数电LED猜盘游戏课程设计实验报告.doc

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1、LED猜盘游戏 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 -21.2 实验原理：-21.3 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-33.2 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 4.2 CD1047时序分配电路模块-54.3 LED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

2、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

3、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

4、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

5、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cc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1截止，通过A、B对其充电，2脚电位随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

6、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。4.2 CD4017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（O0O9）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

7、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、脚，故、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。4.3 LED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

8、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

9、。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

10、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（O0O9）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

11、其输出O0为高电平，其余输出端（O1O9）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：脚是公共地端为负极；脚为低触发端TR，低于13电源电压以下时即导通；脚是输出端V，电流可达2000mA;脚是强制复位端MR，不用可与电源正极相连或悬空;脚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0.01F电容器接地;脚为高触发端TH，也称阈值端，高于2/3电源电压发上时即截止;脚是放电端DIS;脚是电源正极VC。指导教师评 语课程设计成 绩指导教师签 字年 月 日10