产生多谐脉冲时4017进行计数，十个发光进行显示，成有规律的闪动。
调节滑动变阻器或电容会调整循环的速度。
【主要参考元件】：
555，CD4017
根据课题设计要求初步建立系统框图，如图2-1所示：
图2-1系统框图
系统组成器件：
555芯片；
“555”芯片是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路。
CD4017：
CD4017可以在每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。
2.2组成原理
系统由电压控制器（包括自激振荡器+2分频电路）、触发器、加＼减控制、分频器组成。
系统电路如图1所示，用12V电池供电，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。
图2-2系统原理图
第三章系统各模块工作原理
3.1时钟振荡脉冲发生电路模块（555芯片构成）
该模块主要有两个555芯片、若干电阻及电容、导线等组成。
第一个555芯片构成单稳振荡电路。
可以作为一个计时电路，
第二个555芯片构成无稳态多谐振荡电路。
可以作为一个方波产生器电路，它的4脚接上了第一个555芯片输出的高电平，促发产生方波。
与单稳模式不同之处仅在于触发端（2脚）接在充、放电回路的电容C上，而不是受外部触发控制。
当加上Ｖcc电压后，由于C上端电压不能突
变，故555处于置位状
态，输出端（3）脚呈高电平“1”，而内部的放电管ＶＴ1截止，Ｃ通过ＲA、ＲB对其充电，2脚电位随Ｃ上端电压的升高呈指数上升，如波形图3-1所示。
图3-1波形图
当Ｃ上的电压随时间增加，达到
Vcc阈值电平（6脚）时，上比较器A1翻转，使RS触发器置位，经缓冲级倒相，输出Vo呈低电平“0”。
此时，放电管VT1饱和导通，C上的电荷经RB至VT1放电。
当C放电使其电压降至
Vcc触发电平（2脚）时，比较器A2翻转，RS触发器复位，经倒相后，使输出端（3脚）呈高电平“1”。
以上过程重复出现，形成无稳态多谐振荡。
3.2CD4017时序分配电路模块
该模块构成一分配/分频器电路。
CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，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依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。
每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017输出高电平的顺序分别是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨脚，故③、②、④、⑦、⑩、①脚的高电平使9个二极管按顺序发光，若要改变发光二极管的闪光速度，可改变电容C3的大小。
3.3LED显示模块
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，所以是个发光二极管一次接受来自它产生的高电平，逐一闪亮并以此为循环，周而复始。
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，我们可以自由调节。
第五节实验调试过程及结果
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芯片没有接电源和接地，导致芯片CD4017不能正常工作。
通过上述的检查，将做好的LED猜盘接上电源，电路能工作，但是会自己停止和启动，经过触摸一下底板，发现某个地方接触不良，初步判断是按键没有焊牢，经检查，是按键存在问题，换了器件重新焊接好后，接通电源，经过多次调试，终于和实验要求相同，实验成功。
实验结果：
十盏灯闪动频率各一，开始选择一盏灯，按下控件，,LED高速旋转,速度逐渐减缓，落在一盏灯上，猜中为赢
第五章结论
通过这二周的课程设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解，同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。
本次电子课程设计主要是对本学年学习的模拟电子技术和数字电子技术的应用，同时加上电路等知识，设计一些课题。
经过几天的奋战,我感受很深.通过这次课程设计学到了很多。
这是一个团队任务，一起工作中搭档俩相互配合，相互帮助，一起上网查资料，找电子专业的同学咨询。
。
。
。
合作与优势互补是很重要的，这一星期体会颇深。
发扬团队协作精神的重要性，1+1>2的确是真理。
课程设计中仅仅一个人知道是不够的，必须和搭档认真交流沟通，相互补充，与其说学会了很多专业知识，不如说学会了在困难中学会相互信任，在自学中学会坚强。
在设计的过程中我们也不可避免的遇到了很多的问题.尤其是在调试过程中,会因为某些原因出不来结果,或三个人之间出现了意见分歧,但在最后都达成了一致.最后在调试结果出来后,我们更是无比的兴奋,无比的自豪.总之,通过这次电子课程设计,我不仅对自己的知识有了更好的掌握和应用,更了解到团队精神的力量.在以后的学习和生活中受用终身.
经过这次课程设计实验使得理论以及实践动手能力得到了很大的提高。
一开始连接电路始终没有成功，但经过多次后，终于成功啦，很有成就感哦；但随之而来又有啦新的问题，灯光闪动不便于观察，根据理论对实验所用的电阻值和电容值做出了尝试修改，再多次修改后，终于达到了比较理想和易于观察的状态
虽然两周的课程设计非常短暂，但是我学到了好多，不仅巩固啦自己本身的专业知识，而且提高啦自己的实践能力，最重要的的是懂的啦合作的重要性，这让我在以后的生活和工作上起到了促进以及桥梁作用，受益匪浅。
第六章方案设计
本方案采用的用两个555芯片，另外一个CD4017从左到右第一个555芯片构成单稳态触发器，单稳态触发器的工作特点：
（1）在没有受到外界触发器脉冲作用的情况下，单稳态触发器保持在稳态；
（2）在受到外界触发脉冲作用的情况下，单稳态触发器从暂稳态进入“暂稳态”。
假设稳态为0，则暂稳态为1.
（3）经过一段时间，单稳态触发器从暂稳态返回稳态。
单稳态触发器在暂稳态停留的时间仅仅取决于电路本身的参数。
起到定时的作用。
第二个555芯片构成多谐振动器，其作用是用来输出方波的；
第三个作用是实验电路图如图所示：
参考文献
【1】白中英.数字逻辑与数字系统.科学出版社。
2007
【2】张晓林等译。
数字电路原理与设计实例解析。
电子工业出版社。
2003
【3】张秀娟薛庆军等编.数字电子技术基础实验教程。
北京航空航天大学出版社。
2007
【4】吕思忠，施奇云编.数字电路实验与课程设计，哈尔滨；哈尔滨工业大学出版社，2001
【5】MykePredko著张晓林等译.数字电路原理与设计实例解析，电子工业出版社。
2003
【6】赵珂，彭嵩编.脉冲与数字电路实验指导书，南昌航空大学电子信息工程学院实验实践中心，2008
【7】稻叶保。
振荡电路的设计与应用。
科学出版社。
2004。
附录一、LED猜盘游戏电路实验器材清单：
序号
数量
符号及参数
1
1
C1
10uF
RB.1/.2
2
1
C2
10nF
RB.1/.2
3
1
C3
100nF
RB.1/.2
4
1
R1
10KΩ
AXIAL-0.4
5
1
R2
0.68KΩ
AXIAL-0.4
6
3
R3
4.7KΩ
AXIAL-0.4
7
1
R4（滑动变阻器）
100KΩ
AXIAL-0.4
8
1
R5（滑动变阻器）
5KΩ
AXIAL-0.4
9
1
R6
0.1kΩ
VR5
10
2
A1、A2
555
DIP-8
11
1
U1
4017
DIP-16
12
11
D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11
LED-red
XTAL1
13
1
S1
SW-SPST
SIP2
14
若干
导线
略
略
附录二、芯片介绍
1、CD4017
十进制计数/分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路：
其内部由计数器及译码器两部分组成，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，依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。
每输入10个计数脉冲，～O59就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。
CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。
置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
2、芯片555简介
555时基集成电路是数字集成电路，是由21个晶体三极管、4个晶体二极管和16个电阻组成的定时器，有分压器、比较器、触发器和放电器等功能的电路。
它具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。
在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。
555时基集成电路各管脚的作用：
脚①是公共地端为负极；脚②为低触发端TR，低于1／3电源电压以下时即导通；脚③是输出端V，电流可达2000mA;脚④是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚⑤是用来调节比较器的基准电压，简称控制端VC，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地;脚⑥为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚⑦是放电端DIS;脚⑧是电源正极VC。
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