數(shù)字邏輯課程設(shè)計LED猜盤游戲

1、 課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱： 數(shù)字邏輯課程設(shè)計 課程設(shè)計題目： led猜盤游戲 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù) 班級： 080611 學(xué)號： 姓名： 評分： 教師： 20 10 年 9 月 13 日摘要新學(xué)期開學(xué)我們做了數(shù)字邏輯課程設(shè)計，我們設(shè)計的是led數(shù)字猜盤游戲，剛開始接觸的時候覺得這個東西好難，通過查資料，進一步了解后發(fā)現(xiàn)這就是鞏固課堂學(xué)習的數(shù)字邏輯的基本知識。這次設(shè)計的led猜盤游戲使用的元器件非常簡單。主要是使用 555 和cd4017構(gòu)成此電路的.該猜盤游戲的功能是 先猜測哪個led發(fā)光二極管會亮，由10個led發(fā)光二極管組成的燈盤高速旋轉(zhuǎn)，按下開關(guān)，

2、最后只有1個燈會亮，猜中為贏。555的功能主要是構(gòu)成兩個振蕩電路.一個負責產(chǎn)生振蕩電壓，另一個產(chǎn)生方波，555會控制最后猜盤中哪個燈會亮，因為10個led發(fā)光二極管是高速旋轉(zhuǎn)，在按下開關(guān)后，也就模擬出最后燈亮是隨機的。555的輸出接cd4017的使能端，通過控制cd401710個led發(fā)光二極管能夠按照次序一個一個循環(huán)去亮（應(yīng)用二極管的特性）。制作過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，通過共同的分析研究得到的解決，此次的課程設(shè)計鞏固了前階段所學(xué)的理論知識，增強了動手實踐能力。在這次設(shè)計過程中，采用了模塊設(shè)計，使得電路能更簡潔，在排除障礙過程中也能很好的找到問題的根源。根據(jù)原理圖，領(lǐng)好元器件，做完仿真實驗，連出

3、了實驗圖并且得到了實驗結(jié)果，到實驗室后連接電路。目 錄（頁碼不對）摘 要1前 沿3第一章設(shè)計內(nèi)容及要求4第二章 系統(tǒng)組成及工作原理5第三章 系統(tǒng)各模塊工作原理5第四章 實驗調(diào)試與分析 5第五章 結(jié)論 5參考文獻6附 錄7正文里面沒有標頁碼前沿新世紀電子產(chǎn)品更新的突飛猛進，led在生活中應(yīng)用廣泛。此次led燈盤猜謎游戲的設(shè)計，提高我們對led的了解，以及他在生活中式普及程度，并且在這個高速發(fā)展的科技時代，我們要懂得創(chuàng)新，即便是各種小的物品，通過不同的方式，可以實現(xiàn)各種令人滿意的效果。 led的設(shè)計要求由10個（或者18）led組成的燈盤高速旋轉(zhuǎn)，先猜最后哪只燈會亮,按下開關(guān)后，燈轉(zhuǎn)速度減慢，逐漸

4、停下。最后只有1個燈亮，猜中的即為贏家。設(shè)計過程中需要了解相關(guān)芯片（cd4017，555，）的具體功能，引腳圖，真值表，認真布局，。由于數(shù)字實驗現(xiàn)象具有簡易明確的特點，所以實驗結(jié)果的測試沒有太多的復(fù)雜性。第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求設(shè)計一個led燈盤（10個led燈組成），讓燈一個接一個得去亮.速度可另由開關(guān)控制.開始前猜測某個led，然后按下按鈕，led高速旋轉(zhuǎn)，速度逐漸減緩，最后停下猜中即為贏。第二章 系統(tǒng)組成及工作原理在前期準備工作中，根據(jù)我們有在網(wǎng)上和圖書館查詢到的相關(guān)資料,搜索與led猜盤游戲相關(guān)的內(nèi)容,以便從中得到啟發(fā).具體得到相關(guān)的有,led賭盤.與我們所要做的猜盤游戲很是接近.從而決

5、定了使用的芯片(555和cd4017).從電路圖中可知道,10個led燈盤由芯片cd4017控制.每一個led燈盤都是一個發(fā)光二極管,只有正向?qū)〞r才會亮.cd4017在555的控制下讓這10個led燈盤的在每一時刻,只有一個燈會亮.由555控制cd4017的使能端,在每一時刻,cd4017的輸出端(既連接led燈盤的10個地方)只有一個輸出端會產(chǎn)生高電平,也就是說每一時刻都只有一個燈亮.而在下一時刻(由于555的控制),使得cd4017的另一個輸出端為高電平.既亮的為另外一個led燈.這樣就使10個led燈盤圍繞成一個燈盤.在電路正常工作是.便可以看到10個led燈盤是一個接一個得亮了.在加

6、上控制燈亮的時間長短(調(diào)解電路中的電阻)便可以看到我們實驗所需要的實驗現(xiàn)象了。 第三章 系統(tǒng)各模塊工作原理3.1 時鐘振蕩脈沖發(fā)生電路模塊該模塊主要有兩個555芯片、若干電阻及電容、導(dǎo)線等組成。第一個555芯片構(gòu)成單穩(wěn)振蕩電路?？梢宰鳛橐粋€計時電路，定時t=r*c.該電路模塊可以產(chǎn)生時間為t的高電平。第二個555芯片構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路?？梢宰鳛橐粋€方波產(chǎn)生器電路，它的4腳接上了第一個555芯片輸出的高電平，促發(fā)產(chǎn)生方波。與單穩(wěn)模式不同之處僅在于觸發(fā)端(2腳)接在充、放電回路的電容c上，而不是受外部觸發(fā)控制。當加上cc電壓后，由于c上端電壓不能突變，故555處于置位狀態(tài)，輸出端（3）腳呈高電

7、平“1”，而內(nèi)部的放電管1截止，通過a、b對其充電，2腳電位隨上端電壓的升高呈指數(shù)上升，如波形圖所示。 圖3-1當上的電壓隨時間增加，達到vcc閾值電平（6腳）時，上比較器a1翻轉(zhuǎn)，使rs觸發(fā)器置位，經(jīng)緩沖級倒相，輸出vo呈低電平“0”。此時，放電管vt1飽和導(dǎo)通，c上的電荷經(jīng)rb至vt1放電。當c放電使其電壓降至vcc觸發(fā)電平（2腳）時，比較器a2翻轉(zhuǎn)，rs觸發(fā)器復(fù)位，經(jīng)倒相后，使輸出端（3腳）呈高電平“1”。以上過程重復(fù)出現(xiàn)，形成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩。3.2 cd4017時序分配電路模塊該模塊構(gòu)成一分配/分頻器電路。cd4017，其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，

8、整個輸出時序就是o0、o1、o2、o9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。cd4017有10個輸出端（o0o9）和1個進位輸出端o5-9。每輸入10個計數(shù)脈沖，o5-9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。cd4017輸出高電平的順序分別是、腳，故、腳的高電平使9個二極管按順序發(fā)光，若要改變發(fā)光二極管的閃光速度，可改變電容c3的大小。3.3 led顯示模塊該模塊接受出自整個電路產(chǎn)生的高電平，由于是分頻器cd4017產(chǎn)生的高電平，所以是個發(fā)光二極管一次接受來自它產(chǎn)生的高電平，逐一閃亮并以此為循環(huán)，周而復(fù)始。但發(fā)光二極管亮度和閃光速度受到前面電路中電阻和電容的影響

9、，我們可以自由調(diào)節(jié)。第四章 實驗調(diào)試與分析完成電路設(shè)計，安裝元器件及連好實驗結(jié)果測試。實驗前首先完成以下步驟：1.到達實驗室領(lǐng)完導(dǎo)線后，因為我們已經(jīng)做過仿真，就一個人負責檢查導(dǎo)線的好壞一個人負責連電路圖。2.同組人連號了電路圖后，調(diào)試發(fā)現(xiàn)未達到實驗效果。于是我們開始檢查線路的好壞，等等。經(jīng)檢查線路是對的，連接也是對的。3.檢查實驗儀器和器材是否完好。電源12伏直流電壓輸出正常，元器件cd4017，555測試其功能均正常，用萬用表檢查開關(guān)，按下時導(dǎo)通均正常。4.但是我們看到了有點現(xiàn)象，只是不明顯，而且有點混亂，于是開始算我們的使用器件中的電阻算頻率，經(jīng)過更改電阻我們看見想象越來越明顯，最終得到了

10、滿足實驗要求的實驗效果。完成上述步驟后，接通12伏的直流電源，實驗現(xiàn)象為：10個led燈依次循環(huán)的亮，前期由于速度十分的快，感覺像是同時在亮，后來加大電阻后，有明顯改善的效果。按下控制的開關(guān)(sw2)后，最后只有1個燈亮，完成了設(shè)計所需的要求。測試并分析：第一次將電路圖完整接好后，并沒有實現(xiàn)全部的設(shè)計要求。開始的燈只有半數(shù)亮，而且也沒有加入開關(guān)，控制燈轉(zhuǎn)速的功能也沒有實現(xiàn)。接好線路后，從所得出的現(xiàn)象在參考實驗前查找好的資料來分析問題出現(xiàn)的原因。因為知道電路圖并無問題，估計就是自己在接線時有些不小心，只好重新再來。在第二次接線后，大部分功能已經(jīng)實現(xiàn)，此時只需在電路的適當?shù)胤郊右愿倪M即可。因為此次

11、電路設(shè)計使用的器件也十分的少，使得電路更加的簡潔.led猜盤游戲的設(shè)計這個課題重點考察了對數(shù)字電路知識的理解和應(yīng)用，進一步強化和鞏固了理論知識的學(xué)習，理論和實踐相結(jié)合，從而更好地掌握所學(xué)知識，達到學(xué)為所用的目的。第五章 結(jié)論 經(jīng)歷差不多一個星期的課程設(shè)計結(jié)束了。數(shù)日來，為了這個設(shè)計可謂廢寢忘食，在實驗室里日出而作，日落而歸。除了上網(wǎng)查找相關(guān)資料，還要去圖書館查詢更詳細的介紹. 在這幾日里，經(jīng)歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕望、陷入困境時的不知所措，重新投入的振作。這樣的設(shè)計無法孤軍作戰(zhàn)的，只有通力合作才有可能成功。作者和搭檔在數(shù)日里的朝夕相伴中培養(yǎng)出了無與倫比的默契和深厚的友誼。參考文獻1

12、 白中英.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng).科學(xué)出版社。2007 2 趙珂，彭嵩編.脈沖與數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書，南昌航空大學(xué)電子信息工程學(xué)院實驗實踐中心，20083 李海 74系列芯片手冊 重慶大學(xué)出版社 1999.94 稻葉保。 振蕩電路的設(shè)計與應(yīng)用。科學(xué)出版社。2004。5 myke predko著 張曉林等譯.數(shù)字電路原理與設(shè)計實例解析，電子工業(yè)出版社。2003附錄1電路原理總圖：附錄2電路元件清單：序號數(shù)量符號及參數(shù)11c110ufrb.1/.221c210nfrb.1/.231c3100nfrb.1/.241r110kaxial-0.451r20.68kaxial-0.463r34.7kaxial-

13、0.471r4(滑動變阻器)100kaxial-0.481 r5(滑動變阻器)5kaxial-0.491r60.1kvr5102a1、a2555dip-8111u14017dip-161211d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9、d10、d11led-redxtal1131s1sw-spstsip214若干導(dǎo)線略略附錄3cd4017bd原理圖 十進制計數(shù)/分頻器cd4017，它是一種用途非常廣泛的電路：其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是o0、o1、o2、o9，依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 cd4017有10個輸出

14、端（o0o9）和1個進位輸出端o5-9。每輸入10個計數(shù)脈沖，o5 9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。 cd4017有3個輸（mr、cp0和cp1），mr為清零端，當在mr端上加高電平或正脈沖時其輸出o0為高電平，其余輸出端（o1o9）均為低電平。cp0和cpl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由cp0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由cpl端輸入。 置2個時鐘輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。 由此可見，當cd4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。 圖7-3芯片555簡介555時基集成電路

15、是數(shù)字集成電路，是由21個晶體三極管、4個晶體二極管和16個電阻組成的定時器，有分壓器、比較器、觸發(fā)器和放電器等功能的電路。它具有成本低、易使用、適應(yīng)面廣、驅(qū)動電流大和一定的負載能力。在電子制作中只需經(jīng)過簡單調(diào)試，就可以做成多種實用的各種小電路，遠遠優(yōu)于三極管電路。 圖7-4555時基集成電路各管腳的作用：腳是公共地端為負極；腳為低觸發(fā)端tr，低于13電源電壓以下時即導(dǎo)通；腳是輸出端v，電流可達2000ma;腳是強制復(fù)位端mr，不用可與電源正極相連或懸空;腳是用來調(diào)節(jié)比較器的基準電壓，簡稱控制端vc，不用時可懸空，或通過0.01f電容器接地;腳為高觸發(fā)端th，也稱閾值端，高于2/3電源電壓發(fā)上時即截止