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漯河职业技术学院第三届大学生创新大赛作品 音乐电子抽奖机 设 计 说 明 书 系部：机电系 专业：电子信息工程技术 班级：06电信（2）班 指导老师：唐红莲 齐伟民 陈相志 主持人：申沙沙 参与人：王娉 张英 引言 21世纪是一个多极化的世界，亚洲占有重要的地位，日益强大的中国屹立在东方，应该也必将对人类科技和经济发展做出巨大的贡献。21世纪是信息时代，也是人才竞争的时代，作为当代大学生理应站在科技前沿，为此我们自行开发研制出一款新型音乐电子抽奖机。 本设计介绍的电子音乐抽奖机 ，采用国际现行的EDA（电子设计自动化，Electronic design automation）技术，对PLD（可编程逻辑器件，Programmable logic devices）FPGA（现场可编程门阵列，Field programmable gate arrays）进行编程，用EPROM（可擦写只读存储器）进行掉电保护，对音乐演奏电路使用HDL（硬件描述语言）进行行为描述，实现了用传统逻辑器件（触发器，计数器，寄存器，分频器，译码器等）难以实现的硬件设计，可使随机数的产生和音乐演奏同时进行。 本设计介绍的电子音乐抽奖机，具有抽奖、音乐播放及选择、时钟显示等功能。不仅可靠性高、灵活性强，而且价格低廉、操作简便、读取方便、适用范围广，为人们的娱乐活动提供了方便。 本设计的主要特点： 核心电路芯片采用+5V、+3.3V和+2.5V多电压供电，功耗低，运行速度快，开发周期短，费用低， 用户可自定义功能及可重复编程和擦写优点。 采用VHDL语言：描述性强，覆盖广，适用于从门级、电路级直至系统级描述、仿真和综合。具有良好可读性，可移植性，支持对大规模设计分解和已有设计的再利用。 语言描述与原理图设计相结合，采用的软硬件结合方案，具有功能强、应用灵活和必威体育官网网址性好的优点，将关键性控制电路、全部程序、或部分性程序固化到EP1K100QC208-2芯片之内，无法读出内部的逻辑结构，同时禁止了从外部读取内部的程序或读出结果，这样可以达到硬件必威体育官网网址及程序必威体育官网网址。 适用范围广，实用性强，抽奖数字随机性大，可以体现抽奖的公平公正的原则；在抽奖时伴随有美妙的音乐，音乐可自行选择，可以缓解抽奖时的紧张气氛，活跃现场气氛；不进行抽奖的时候，可以单独起用电子钟，使用方便 本产品?适用于电视台、电信公司、广告攻关公司、晚会、庆典、商场顾客回馈等抽奖场合。 一、系统方案设计 1、系统构成框图 音乐电子抽奖机的系统构成框图如图1所示： 图1 音乐电子抽奖机系统图 本系统以可编程逻辑器件EP1K100QC208-2为核心元件。以7段共阴LED数码管为显示器件。此设计共接入11个7段共阴LED数码管，其中抽奖时11个数码管显示抽奖的数字，不进行抽奖时6个数码管可用于显示时钟。此设计利用音频放大器386D、可调电位器、喇叭为音乐播放模块，有两个开关可以进行音乐的选择。采用6V的变压器、滤波电容、六反相器74LS04及开关为系统控制模块。时钟源采用石英晶体分别为32768HZ和12MHZ的振荡器两块， 产生相应的时钟信号。 2、 器件选择： 本系统在设计过程中主要选取了以下一些器件： 核心器件：可编程逻辑器件EP1K100QC208-2，配置芯片EPC2LC20 译码芯片：74LS138。 显示器件：7段共阴LED数码管。 音频器件：功放器件386D，可调电位器、喇叭。 按键：拨位开关和按键开关。 二、设计原理 本设计可以划分以下几个基本模块： EP1K100Q208-2芯片为本次设计的核心芯片。通过EDA技术对对PLD（可编程逻辑器件）FPGA（现场可编程门阵列）进行编程，用EPROM（可擦写只读存储器）进行掉电保护，将系统控制及驱动程序下载在核心芯片上，其中包含了数码显示电路、音频控制电路、时钟显示及控制电路、分频电路，以控制数码显示电路和声音电路，从而实现了抽奖时数字显示、数字变化、数字保持、复位、时钟显示、时钟调整和音乐的播放及选择的功能。在本设计中涉及到核心芯片中的元器件包括44个D触发器，11个74LS161计数器，锁存器，寄存器，5个内部分频器7493等多种基本门电路连接而成。 数码显示电路：采用11个LED数码管，显示抽奖的数字，及显示时钟 喇叭电路：借助于功能强大的EDA工具采用硬件描述语言，利用微处理器实现乐曲的演奏，为了防止寄生振荡，在每个器件的电源引脚附近到地之间均需加上去耦电容，每组去耦电容由两种电容并联起来以取得良好的宽频带去耦效果，从而使音质达到最佳状态。 控制电路：电源和时钟电路驱动系统工作，从而产生数字显示、时钟显示和乐曲演奏及乐曲的选择效果。 这里主要说明核心芯片内部电路,如图2所示. 电路的核心芯片EP1