LED猜盘游戏报告所有内容.docx
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LED猜盘游戏报告所有内容
引言
科技是第一生产力,随着电子信息产业的高速发展,当前社会已经进入信息时代,电子信息技术成为当代最活跃、渗透力最强的科学技术,随着我国科学技术的迅速发展和人民生活水平的不断提高,各种信息技术的应用已经进入千家万户,成为现代家庭生活中不可缺少的重要组成部分,而作为一名跨世纪的从事IT专业方面大学生,我们应该为发展作出更大的贡献,不仅要学好理论知识,好要将理论运用于实践,将实践拓展到生活,进一步的造福人类。
电子课设是电子信息学习中的一个重要环节,是将理论与实践相结合运用的重要环节,我们应该认真对待,可以很好的锻炼我们的动手操作能力。
猜盘游戏是电子技术一个小小的应用,猜盘游戏功能在生活中运用也很广泛,随着科技的发展,人民生活水平的提高,通过现代通讯设备参与大型电视、网络抽奖活动也愈来愈广泛,该设计就是基于模拟电路和数字逻辑电路知识,采用模块化的思想,使得猜盘游戏的设计也简单方便,而且工作稳定,不仅操作简单,而且在应用中有能做到公平的原则,比如电子摇奖就是一个很好的体现,不仅丰富了人们的生活,还给人们带来更多的乐趣。
第一节设计内容及要求
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。
第二节系统的组成及工作原理
2.1系统的组成
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。
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
2.2工作原理
系统由电压控制器(包括自激振荡+2分频电路)、触发器、加\减控制、分频器组成。
由555芯片构成单稳态触发器,555芯片构成自激多谐振荡器和CD4017构成十进制计数器/分频器组成,通过按键开关产生来控制电路的状态,并通过发光二极管将各种状态显示出来。
第三节各芯片的功能
3.1555芯片
1、单稳态定时器电路,单稳态定时器电路由第一个555芯片构成,由电路本身的要求决定了单稳态的方式。
定时的时间由R5和C1决定,脉冲的宽度=1.1R5C1;将555定时器的6号脚和7号脚接在一起,并添加一个电容和一个电阻,就可以构成单稳态触发器。
电容接在电源与6号脚之间,电阻接在7号和地之间。
这个单稳态触发器是负脉冲触发的,稳态时,这个单稳态触发器输出低电平;暂稳态时,这个触发器输出高电平。
电路图如下:
图3-1555芯片原理图
2、自激多谐振荡器电路:
自激多谐振荡器电路有第二个555芯片构成,在第一个555产生一定频率的脉冲信号,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。
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3-2所示。
图3-2波形图
由555工作特性和其输出周期的计算公式可知,其产生的脉冲周期为:
T=0.7(R1+2R2)C
3.2CD4017芯片
CD4017构成十进制计数器/分频器
CD4017具有10个译码输出端,CP、RP、INH输入端。
时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。
CR为高电平时,计数器清零。
防锁选通,保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期保持高电平。
在每10个时钟输入周期C0信号完成一次进位,并用作多级计数链的下级脉冲时钟它的真值表和引脚图如图:
图3-3CD4017引脚图
十进制计数/分频器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工作原理图如图3-3所示:
图3-3CD4017原理图
第四节方案设计
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:
图4-1系统原理图
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。
发现问题,及时解决,接通12伏电源,电路能工作,但是会自己停止和启动,很明显是某个地方接触不良,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,可先猜测最后停在哪个灯亮,然后按下按钮,LED高速旋转,速度逐渐减缓,最后停下,即可判断是否猜准。
经过多次调试及试验,该课程设计设计成功,实验所得结果完全符合实验要求。
该实验设计比较简单,无需过多调试,只要按照正确的设计方案准确安装后就可以正常工作。
虽然说制作过程简单,但是要细心,如有差错,因线路错综复杂就会花去不必要的时间在检查线路上面,从而降低实验的效率。
第六节结论
在实验设计前,预想能达到的效果是能实现随机停止而达到猜测的功能,经过实验的分析和调试,最后成功的达到了实验设计预想目的。
从理论与实际相结合可以发现,LED猜盘游戏的设计主要分为了五个模块:
单稳态定时电路模块、自激多谐振荡器电路模块、CD4017构成的十进制计数器/分频器模块、LED显示模块(简称控制电路)和开关控制电路。
其中单稳态定时电路模块起到定时的作用;自激多谐振荡器电路模块提供脉冲信号;CD4017构成的十进制计数器/分频器模块实现了脉冲信号的计数;LED显示模块用于将脉冲信号用光的形式显示出来,并且实现高速旋转的功能;开关控制电路用于给电路中的电容充放电。
通过实验设计结果,可以肯定,通过这个方案设计的LED猜盘游戏能实现它游戏的功能,因为其随机性,此小设备工作之时能正真体现其公平的原则,可应用于广泛的领域中,实现LED猜盘游戏的价值所在。
参考文献
[1]邱关源,电路,高等教育出版社,2006年。
[2]童诗白,模拟电子技术基础,高等教育出版社,2009
[3]阎石,数字电子技术基础,高等教育出版社,2005
[4]赵珂,彭嵩,脉冲与数字电路实验指导书,2010
[5]老虎工作室Protel99SE入门与提高,人民邮电出版社,2007
原件清单
(1)、电阻:
10K
1个
4.7K
1个
100K
2个
680
1个
(2)、滑动变阻器:
10K
1个
(3)、按键1个
(4)、电容:
10µF1个
10nF1个
100nF1个
(5)、555芯片2个
(6)、CD40171个(或者用74LS73,74LS193,74LS154,74LS00代替)
(7)、LED指示灯11个
元件共24个
摘要
据统计,电子游戏是当今人们生活中最普遍的游戏,而转盘游戏在很多规模稍微好一点的游戏城里面随处可见,例如:
老虎机,转盘大猜猜……
LED猜盘游戏是一种事先人为猜测某一个发光二极管会发亮,然后按下弹片开关(可以用导线代替),十个LED按顺序依次发亮,最终停在某一个LED上,玩家在玩游戏之前玩家要事先猜测一个灯亮,若最终经过高速旋转后灯停在玩家猜中的那个上,则玩家算赢了,此LED猜盘游戏采用的是比较简单的模块化结构,555时基电路和十进制计数器/脉冲分配器集成电路两大部分组成,通过555芯片脉冲发生器来实现发生模块,CD4017芯片时序分配电路模块,LED灯为显示模块,通过这些模块构造成猜盘游戏的功能,各模块之间功能独立,构造简单,工作原理通俗易懂,可塑性强,整个电路有两个555芯片都是用来产生方波脉冲,最后通过CD4017芯片使十个发光二极管在开关接触分离后,依次发亮,逐渐停在随机停在某一个发光二极管上。
对猜盘游的设计和调试,可以加深对电子专业的理解,提升对专业的分析和判断能力,锻炼逻辑思维,实现理论与实践紧密结合,积累实践经验。
关键词:
LED猜盘游戏、芯片、555、CD4017、脉冲、
发光二极管。
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