触摸式电子摇奖器.docx
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触摸式电子摇奖器.docx
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触摸式电子摇奖器
计设课程电子课程设计课程名称:
34:
题目编号
摇奖器电子题目名称:
触摸式
电子信息工程:
专业名称
班级03班级:
13
:
号学:
学生姓名珺刘任课教师:
20日2016年01月
一.
《电子技术课程设计》任务书
.课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等)
、制作一个触摸式电子摇奖器电路。
电路可由一个时钟脉冲发生电路、个计数闸门电路一个触摸式开关电路、摇奖电路(可由十个发光二极管成,分别代1个数)及复位清零电路构成
、当人手不触摸金属片时,二极管不发光。
当用手触摸金属片时,由于应信号的作用计数闸门被打开,开始计数其输出端使二极管快速轮流亮。
当手移开金属时,则计数闸门恢复到关闭状态,使计数暂时停止这时输出端只能使相应的发光二极管一直保持点亮状态其余二极管熄灭该发光三极管所代表的数就是所得到的摇奖号码
1页19共页第
.对课程设计成果的要求〔包括图表(或实物)等硬件要求〕:
2
语言设计电路,安装调试或仿真,分析实验结果,并写出设计说明书,字。
要求图纸布局合理,符合工程要求,使流畅简洁,文字不得少于3500器件的选择要有计算(PCB),软件绘出原理图用Protel(SCH)和印制电路板依据。
3.主要参考文献:
.[1]康华光.《电子技术基础北京:
高等教育出版社,2006-数字部分(第五版)》[M].2006.模拟部分(第五版)》[M].北京:
高等教育出版社,.[2]康华光《电子技术基础-
4.课程设计工作进度计划:
工作日起序号迄期内容资料查找和阅读2015.11.5-2015.11.151
电路方案选择,电路设计和计算,电路仿真2015.11.16-2015.11.262
材料购买,电路设计2015.12.08-2015.12.183
实物的制作2015.12.25-2015.12.284
作品调试,课程设计设计说明书写作2016.1.15-2016.185课程设计作品和报告检查2016.1.19-2016.1.20
6
月1014日年2015日期:
主指导教师刘珺X
YQ动作
0
禁止0?
0
1
1
设定
100重置1
1
无不变
1CD4011芯片3个
1芯片CD40172个
1个电阻10MΩ3
1个Ω电阻2004
1个电阻51MΩ
1个6Ω电阻2M
1个Ω7电阻10k
1个电容1uF8
1个电容9100pF
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1、设计任务与要求..................................................5
1.1设计内容.....................................................5
1.2设计要求.....................................................5
2、设计方案与论证..................................................5
2.1触摸式电子摇奖器总体设计.....................................5
2.2方案论证.....................................................6
2.2.1脉冲电路产生电路选择.....................................6
2.2.2计数器电路选择...........................................7
3、设计内容.......................................................8
3.1设计过程.....................................................8
3.1.1波形产生电路.............................................8
3.1.2闸门电路.................................................9
3.1.3计数器电路.............................错误!
未定义书签。
3.1.4总体电路...............................错误!
未定义书签。
3.2仿真.......................................................12
4、焊接..........................................................13
4.1实物图......................................................13
5、组装与调试.....................................................14
5.1调试过程中用到的主要仪表仪器...............................14
5.2组装与调试电路的方法与技巧................................14
5.3组装与调试过程中的问题及解决方法..........................15
6、心得体会.......................................................15
参考文献..........................................................16
附录:
元器件清单..................................................17
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引言
简易可靠的电子摇奖器,它可替代传统机械手动式摇奖机,具有公正性好、可靠性高、实用性强、小巧直观、经济实惠的特点,能广泛应用于需要公开摇奖的活动中。
本产品可广泛应用于各种社会团体、公司、文化娱乐场馆等所举办的幸运观众。
通过此课题,既可以进一步了触摸式摇奖器工作原理,还可以知道随着我国各行各业的发展,一种简易可靠的电子摇奖器,它可替代传统机械手动式摇奖机,具有公正性好、可靠性高、实用性强、小巧直观、经济实惠的特点,能广泛应用于需要公开摇奖的活动中。
本设计可广泛应用于各种社会团体、公司、文化娱乐场馆等所举办的幸运观众(听众)摇奖、有奖销售、有奖储蓄、体育、福利彩票、六合彩票等需要公开摇奖的活动,推广应用前景广阔。
本课题就是一款利用模拟电子、数字电子技术设计的一款简易式摇奖器。
它主要由脉冲波形产生电路和计数器电路构成。
报告第一部分介绍了设计任务要求和特点,第二部分对设计方案作了比较与论证,第三部分详细介绍了设计原理和制作过程,实物调试与测试,第四部分做出结论与总结。
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1、设计任务与要求
1.1设计任务
应用所学电工基础、电子技术知识设计一款触摸式电子摇奖器,该设计需要采用multisim仿真软件进行仿真调试,用万用板焊接制作实物成品,并撰写设计报告。
1.2设计要求
(1)设计要求共有十个奖品项目
(2)设有电源及抽奖开始控制开关
(3)按下抽奖控制开关后,可随机抽取奖品
(4)用二极管的亮灭来显示抽中的奖品位置
)自行设计抽奖器的外观模型5(
2、设计方案与论证
2.1触摸式电子摇奖器总体设计
电子摇奖器将由脉冲产生电路,闸门电路,计数器电路构成其系统框如图2-1所示。
我们采用脉冲产生电路产生极其高频的脉冲,由人体触碰构成一个闸门开关,控制脉冲输入计数器电路的时间,即控制脉冲输入的个数,然后由计数器电路进行计数,最终得到一个溢出输出。
系统框图图2.1
方案论证2.2
脉冲产生电路选择2.2.1
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利用CD4011芯片产生脉冲。
CD4011为一个CMOS与非门,与非门作为一个开关倒相器件,可用以构成各种脉冲波形的产生电路。
电路的基本工作原理是利用电容器的充放电,当输入电压达到与非门的阈值电压VT时,门的输出状态即发生变化。
利用555产生方波脉冲。
555定时器可以构成施密特触发器。
施密特触发器的电压传输特性是反相的。
电阻R和电容C构成一个RC积分电路,其输入端接施密特触发器的输出端,其输出端接施密特触发器的输入端。
除此以外,增加了一个电阻与555定时器内部的放电管TD构成了一个反相器。
逻辑上,这个反相器的输出与555定时器的输出完全相同。
RC积分电路的输出端接施密特触发器的输入端,这样便构成一个多谐振荡器用来产生方波。
市场上NE555价格比CD4011相比贵得多。
性能CD4011也比NE555的好,所以在这个电路中我们采用的是CD4011而不用NE555。
(1)当X=0、Y=0时,将使两个NAND门之输出均为1,违反触发器之功用,故禁止使用。
如真值表2.1第一列。
(2)当X=0、Y=1时,由于X=1导致NAND-A的输出为”1”,使得NAND-B的两个输入均为”1”,因此NAND-B的输出为”0”,如真值表2.1第二列。
(3)当X=1、Y=0时,由于Y=0导致NAND-B的输出为”1”,使得NAND-1的两个输入均为””1,因此NAND-A的输出为”0”,如真值表2.1第三列。
(4)当X=1、Y=1时,因为一个””1不影响NAND门的输出,所以两个NAND门的输出均不改变状态,如真值表2.1第四列。
2.2CD4011引脚图图
2.1CD4011表真值表
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2.2.2计数器电路选择
采用CD4017构成计数器电路。
CD4017是5位Johnson计数器,具有10个译码输出端,CP、CR、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。
Johnson计数器,提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通,保证了正确的计数顺序。
也可以采用74HC161构成计数器电路。
74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,他可以灵活的运用在各种数字电路,以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。
考虑到我们的摇奖电路共有十个奖品,因而直接使用CD4017为十进制计数器,连接将更为方便,因而我们选择CD4017作为计数器电路芯片。
CD4017功能介绍:
数字电路CD4017是十进制计数分频器,它的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Q0、Q1、Q2、…、Q9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(Q0~Q9)和1个进位输出端~Q5-9。
每输入10个计数脉冲,~Q5-9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Q0为高电平,其余输出端(Q1~Q9)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。
设置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。
CD4017有两个时钟端
CP和EN,若用时钟脉冲的上沿计数,则信号从CP端输入;若用下降沿计数,则信号从EN端输入。
设置两个时钟端是为了级联方便
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2.3CD4017图引脚图
、设计内容3设计过程3.1
波形产生电路3.1.1
3.1所示。
波形产生电路我们采用4011构成脉冲产生电路,其构造图如图为脉冲电路产生的波形。
3.2图
3.1脉冲产生电路图图8页19共页第
所示为产生脉冲波形图3.2
闸门电路3.1.2
为模拟轻触开S1所示。
我们采用输入一只与非门进行控制。
闸门电路图如图3.3关。
人体按上这开关,然后松开即能在与非门下端形成一个高电平,再这段时间内确保由上级脉冲电路波形能送人计数器。
闸门电路图图3.3
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3.1.3计数器电路
计数器电路如图3.4所示。
通过一个CD4017芯片和十个LED构成。
3.4计数器电路图图
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3.1.4总体电路
总体电路图如图3-5所示。
CD4011构成脉冲源,因为它的供电电源只是由按键开关S1瞬间合上给电容C1充电后由C1来供电的,所以,CD4011构成的脉冲源仅只振荡一会儿(十余秒钟)便停振了。
但它的振荡频率却先高后低的,这样,由CD4017构成的脉冲计数、译码兼显示驱动器的10个LED,便也随着CD4011输出的脉冲而先快后慢再后停地闪亮着。
由于每一次按动S1的时间长短不一,所以,最后亮着的LED所停留的位置也很少相同,完全是随机的。
3.5总体电路图图
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3.2仿真
图3.6仿真图
仿真结果:
当开始仿真时,开关处于断开时,LED中随机有一个亮,当按下开关,十个LED轮流闪亮,当断开开关时,LED随机的停亮在一个LED上,当下一次仿真,断开开光时亮的就是上一轮停留的LED上,当开始按下开关闪亮之后,断开开关停留在另一个随机的LED上。
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4、焊接过程
4.1实物图
实物图图4.1
4.2实物工作图图
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实物描述:
由三个CD4011芯片和一个CD4017芯片和一个1uF电容和一个100pF的电容、一个10MΩ电阻、一个2MΩ电阻、一个1MΩ电阻、一个10kΩ、一个200Ω电阻、一个开关和十个LED组成,当接上5V电源,其中一个LED亮,当按下开关时,LED轮流闪亮,当松开开关时,LED随机停亮一个。
5、组装和调试
5.1使用主要仪器和仪表
做实物的过程用到的仪器仪表如下:
函数信号发生器、示波器、数字万用表、电源。
5.2组装与调试电路的方法和技巧
(1)焊接电路按电路单元进行,测试通过每一个单元功能。
(2)用示波器观察输出的脉冲波形。
(3)焊接好所有单元电路,测试开关能否实现控制功能。
5.3组装与调试过程遇到的问题与解决办法
问题一:
LED灯不能随机亮。
解决办法:
替换芯片,检查焊点
问题二:
脉冲波形不是矩形波。
解决办法:
检查芯片和焊点。
问题二:
LED闪亮太快,肉眼看不到。
解决办法:
接好线路,装好需要的器件后,接入5V的直流电源,这时看到的是某个灯亮着的,但按动开关S1时,给电容C1充电,可见10个LED灯会按一定的顺序由快变慢得闪动,最后停在某个灯上。
但是按上开关,发光二极管亮的太短的现象。
出现上述出现的情况是C1电容储蓄能力不够好,漏电比较厉害。
通过更换一个电容取得了较好的成果。
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6、心得与体会
本次设计按照预定要求,完成了预定的设计目标,取得了较好的效果。
通过此次的作品设计制作,让我对电路的制作有了更进一步的认识。
特别是对电路的设计。
在这次制作中我成功地设计了几个线路。
第一:
在电路图的设计中对电路布局问题,我先在草稿作业本上还好自己的原理图。
这样可以为我们在电脑上画原理图,减少出错的机率,缩短画接线板的时间。
第二:
在焊接时尽量小心,PCB板的焊接容易把两个不该接的孔连在一起这样很容易造成电路出现问题、功能不能实现。
焊接的时间尽可能短,使用的焊锡要适量,这样既不易把元件给烫坏,且焊接出来的电路比较美观。
第三:
在调试过程时,先对电路进行仔细的检查,确认电路正确无误的连接后,再接上电源。
要是检查电路连接没有问题,但却调试不成功,这很有可能就是有些地方没有焊接好,有些是一眼看不出来的,必须要用万用表进行检测才可以检测的出来。
或许是原件本身就是烧坏了。
关于我所做的这个实验,对此次设计制作电路还存在很多不足之处,我会更加努力学习的。
非常感谢老师对我各方面的指导、关怀。
同时也谢谢同学给予我的帮助。
让我在这次作品设计中学习到很多东西。
再次表示谢意。
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参考文献
[1]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2010
[2]高吉祥等.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:
电子工业出版社,2002
[3]吴运昌.模拟集成电路原理与应用[M].广州:
华南理工大学出版社,2001
[4]谭博学等.集成电路原理及应用[M].北京:
电子工业出版社,2003
[5]魏立军.CMOS4000系列60种常用集成电路的应用[M].北京:
人民邮电出版社,1993
[6]杨宝清.实用电路手册[M].北京:
机械工业出版社.2002
1993[M].人民邮电出版社[7]陈有卿.报警集成电路和报警器制作实例
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附录
110个开关
10LED灯个11
17页19共页第
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- 触摸式 电子 摇奖