课程设计电子骰子(绝对完整版).doc

海南大学 电子技术课程设计 题目：电子骰子的设计 学号027 姓名：叶先锐 同组人员： 学号018 姓名：岳露露 专业： 08电子信息 指导老师：冯尔理 日期：2010年11月20日 目录 一、课程设计的目的 二、电子骰子设计的功能要求 三、设计方案的比较 四、电路的基本原理 五、总体电路设计仿真图 六、心得体会 七、参考文献 电子骰子的设计 课程设计目的 本次课程设计都是为了将学过的电子技术课程的巩固，加强独立思考的能力，实现理论和实践相统一的目的。通过继续巩固知识，将松散的各部分知识进行了系统的规划，应用于一项独立的设计当中。启发了创新思想的能力。 电子骰子设计的功能要求 当将开关闭合的时候，电子骰子随机变化，从1~6，每隔0.5秒左右变化一次。 在变化过程中，1的相邻变化状态不能是6,2的相邻变化状态不能是5,3的相邻的变化状态不能是4。 当开关断开后，继续工作5秒左右停止变化。 提醒，用状态机实现。不允许用编程实现。 设计方案的比较 1） 方案一： 主要运用到：单稳态电路、555压控振荡电路、六进制计数器、数码显示管以及开关电路。仿真软件用到mu ltisim。 思路：单稳态：用来制作延时开关电路，达到延时5秒的功能以及数字以0.5秒的时间间隔变化功能。 555压控振荡电路：该电路输入是频率变化的电压信号，在电路仿真的过程中，我们发现，积分型单稳态触发电路（参考数字电子P469页），正脉冲触发，暂稳态输入为‘1’时，输出为‘0’；稳态输入为‘0’，输出为‘1’.在输入端接入一个脉冲信号后，虽然有延迟效果，但是即使开关断开后，数字依然会变化好长时间，与要求不符。 经过理论分析得出：积分单稳态本身就有一个脉冲波，不论开关闭合还是断开，单稳态都会工作，并没有真正的停止输出。 一、方案论证 1、时钟信号源的选择 时钟信号源可采用石英晶体多谐震荡器和555定时器。555定时器是一种多用途的数字---模拟混合集成电路，能极方便的构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器等方面广泛应用。虽然石英晶体多谐振荡器的谐振频率很稳定，但考虑到仿真的简单快捷该设计选择555定时器。 2、加法器的选择 该设计要用到一个八进制计数器，可采用由JK触发器组成的的加法器和由74LS160改装成的八进制计数器。擦用74LS160芯片可使电路更加紧致，模拟实现时不容易出错，而JK触发器构成的加法器则要采用三个JK触发器，元件分散性大，且连接电路时容易出错。 于是我们去掉外加的脉冲信号接在555压控电路的后面，但是开关断开的同时数字也立即停止变化了，根本不存在延迟了，又与要求不符；从仿真的效果来看，用单稳态电路设计延时电路比较难以操作，很死板；因为在电路接通开关的同时，单稳态电路就开始了工作；断开开关时，也断开了脉冲触发，因此无法与后续元器件74LS160转换成六进制的电路实现触发计数功能，因而也不会出现数字的变化；与此同时，555压控振荡器的控制端也没有可变电压控制，也没法实现输出频率随电压的变化而变化。 综上所述的各种与实验的不符合状况以及不便性，所以该种方案实施起来比较难以实现功能，于是放弃了该种方案。 方案二： 采用555定时器接成单稳态触发器达到工作5秒左右停止变化的要求；同时在用555定时器接成多谐振荡器得以达到数字变化时间间隔是0.5秒的要求；这样的组合，器件值可根据条件来修改，使得结果和时间比较精确，误差小。 然后用到JK触发器组成的时序逻辑电路与方波发生器的组合，列出卡诺图，除去不必要显示的数字，比如说0、7.用交错的随机方波信号，达到1-6的随机输出。于是就采用了第二方案用仿真软件multisim来进行仿真。 四、电路的基本原理 通过555延时器的输出端控制555震荡电路，信号的发生部分一共用了两个555集成电路。将输出的脉冲一个作为JK触发器的同步时钟脉冲部分，两个方波发生器加在A、B这两个控制端，将这个时序逻辑部分的输出接入到数码显示管，使它显示1~6的数字，且满足电子设计的功能要求。 1、555延时器（单稳态触发器）的设计及参数计算 因为延时时间t=5s，由模拟电子书上的公式t=RCln3即1.1RC=5s，令R=1MΩ，求得C=4.7uF. 2、用555振荡电路接多谐振荡器及其参数计算 555多谐振荡电路 参数计算：T=（R3+2R4）Cln2, 令T=0.5S,其中C=100nF，令R3=100K,则R4=177K。 仿真图如下： 3、时序逻辑电路的设计 画出的卡诺图如下： Q3Q2Q1 AB 000 001 011 010