数电LED猜盘游戏课程设计实验报告.docx

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数电LED猜盘游戏课程设计实验报告

《数电电子技术基础》

课程设计报告书

课题名称

姓名

学号

专业

指导教师

机电与控制工程学院

年月日

目录

第一章设计内容及要求

1.1基本要求----------------------------------------------2

1.2实验原理：

---------------------------------------------2

1.3主要参考元器件：

---------------------------------------2

第二章设计方案-----------------------------------------------3

第三章系统组成及工作原理

3.1系统组成-----------------------------------------------3

3.2电路原理-----------------------------------------------4

第四章系统各模块工作原理

4.1由555芯片构成时钟振荡脉冲发生电路模---------------------4

4.2CD1047时序分配电路模块---------------------------------5

4.3LED显示模--------------------------------------------5

第五章实验、调试及测试结果与分析------------------------------6

第六章结论与心-----------------------------------------------7

附录一----------------------------------------------------------8

第一章设计内容及要求

1.1基本要求：

系统有10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。

1.2电路原理：

本电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器／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。

本电路由电压控制器、触发器、加/减控制、分频器组成。

。

10颗发光二极管模拟幸运物，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。

1.3元件清单

第二章方案设计

本方案采用的用一个个555芯片，另外一个CD4017。

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。

第三章系统组成及工作原理

3.1系统组成

利用555芯片和CD4017构成此次课设实验的三个基本框架，即单稳态触发器，多谐振荡器，计数器。

继而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，它的十个输出端依次产生高电平，当发光二级管正向接入高电平导通时会发亮，形成有规律的闪动。

调节滑动变阻器或电容会调整发光二级管发光循环的速度。

图3-1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，是该系统的重要组成部分。

CD4017：

CD4017可以在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，高电位输出使得发光二级管发亮。

3.2电路原理

系统由电压控制器、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3-2系统原理图

第四章系统各模块工作原理

4.1时钟振荡脉冲发生电路模块（555芯片构成）

该模块主要有一个555芯片、若干电阻及电容、导线等组成。

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2/3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4-1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。

4.2CD4017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。

4.3LED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。

第五章实验调试过程及结果

在确保实验原理的正确性后，把元器件都焊接上去了，在正确连接电源后出现了一个意想不到的问题，芯片突然发热，于是立即断开电源，检查是否有短路或者焊接问题，果然，发现4017芯片8管脚，16管脚都接了正电源，问题的起因弄清楚后，立即把8管脚接地，焊接电路没有问题了。

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

第六章结论与心得

通过为期两周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。

根本不知道在现实中还，

存在有很多问题。

设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考

虑的多的多。

所以，一开始，我遇到了很多麻烦。

通过老师和同学们的帮助，我渐渐的有了眉目。

这样，在很大程度上提高了我考虑问题的全面性。

设计电路，还要考虑到它的前因后果。

什么功能需要什么电路来实现。

另外，还要考虑它的可行性，实用性等等。

这样，也提高了我的分析问题的能力。

原来，我们学习的电路只是一个理论知识，通过这次实习。

使我的理论知识上升到了一个实践的过程。

同时在实践中也加深了我们对理论知识的理解。

总之，通过这次实习，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。

而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。

使我的综合能力有了一个很大的提高。

最后，在这里，我非常感谢各位老师的耐心辅导以及同学们的热心帮助。

附录一芯片介绍

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。

指导教师

评语

课程设计

成绩

指导教师

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