课程设计电子骰子绝对完整版.docx

1、课程设计电子骰子绝对完整版海南大学电子技术课程设计题目：电子骰子的设计学号：*B027姓名：*同组人员：学号：*B018姓名：*专业： 08电子信息指导老师：*日期：2010年11月20日一、课程设计的目的二、电子骰子设计的功能要求三、设计方案的比较四、电路的基本原理五、总体电路设计仿真图六、心得体会七、参考文献电子骰子的设计一、课程设计目的本次课程设计都是为了将学过的电子技术课程的巩固，加强独立思考的能力，实现理论和实践相统一的目的。通过继续巩固知识，将松散的各部分知识进行了系统的规划，应用于一项独立的设计当中。启发了创新思想的能力。二、电子骰子设计的功能要求（1）当将开关闭合的时候，电子骰

2、子随机变化，从16，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。（4）提醒，用状态机实现。不允许用编程实现。三、设计方案的比较1） 方案一：主要运用到：单稳态电路、555压控振荡电路、六进制计数器、数码显示管以及开关电路。仿真软件用到mu ltisim。思路：单稳态：用来制作延时开关电路，达到延时5秒的功能以及数字以0.5秒的时间间隔变化功能。 555压控振荡电路：该电路输入是频率变化的电压信号，在电路仿真的过程中，我们发现，积分型单稳态触发电路（参考数字电子P469

3、页），正脉冲触发，暂稳态输入为1时，输出为0；稳态输入为0，输出为1.在输入端接入一个脉冲信号后，虽然有延迟效果，但是即使开关断开后，数字依然会变化好长时间，与要求不符。经过理论分析得出：积分单稳态本身就有一个脉冲波，不论开关闭合还是断开，单稳态都会工作，并没有真正的停止输出。一、方案论证1、时钟信号源的选择时钟信号源可采用石英晶体多谐震荡器和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

4、虑到仿真的简单快捷该设计选择555定时器。 2、加法器的选择该设计要用到一个八进制计数器，可采用由JK触发器组成的的加法器和由74LS160改装成的八进制计数器。擦用74LS160芯片可使电路更加紧致，模拟实现时不容易出错，而JK触发器构成的加法器则要采用三个JK触发器，元件分散性大，且连接电路时容易出错。 于是我们去掉外加的脉冲信号接在555压控电路的后面，但是开关断开的同时数字也立即停止变化了，根本不存在延迟了，又与要求不符；从仿真的效果来看，用单稳态电路设计延时电路比较难以操作，很死板；因为在电路接通开关的同时，单稳态电路就开始了工作；断开开关时，也断开了脉冲触发，因此无法与后续元器件7

5、4LS160转换成六进制的电路实现触发计数功能，因而也不会出现数字的变化；与此同时，555压控振荡器的控制端也没有可变电压控制，也没法实现输出频率随电压的变化而变化。综上所述的各种与实验的不符合状况以及不便性，所以该种方案实施起来比较难以实现功能，于是放弃了该种方案。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

6、的随机方波信号，达到1-6的随机输出。于是就采用了第二方案用仿真软件multisim来进行仿真。四、电路的基本原理 通过555延时器的输出端控制555震荡电路，信号的发生部分一共用了两个555集成电路。将输出的脉冲一个作为JK触发器的同步时钟脉冲部分，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16的数字，且满足电子设计的功能要求。 1、555延时器（单稳态触发器）的设计及参数计算因为延时时间t=5s，由模拟电子书上的公式t=RCln3即1.1RC=5s，令R=1M，求得C=4.7uF.2、用555振荡电路接多谐振荡器及其参数计算555多谐振荡电路参

7、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：3、时序逻辑电路的设计画出的卡诺图如下： Q3Q2Q1AB0000010110101101111011000 0 X010001001010 X0010010 1 X011010011011 X0110101 1 X101110110101 X1101101 0 X100101100100 X100101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

8、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： Q3Q2Q1AB0000010110101101111011000 0 011010001001010 0110010010 1 011011010011011 0110110101 1 101101110110101 1011101101 0 101100101100100 100100101Q1*的卡诺图化简： Q3Q2Q1AB0000010110101101111011000 0 10110 1110 1 11011 1101 1 110011001 0 10100 001Q1*=(BQ2+AQ3Q2+BQ3Q2+BQ3Q

9、2)Q1+(BQ3Q2+AQ3+BQ3Q2+BQ3Q2)根据JK触发器的特征方程得：J1=BQ2+AQ3Q2+BQ3Q2+BQ3Q2K1=BQ3Q2+AQ3+BQ3Q2+BQ3Q2Q2*的卡诺图化简： Q3Q2Q1AB0000010110101101111011000 0 11001 1000 1 11111 1111 1 001100111 0 00000 000Q2*=AQ3Q2+BQ3Q2+AQ3Q2+BQ3Q2=Q2(AQ3+BQ3)+Q2(BQ3+AQ3)得到JK触发器的特征方程：J2=AQ3+BQ3 K2=BQ3+AQ3Q3*的卡诺图化简 Q3Q2Q1AB0000010110101

10、101111011000 0 00000 0000 1 00000 0001 1 11111 1111 0 11111 111Q3*=A得其特征方程为：J3=A K3=A以上化简比较复杂，容易产生错误，这里化简是为了作比较，以上化简结果是最简的形式。这是JK触发器与门电路组成的输出电路： 4、方波发生器：采用两个方波发生器分别代表A、B两个信号输入端：前提是两个输入端方波信号的频率必须岔开，以合适的周期差实现A、B两个信号的随机出现，得以控制三个输出端Q3、Q2、Q1随机的出现16中的任意一个，以此达到实验要求的随机性。总因为本设计采用的又是另一种设计方案，故以上方法不再赘述。在我们做这次设计

11、中选用了逻辑转换器来代替化简，只要将真值表输入其中即可自动化简出结果，本设计采用此种化简。五、总体电路设计仿真图：六、心得体会在电子骰子的设计过程中发现了许多的问题，其实在选题后，已对题目的大体要求已经清晰，思路也构建的很快。但是当我们仔细去想每一个具体设计时会发现很多不足，比如在选用555做延时和震荡的部分，虽然理论上分析是可以的但是当仿真时才发现，输出的波形与理论值相差较大，于是我们带着疑问问老师，原来是仿真中所选择的 555的问题，也就是说在仿真中对于集成电路的型号是有一些要求的。设计好信号部分，又开始着手卡诺图的化简部分，开始我们用的是手动化简，这个化简要求尽量简化，多次尝试后，决定用

12、逻辑转换器（仿真中的部件）进行化简，不过因为化简的仍不是很满意，于是又进行了其他的化简方式，总之化简构成了整个设计的核心部分。不做知道原来会遇见这么多的问题，这也算是增长的经验吧，就像老师说的以后能有多少次这样的机会，这是值得珍惜的，为以后处理更深入的问题，打下了基础。本设计中同时还存在其他的问题，比如说关于随机的问题，以老师的说法，在实际生产中会实现这种不确定的随机，而在我们的仿真中还是有些太过理想化。由此我们可知，现实中的误差有时是可以利用的，而实际在真正生产中，除了考虑减少误差的方式，在另一个方式上还可以利用它的误差，将缺陷利用，我认为这是一个不错的思路。七、参考文献数字电子技术基础（第五版） 清华大学电子学教研组 编 闫石 主编电子设计从零开始（第二版） 杨欣莱. 诺克斯 王玉凤 刘湘黔 主编