數(shù)字骰子設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

吉林大學(xué)2011年“電協(xié)杯”電子設(shè)計(jì)大賽設(shè)計(jì)報(bào)告題目：數(shù)字骰子 組別12組學(xué)院：電子科學(xué)與工程學(xué)院 電子科學(xué)與技術(shù)10級(jí)8班參賽隊(duì)員姓名： 姜宇51100818 李隆51100812 黃慶超51100806 日期：2011年4月13日 星期三數(shù)字骰子設(shè)計(jì)的總結(jié)與報(bào)告一設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)正六面體，每面設(shè)計(jì)有數(shù)碼管或二極管等可以顯示數(shù)字的顯示器件，每個(gè)面分別對(duì)應(yīng)數(shù)字16，同時(shí)在各個(gè)面上標(biāo)注正確的數(shù)字。要求：1.任意拋出骰子穩(wěn)定后，正確的顯示出數(shù)字，同時(shí)其他5個(gè)面不做任何顯示； 2.顯示完成后需要有明顯的聲/光指示，并作為最后的有效數(shù)據(jù)；二系統(tǒng)概述骰子，亦作色子，為一正多面體，通常作為桌上游戲的小道具，是古老的賭具之一。最常見(jiàn)的骰子是六面骰，它是一顆正正方體上面分別有一到六個(gè)孔(或數(shù)字)，其相對(duì)兩面之?dāng)?shù)字和必為七。中國(guó)的骰子習(xí)慣在一點(diǎn)和四點(diǎn)漆上紅色。我組根據(jù)實(shí)際情況，利用紅燈和藍(lán)燈表示點(diǎn)數(shù)。經(jīng)過(guò)考慮，大體方案如下：利用傳感器將方向信號(hào)輸入到單片機(jī)中，通過(guò)編程利用單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最終輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)的模擬轉(zhuǎn)換，點(diǎn)亮該位置的led燈，以達(dá)到光信號(hào)提示的目的，可以用下圖表示：三設(shè)計(jì)各部分方案的分析 1.感應(yīng)部分方案的分析（1）水銀開(kāi)關(guān)：利用水銀開(kāi)關(guān)通斷組合來(lái)建立邏輯門(mén)電路，來(lái)顯示方向；（2）三軸加速度感應(yīng)器：利用重力感應(yīng)在不同方向輸出電壓，達(dá)到表示中立的作用（3）壓力傳感器：利用骰子向下面對(duì)壓力傳感器的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)方向的輸出；（4）光感元件：利用光敏元件對(duì)光強(qiáng)度的感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)方向的辨認(rèn)，即向下面因遮光而輸出信號(hào)。2.信號(hào)處理方案的分析（1）利用模擬電路處理感應(yīng)部分輸入的信號(hào)，焊接集成電路來(lái)控制電壓，來(lái)控制led小燈亮滅；（2）用機(jī)械的方案，如小鋼珠由于滾動(dòng)改變位置，實(shí)現(xiàn)電路的接通或斷開(kāi)。（3）用51單片機(jī)來(lái)處理數(shù)字信號(hào)，用keil軟件進(jìn)行程序編寫(xiě)，對(duì)感應(yīng)部分輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，控制電路；3.控制開(kāi)關(guān)方案的分析（1）手動(dòng)式按壓開(kāi)關(guān)；（2）絕緣片插入式開(kāi)關(guān)；（3）抖動(dòng)式開(kāi)關(guān)；三.總體方案的設(shè)計(jì) 1.感應(yīng)部分 方案的選擇：由于壓力傳感器和光敏傳感器易受環(huán)境影響，產(chǎn)生較大誤差，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響，而且上述二種方案需要六個(gè)面全部安置感應(yīng)裝置造成器件浪費(fèi)，而加速度感應(yīng)器信息處理較為復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，因而選擇水銀開(kāi)關(guān)作為感應(yīng)裝置。 原理：通過(guò)計(jì)算，若想用水銀開(kāi)關(guān)建立控制六個(gè)顯示面的邏輯門(mén)電路，至少需要四個(gè)水銀開(kāi)關(guān)，我們將四個(gè)水銀開(kāi)關(guān)分別編為1，2，3，4，四個(gè)開(kāi)關(guān)的一段分別相連，將其連接到地，另一端分別連在單片機(jī)的p1.0，p1.1，p1.2，p1.3上，當(dāng)1，2水銀開(kāi)關(guān)接通時(shí)，單片機(jī)的p1.0，p1.1電壓被拉低，達(dá)到輸入信號(hào)的目的，通過(guò)程序的編寫(xiě)，輸入骰子一顯示面亮的信號(hào)，依以此類(lèi)推，當(dāng)2，3水銀開(kāi)關(guān)接通時(shí)對(duì)單片機(jī)輸入骰子二顯示面亮的信號(hào)；當(dāng)3，4水銀開(kāi)關(guān)接通時(shí)對(duì)單片機(jī)輸入骰子三顯示面亮的信號(hào)；當(dāng)1，4水銀開(kāi)關(guān)接通時(shí)對(duì)單片機(jī)輸入四顯示面亮的信號(hào)；當(dāng)1，2，3，4水銀開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)時(shí)對(duì)單片機(jī)輸入五顯示面亮的信號(hào)；當(dāng)1，2，3，4水銀開(kāi)關(guān)全部接通的時(shí)候?qū)纹瑱C(jī)輸入六顯示面亮的信號(hào)。 2.信號(hào)處理部分 方案的選擇：由于制造工藝有限，并且重量過(guò)大，不方便攜帶和使用，故舍棄；模擬電路需要大量的焊接，以及電路板的設(shè)計(jì)，耗費(fèi)資源，不利于生產(chǎn)和生活，也不適用，最后選取stc12c2052，對(duì)信息進(jìn)行處理。原理：信號(hào)處理部分采用stc12c2052單片機(jī)，水銀開(kāi)關(guān)一端接地，當(dāng)其連通時(shí)拉低電壓，從而給單片機(jī)施以電壓信號(hào)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以達(dá)到控制顯示面亮滅的目的。將單片機(jī)的焊接處理如下，做成最小系統(tǒng)，來(lái)支持單片機(jī)的工作和運(yùn)行。 3.控制開(kāi)關(guān)部分考慮到節(jié)約電源，符合綠色低碳要求，以及便于使用，最后決定采用采用手按式開(kāi)關(guān)，通過(guò)接通和斷開(kāi)電源電路，達(dá)到控制電路的目的。以下是整體設(shè)計(jì)完成后的電路圖四.測(cè)試調(diào)試及測(cè)試結(jié)果 1.測(cè)試工具多功能電用表，數(shù)碼管，杜邦線(xiàn)等 2.測(cè)試結(jié)果 在對(duì)單片機(jī)輸入程序之后，接通電源，改變骰子方向，觀察數(shù)碼管的亮滅情況。剛開(kāi)始，由于程序錯(cuò)誤，電路連接等問(wèn)題，測(cè)試結(jié)果均失敗。經(jīng)過(guò)大家細(xì)心的排查，終于將問(wèn)題解決，led按照設(shè)計(jì)要求亮滅。五.總結(jié) 經(jīng)過(guò)多日努力，我們的設(shè)計(jì)基本完成了題目的要求，由于重力感應(yīng)器的限制，可能效果不是非常理想，本次設(shè)計(jì)使我們第一次自己設(shè)計(jì)一件產(chǎn)品，極大的鍛煉了我們各方面的能力，雖然我們與但很多困難和障