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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。
进度安排
2013.9.9-2013.9.15:
查阅资料,方案分析与设计,电路仿真;
2013.9.16-2013.9.22:
完成系统的制作、焊接、调试;
2013.9.23-2013.9.27:
画PCB线路板图,完成报告。
学生姓名:
指导时间:
周一、周二、周五
指导地点:
实验大楼南310、E610
任务下达
2013年9月9日
任务完成
2013年9月27日
考核方式
1.评阅
2.答辩□3.实际操作
4.其它□
指导教师
系(部)主任
注:
1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;
任课教师授课时自带
摘要
这次课程专门设计了一种简易的可控LED猜盘游戏。
LED猜盘游戏是由10个LED组成的轮盘,开始前猜测某个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。
本次课程设计依据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,主要采用了两个555芯片、CD4017芯片、LED及电阻电容若干。
可应用于电子摇奖,不仅丰富了人们的生活,还带来了乐趣。
关键词:
LED猜盘游戏脉冲芯片
目录
前言1
第一章系统组成2
1.1系统组成2
第二章工作原理与电路设计5
2.1工作原理5
2.2电路设计5
第三章调试7
3.1时钟振荡器发生电路调试7
3.2CD4017时序分配电路调试7
第四章结论9
参考文献11
附录一:
LED猜盘游戏PCB板12
前言
科学技术是第一生产力。
以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化,使我们由手工时代进入了现代的电器时代。
同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用,只有科技发展了才能使一个国家变得强大。
作为一名大学生,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。
LED的设计要求由10个LED组成的灯排高速旋转,另外一个LED灯作为判断是否猜中,先猜最后哪只灯会亮,按下开关后,灯转速度减慢,逐渐停下。
最后只有两个灯亮,猜中的即为赢家。
设计过程中需要了解相关芯片(CD4017,555,)的具体功能,引脚图,真值表,认真布局,。
由于数字实验现象具有简易明确的特点,所以实验结果的测试没有太多的复杂性。
第一章系统组成
1.1系统组成
LED猜盘游戏系统由电压控制器(包括自激振荡器+2分频电路)、触发器、加\减控制、分频器组成。
主要元件有两个555芯片,一个CD4017芯片,11个LED以及一些基本的电路元件组成。
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,而CD4017芯片十进制计数器提供脉冲,产生高低电平,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。
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。
调节滑动变阻器或电容会调整循环的速度。
开始前猜测某个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。
根据课题设计要求初步建立系统框图,如图2-1所示:
图1-1系统框图
图1-2猜盘游戏设计原理仿真
第二章工作原理与电路设计
2.1工作原理
系统电路用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。
具体步骤:
当电源开关刚接通时,4017的第15脚上出现正跳脉冲将其复位至第3脚(Q0)为高电平位置初始态。
开关AN启动后555震荡,向4017送脉冲。
此后,4017的输出高电位置按下面顺序依次传递变化:
3(Q0)→2(Q1)→4(Q2)→7(Q3)→10(Q4)→1(Q5)→5(Q6)→6Q7)→9(Q8)→11(Q9)→3(Q0)→….各脚所连LED仅在高电平时发光闪亮。
2.2电路设计
电路是由时钟振荡器脉冲发生电路模块,CD4017时序分配电路模块,LED显示模块三个模块组成。
时钟振荡器脉冲发生电路模块主要有两个555芯片、若干电阻及电容、导线等组成。
可以作为一个计时电路,定时t=R*C.该电路模块可以产生时间为t的高电平。
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2-1波形图
当C上的电压随时间增加,达到2/3Vcc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1/3Vcc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。
CD4017时序分配电路模块构成一分配/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。
LED显示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。
具体安装时,LEDl~LED重0可按Y0/uY9的顺序排列,测试时更醒目些。
电路只要元器件良好,且焊接无误,一般不需调试即可正常工作。
然后找一些合适的塑料板将该检测仪做成如上图成品所示的样子即可投入使用。
第三章调试
3.1时钟振荡器发生电路调试
由第一个555芯片组成的时钟振荡器,将第一片555芯片的输出端接在示波器上,观察示波器波形若出现不稳定的脉冲,说明单稳态电路工作正常;
若不是,则说明单稳态电路不正常工作。
同理,可以将第二片555芯片的输出端接在示波器上,判断产生的多谐振荡电路是否正常工作。
3.2CD4017时序分配电路调试
初始电路在CD4017与LED的显示链接上出现了错误,导致没有结果显示,电路处于僵滞状态。
在电容参数的选择上没考虑其给转速带来的影响,使得出现转速过快的问题,LED的显示人眼无法识别,观察不到整个变化过程,通过理论计算,发现因为555的振荡频率只要在数十赫兹以上,LED的发光变化,对人的眼睛来说都是无法辨别的。
于是在理论知识的基础上,改变了电容参数,但效果还是不明显。
根据理论计算及调试后确定较合理的电容参数后,把方向转移至电阻的改变上。
发现在原来改变电容的基础上,通过改变电阻、调节滑动变阻器,调试出比较合理的速度,便于人眼的观察。
因此,555的振荡阻容参数可以在很大范围内选择。
将所有器件根据电路原理图进行安装、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。
实验最后的所得的结果完全符合实验的要求。
为了实验中便于调节实验现象,我将R5由定值电阻换成了滑动变阻器,这次使得电路更具有可调性和更加完美的实现了电路的功能以及试验的要求。
第四章结论
通过这二周的课程设计,我们终于将LED猜盘游戏焊接好,达到了我们所想要的LED猜盘游戏的效果。
我们设计的LED猜盘游戏一共用了11个LED灯,如实物图5-1所展示的,十个LED灯组成一排,另外一个LED作为检测是否猜中的作用。
开始前,先猜测某个LED,然后按下按钮,LED高速旋转,速度会逐渐减缓。
如果同时出现所猜测的LED和检测的LED两个灯同时亮,则表示的结果是已猜中赢得游戏;
但如果只会出现灯排中的一个LED亮,则表示的结果是未猜中没能够赢得游戏。
在这次课设中,遇到过不少错误以及本实验仍存在不足的地方。
比如焊接时会跳线过多,导致整个实物图混乱而不能及时发现错误。
我们通过用指针替代部分导线,是整个电路更加简洁。
图4-1LED猜盘游戏实物图
参考文献
[1]康光华主编.电子技术基础(数字部分).高等教育出版社,2003.5.8
[2]胡锦主编.数字电路与逻辑设计.高等教育出版社,2004.7.8
[3]阎石主编.数字电子技术基础.高等教育出版社,2004.12.16
[4]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,2005.9.16
[5]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,2007.2.6
[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,2008.10
附录一:
LED猜盘游戏PCB板
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- 关 键 词:
- LED 游戏