学士学位论文--电骰子电路设计论文全-说明书.doc
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1、信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 电骰子电路设计 专 业: 通信技术 班 级: 通技06-2 学 号: 姓 名: 指导教师: 二八年十二月三十日信息职业技术学院毕业设计(论文)任务书学 生姓 名王娟学号班级通技06-2专业通信技术设计(或论文)题目电骰子电路设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注工程师高级工程师设计(论文)内容:1.主要内容和技术指标(1).设计一个电骰子电路,当按下开关时,它能够从16的数字中随机地选择1个数字;(2).要求用7个LED排列成骰子点数的形状,利用LED的发光来表示数字;(3).要求LED发光是随机的,由电子电路来决定;
2、(4).电路中应有时钟控制电路来给计数器提供脉冲。2.任务与要求(1).画出电路原理图(或仿真电路图)(2).元器件及参数选择(3).电路仿真与调试进度安排:第5周:任务下达,理解消化任务要求;初步设计方案确定;第6周第10周:设计方案确定,分模块部分完成;第11周:中期检查,查找问题,分析解决难点;第12周第15周:分模块调试,整体电路调试,论文书写;第16周:答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位):1邱寄帆,唐程山.数字电子计数.北京:人民邮电出饭社,20072彭军.实用电子技术.北京:科学出版社,20063熊建云.Protel99SEEDA技术应用.北京:机械工业
3、出版社,20064日汤山俊夫.数字电路设计与制作.北京:科学出版社,20055陆坤.电子设计技术.成都:电子科技大学出版社,19976张克农.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社,2003审批意见教研室负责人:年月日备注:任务书由指导教师填写,一式二份。其中学生一份,指导教师一份。目录摘要1第1章绪论2第2章方案设计4第3章单元电路设计73.1振荡电路设计73.2计数器电路设计83.2.1计数器电路芯片的选择83.2.2计数器电路组成93.3译码器电路设计103.3.1译码器电路功能框图103.3.2译码器电路设计103.4LED的驱动电路设计123.5时钟控制电路12第4章电路仿真14总结
4、16致谢17参考文献18附录总电路原理图19四川信息职业技术学院毕业设计说明书摘要骰子是娱乐游戏的一种道具,可以用它来随机地选取16的数。本电路设计一个电骰子电路,该电路由电骰子的电路结构决定。电路由RC振荡电路、计数器电路、译码器电路、LED驱动电路、时钟控制电路五部分电路构成,其中计数器是整个电路的核心部分,而译码器在电路中没有采用原有的译码器,而用门电路来实现,是为了让电路更简单。关键词振荡器;计数器;译码器第18页共19页第1章绪论骰子应用十分广泛,现在社会上流行有各种定位骰子、黄金骰子、打破无物骰子、感应骰子、遥控骰子等,它是娱乐游戏的一种道具,是许多娱乐必不可少的工具之一,比如麻将
5、等。早先是用骨头,木头等制成的立体小方块,六面分别刻有一、二、三、四、五、六点,只有1,2,3,4,5,6这六个数,有的地方叫色子。用骨头、木头等制成的立体骰子,在使用时通常是把骰子摇动后掷落,以上面的数作为选取的数字。这六个数中,每掷一次,其中某个数出现的概率是1/6。所谓1/6的概率,就是说这六个数并不是按照某种顺序出现的,而是随机的。如果撇开骰子的形状和使用方法的约束来抽象地评价它的功能,那么骰子就是一种“从16的数字中,每次只随机地选择1个数字的选择装置”。本电路是设计一种电子选择装置,那就是,当摁下开关时,它能够从16的数字中选择1个数字。重要的是每次掷下时并不知道将会选择哪个数字。
6、电路中来自外面的信号,也就是摇动骰子时的信号可以利用按钮开关实现。骰子的点数是从16的个位数。考虑采用外形更像骰子的电骰子,可以利用7个LED灯光来表现骰子点数,既16的数字,而用LED来表示这种点数的形状,看起来就很接近本来的骰子,如图1-1表示骰子点数的形状。图1-1骰子的点数在电路中把7个LED排列成骰子点数的形状,就可以利用LED的发光表示数字。图1-2是用LED的发光表示点数的例子。使发光部分LED的配置接近本来骰子的点数的形状,而哪些LED发光则由电子电路来决定,与骰子点数位置相同的LED发光,如下图所示。a)表示3b)表示4图1-2电骰子的LED发光第2章方案设计骰子只处理从16
7、的数字,但是根据骰子点数的形状需要配置7个LED。通过其中某几个LED发光,表现骰子的点数。图2-1表示LED发光的位置。图2-1电骰子的LED发光组合7个LED的位置分别用ag字母表示。7个LED发光的所有组合形式计算起来非常多。这里仅把其中发光组合相同的LED进行分组,表2-1是其分组的情况。从这个结构看出可以分成4个组。从图2-2可以看出如果骰子的3,4,5,6点数发光必须要有a和g这两个LED。图2-2LED的发光组合从图2-2可以看出,实际上需要利用数字电路中常说的“译码器电路”来实现数字的选择。确定了基本功能之后,接下来就可以考虑采用怎样的电路来实现这些功能,图2-3是根据功能画出
8、框图的考虑方法。图2-3基本功能框图图2-4是基于基本功能所画出的电路原理框图。图2-4电骰子的结构框图计数器的计数动作(计算数字)由输入时钟来决定。就是说,给计数器输入时钟的时间相当于骰子摇动的时间。摁下开关相当于摇动骰子的动作,在时钟的作用下启动计数器,只有在时钟控制电路的输出为“1”时计数器的输出才发生变化。此时骰子开始滚动;在经过计数器的输出作用下利用译码器使LED发光,这就是需要设计译码器电路。图2-4就是根据以上考虑所得出的框图,基于这个框图来设计实际电路。开关闭合期间,LED随时钟输入脉冲显示数字,松开开关一定时间后,LED随机表示骰子的某1个点数。第3章单元电路设计3.1振荡电
9、路设计振荡电路有很多种,比如LC振荡电路、555振荡电路、RC振荡电路、石英晶体振荡电路等等。在电骰子电路设计中产生时钟的振荡电路选用RC振荡电路。这种电路在稳定性方便比不上石英振荡电路,但是优点是容易通过改变电容器或者电阻的值来调振荡频率,而且价格更便宜,所以选择RC振荡电路。图3-1是电骰子用RC振荡电路的电路图。图3-1电骰子用RC振荡电路的电路图RC振荡电路的基本原理就是利用电容C的充放电,改变u03的电平(因为Rs很小,在分析时往往忽略它)来控制G3周期性的导通和截止,在输出端产生矩形脉冲。如图3-2是振荡电路的工作波形。图3-2RC振荡电路的工作波形图根据工作波形可以计算出电路的振
10、荡周期为T2.2RC。改变R、C的值,可以调节RC振荡电路的震荡周期T。但是,R不能选的太大(一般1k左右),否则电路不能正常振荡。所以,R的值取1K(方便计算),周期T的值取3S,由公式可得:32.21CC1.4F3.2计数器电路设计3.2.1计数器电路芯片的选择这部分是电骰子的主要核心部分。因为骰子的点数是1到6,所以可使用六进制计数器。在74系列中具有六进制功能的产品有7492。不过这种产品比较陈旧,也没有系列化(只有TTL标准型),所以利用触发器制作专用的计数器。六进制计数器需要六种状态,即n=6,而=8,所以需要3个触发器构成六进制计数器。六进制计数器的输出为0-1-2-3-4-5-
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