电骰子的电路图及制作.doc

电骰子的电路图及制作一、设计思路骰子是有六个面的正面体，分别刻有16的数字。现在，我们撇开骰子的形状和和使用方法来抽象的评价它的功能，那么骰子就是一种从16中随机的选择1个数字的选择装置。即我们现在设计的电骰子。简单的说，就是当按下开关时，它能够从16中随机选择一个数字。二、设计原理1、首先要确定电路的输入和输出部分，即来自外面的信号如何输入以及怎样表示电路的工作，来自外面的信号，也就是摇动骰子的信号可以利用按钮开关实现。控制开关原理图如图1：图 1 开关电平的产生电路2、 骰子的点数是从16的个位数，采用7段的LED表现骰子的点数。也可以利用LED灯光表示其表现骰子的点数。用六个LED分别作为16的数字，只要求其中某一个发光，也可实现点数的功能。 LED的配置 为了区别这7 个LED，作记号 ag 图 2 骰子的点数（与骰子点数位置相同的LED发光）下面我们仅把其中发光组合相同的LED进行分组，下面是a和g分组所表示到得数字记 号数 字a,g3，4，5，6b,f6c,e2，4，5，6d1，3，5图 3 LED发光组合3、数字的表现方法。从这个表可以看出实际上需要利用数字电路中常说的“译码器电路”。我们来设计一个例如，我们分析a和g这一组LED在这种场合，只要它们对3，4，5，6这四个点数能够发光就可以了。可以看出这种场合具有4输入OR门相同的功能。3某一个为一4 “1”的时候LED发光56三、设计内容在基本框图的基础上，分别设计各方框的内容。要求方框的内部电路必须能够保证信号在各方框图间方便的交换。框图如图4下： 摇动骰子骰子滚动确定骰子的数字摁下开关时钟作用下启动计数器计数器输出的作用下LED发光，利用译码器。图 4 设计内容框图1. 振荡电路。 用555定时器构成的多谐振荡器来实现方波的产生。其方波周期为：原理图如图 5所示：2. 六进制计数器。 这是电骰子的核心部分，用74LS160十进制计数器改进而成六进制 计数器000001010011100101000六个数循环计数，在输出为110的瞬间迅速清零。实验图如图 6所示：图 6 六进制计数器a eb d fc g3. 译码器的设计。 译码器接续在计数器的输出上，产生使LED发光的信号。欲将LED排列成骰子点数的形状，可以用7个LED表示从16的数。从计数器的输出与骰子的点数相对应的角度，就是当x=0，y=0，z=0时为1，当X=1，Y=0，Z=0时为2.计数器的二进制输出是一个一个出现的。ag表示各个LED骰子的数字发光的LED计数器输出abcdefgXYZ100010000002001010010031001001010410101011105101110100161110111101“1”发光“0”熄灭图 7 电骰子用译码器的真值表4. 译码器的输入，输出。 输入是X，Y，Z，输出是a,b,c,d,e,f,g。X，Y，Z连接计数器的输出，所以输入是从000101的二进制数。在制作真值表之前需要先确认LED驱动的极性。本实验使用的LED驱动是用1使LED发光。使用科诺图简化逻辑。首先求a LED发光的条件。将X，Y，Z这3种组合，可以得到从000到111八种结果，但对于电骰子来说，只使用其中的六种。即011和111不作为译码器的输入数据。修改a的发光条件可以实现。骰子用译码器 X a b输入 Y c输出 Z f g图 8 译码器部分的框图 由上一部分的译码器真值表可以总结出a=YZ+YZ=YZ用相同的方法可得出其他LED的表达式，最终用74LS00与门可实现比较简单的译码电路，如图 9所示：图 9 电骰子译码器5、 时钟控制电路。 利用RC时常数电路控制时钟进入计数器还是停止。设计部分如图 10当按钮开关接通时，4.7uF电容器上的电荷变为0.电流通过与+5V连接的100Kohm电阻流过开关。这样一来反相器的输入获得“L”电平，于是输出变为“H”。所以控制时钟的NAND门开启，来自振荡器的时钟就能提供计数器。当开关断开时，来自+5V的电流通过100Kohm电阻流向4.7uF德电容器，使电位上升。如果电容器上的电位越过反相器的阈值电平，输出就变为“L”，控制时钟的NAND门就关闭，于是时钟停止提供计数器。 图 10 时钟控制电路二 实验原理图 图 11 电骰子实验用原理图四、实验结果及分析、打开电源开关提供+5V电压，接通开关LED灯循环闪烁，当断开开关后LED阵列显示电骰子16之间任意数（如“2”），与设想结果相符。、当LED得发光和骰子的点数不一致时，可以认为是译码器逻辑的连接错误或者计数器复位电路出现错误。、当LED得闪光过快或者过慢时，可以通过改变555振荡电路R1(100ohm)、R2（1Kohm）或者电容C2（4.7uF）的值进行调节。希望改变从断开开关到LED停止闪光的时间时，可以通过改变时钟开关电路的R11电阻（50ohm）或者C3电容（4.7uF）来实现。这些值越大，到停止闪烁的时间就越长。五、实物图及结果 焊接成功后的实物图： 拨动开关后运行后的实物图：