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1、信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计（论文）题目: 电骰子电路设计 专 业: 通信技术 班 级: 通技 06-2 学 号: 姓 名: 指导教师: 二 八年十二月三十日信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名 王娟 学号 班级 通技 06-2 专业 通信技术设计（或论文）题目 电骰子电路设计指导教师姓名 职 称 工作单位及所从事专业 联系方式 备 注工程师高级工程师设计（论文）内容：1.主要内容和技术指标(1).设计一个电骰子电路,当按下开关时,它能够从 16 的数字中随机地选择 1个数字；(2).要求用 7个 LED排列成骰子点数的形状,利用 LED的发光来表示数字；(3).要
2、求 LED发光是随机的,由电子电路来决定；(4).电路中应有时钟控制电路来给计数器提供脉冲。2.任务与要求(1).画出电路原理图(或仿真电路图)(2).元器件及参数选择(3).电路仿真与调试进度安排：第 5周：任务下达，理解消化任务要求；初步设计方案确定；第 6周第 10周：设计方案确定，分模块部分完成；第 11周：中期检查，查找问题，分析解决难点；第 12周第 15周：分模块调试，整体电路调试，论文书写；第 16周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1邱寄帆，唐程山.数字电子计数.北京：人民邮电出饭社，20072彭军.实用电子技术.北京：科学出版社，20063熊
3、建云.Protel99SEEDA 技术应用.北京：机械工业出版社，20064日汤山俊夫.数字电路设计与制作.北京：科学出版社，20055陆坤.电子设计技术.成都：电子科技大学出版社，19976张克农.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，2003审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘 要 .1第 1章 绪论 .2第 2章 方案设计 .4第 3章 单元电路设计 .73.1 振荡电路设计 .73.2 计数器电路设计 .83.2.1 计数器电路芯片的选择 .83.2.2 计数器电路组成 .93.3 译
4、码器电路设计 .103.3.1 译码器电路功能框图 .103.3.2 译码器电路设计 .103.4 LED的驱动电路设计 .123.5 时钟控制电路 .12第 4章 电路仿真 .14总 结 .16致 谢 .17参考文献 .18附录 总电路原理图 .19四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 1页共 19页摘要骰子是娱乐游戏的一种道具，可以用它来随机地选取 16 的数。本电路设计一个电骰子电路，该电路由电骰子的电路结构决定。电路由 RC 振荡电路、计数器电路、译码器电路、LED 驱动电路、时钟控制电路五部分电路构成，其中计数器是整个电路的核心部分，而译码器在电路中没有采用原有的译码器，而用门电路来
5、实现，是为了让电路更简单。关键词振荡器；计数器；译码器四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 2页共 19页第 1章绪论骰子应用十分广泛，现在社会上流行有各种定位骰子、黄金骰子、打破无物骰子、感应骰子、遥控骰子等，它是娱乐游戏的一种道具，是许多娱乐必不可少的工具之一，比如麻将等。早先是用骨头，木头等制成的立体小方块，六面分别刻有一、二、三、四、五、六点，只有 1，2，3，4，5，6 这六个数，有的地方叫色子。用骨头、木头等制成的立体骰子，在使用时通常是把骰子摇动后掷落，以上面的数作为选取的数字。这六个数中，每掷一次，其中某个数出现的概率是 1/6。所谓1/6 的概率，就是说这六个数并不是按照某种
6、顺序出现的，而是随机的。如果撇开骰子的形状和使用方法的约束来抽象地评价它的功能，那么骰子就是一种“从 16 的数字中，每次只随机地选择 1 个数字的选择装置”。本电路是设计一种电子选择装置，那就是，当摁下开关时，它能够从 16 的数字中选择 1 个数字。重要的是每次掷下时并不知道将会选择哪个数字。电路中来自外面的信号，也就是摇动骰子时的信号可以利用按钮开关实现。骰子的点数是从 16 的个位数。考虑采用外形更像骰子的电骰子，可以利用 7 个 LED灯光来表现骰子点数，既 16 的数字，而用 LED 来表示这种点数的形状，看起来就很接近本来的骰子，如图 1-1 表示骰子点数的形状。图 1-1骰子的
7、点数四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 3页共 19页在电路中把 7 个 LED 排列成骰子点数的形状，就可以利用 LED 的发光表示数字。图 1-2 是用 LED 的发光表示点数的例子。使发光部分 LED 的配置接近本来骰子的点数的形状，而哪些 LED 发光则由电子电路来决定，与骰子点数位置相同的LED 发光，如下图所示 。a）表示 3b）表示 4图 1-2电骰子的 LED发光四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 4页共 19页第 2章方案设计骰子只处理从 16 的数字，但是根据骰子点数的形状需要配置 7 个 LED。通过其中某几个 LED 发光，表现骰子的点数。图 2-1 表示 LED
8、发光的位置。图 2-1电骰子的 LED发光组合7 个 LED 的位置分别用 ag 字母表示。7 个 LED 发光的所有组合形式计算起来非常多。这里仅把其中发光组合相同的 LED 进行分组，表 2-1 是其分组的情况。从这个结构看出可以分成 4 个组。从图 2-2 可以看出如果骰子的 3，4，5，6 点数发光必须要有 a 和 g 这两个 LED。图 2-2LED 的发光组合从图 2-2可以看出，实际上需要利用数字电路中常说的“译码器电路”来实现数字的选择。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 5页共 19页确定了基本功能之后，接下来就可以考虑采用怎样的电路来实现这些功能，图2-3 是根据功能画出
9、框图的考虑方法。图 2-3基本功能框图图 2-4 是基于基本功能所画出的电路原理框图。图 2-4电骰子的结构框图计数器的计数动作（计算数字）由输入时钟来决定。就是说，给计数器输入时钟的时间相当于骰子摇动的时间。摁下开关相当于摇动骰子的动作，在时钟的作用下启动计数器，只有在时钟控制电路的输出为“1”时计数器的输出才发生变化。此时四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 6页共 19页骰子开始滚动；在经过计数器的输出作用下利用译码器使 LED 发光，这就是需要设计译码器电路。图 2-4 就是根据以上考虑所得出的框图，基于这个框图来设计实际电路。开关闭合期间，LED 随时钟输入脉冲显示数字,松开开关一定
10、时间后，LED随机表示骰子的某 1 个点数。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 7页共 19页第 3章单元电路设计3.1振荡电路设计振荡电路有很多种，比如 LC 振荡电路、555 振荡电路、 RC 振荡电路、石英晶体振荡电路等等。在电骰子电路设计中产生时钟的振荡电路选用 RC 振荡电路。这种电路在稳定性方便比不上石英振荡电路，但是优点是容易通过改变电容器或者电阻的值来调振荡频率，而且价格更便宜，所以选择 RC 振荡电路。图 3-1 是电骰子用 RC 振荡电路的电路图。1 2G15 6G33 4G2Rs1KR1KC1.4uFu01 u02 u03 u0图 3-1电骰子用 RC振荡电路的电路图R
11、C 振荡电路的基本原理就是利用电容 C 的充放电，改变 u03 的电平（因为 Rs很小，在分析时往往忽略它）来控制 G3 周期性的导通和截止，在输出端产生矩形脉冲。如图 3-2 是振荡电路的工作波形。图 3-2RC 振荡电路的工作波形图根据工作波形可以计算出电路的振荡周期为 T2.2RC。改变 R、C 的值，可以调节 RC振荡电路的震荡周期 T。但是，R 不能选的太大（一般 1k左右） ，否则电路不能正常振荡。所以，R 的值取 1K（方便计算） ，周期 T的值取 3S，由公式可得：四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 8页共 19页32.21CC1.4F3.2计数器电路设计3.2.1计数器电路
12、芯片的选择这部分是电骰子的主要核心部分。因为骰子的点数是 1 到 6，所以可使用六进制计数器。在 74 系列中具有六进制功能的产品有 7492。不过这种产品比较陈旧，也没有系列化（只有 TTL 标准型） ，所以利用触发器制作专用的计数器。六进制计数器需要六种状态，即 n=6，而 =8，所以需要 3 个触发器构成六进制计数器。六进制计数器的输出为 0-1-2-3-4-5-0，在输出为 6 的瞬间触发器复位(=0)。构成计数器的触发器可用 D、JK、RS 等，希望尽量用简单的电路制作，所以本电路触发器采用D 触发器。图 3-3D 触发器图 3-3 是 D 触发器结构图，从图中可以看出 D 触发器是上升沿有效，置位端SD 有效，CD 无效时，输出为 “1”；复位端 CD 有效，SD 无效时，输出为“0”；当置位端 SD 和复位端 CD 都无效时，输出由 D 触发器的特征方程决定，D 触发器的特征方程为： =D，其真值表如表 3-1 所示。表 3-1D 触发器的真值表四川信息职业技术学院毕业设计说明书第 9页共 19页3.2.2计数器电路组成用 D 触发器制作 6 进制计数器时，是把触发器并列对它的输出解码，当输出为6 时对整个计数器复位。图 3-4
