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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1~6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1~6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1~6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1~6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1~6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 a~g

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,g
3，4，5，6
b,f
6
c,e
2，4，5，6
d
1，3，5
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
5
6

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000—001—010—011—100—101—000六个数循环计数，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 e
b d f
c g
3. 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1~6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。

a~g表示各个LED

骰子的数字
发光的LED
计数器输出
a
b
c
d
e
f
g
X
Y
Z
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
3
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
4
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
5
1
0
1
1
1
0
1
0
0

1
6
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
“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000~101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=Y·Z’+Y’·Z=Y’·Z’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
⑴、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1~6之间任意数（如“2”），与设想结果相符。
⑵、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。
⑶、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：