電子搖獎(jiǎng)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱:電子原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:電子搖獎(jiǎng)器通信與控制工程系系別：專業(yè)：通信工程專業(yè)班級(jí)：08級(jí)通信（二）班學(xué)生姓名：成振華彭沖陳鋒學(xué)號(hào)：08416240 08416207 08416202起止日期:2009年6月7日2009年6月25日指導(dǎo)教師：侯海良教研室主任：劉建閩指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：年月日成績(jī) 評(píng) 定項(xiàng)目權(quán)重成績(jī)成振華彭沖陳鋒1、設(shè)計(jì)過(guò)程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計(jì)質(zhì)量打答辯0.53、設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)寫(xiě)及圖紙規(guī)范程度0.3總成績(jī)教研室審核意見(jiàn)：教研室主任簽字：年月日教學(xué)系審核意見(jiàn)：主任簽字：年月日介紹一種簡(jiǎn)易電子搖獎(jiǎng)器的設(shè)計(jì)方法，以55

2、5芯片和cd4017芯片為主控核 心，與按鍵、led、電阻、電容等較少的輔助硬件電路相結(jié)合，利用開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì) led燈進(jìn)行控制。本電路具有體積小、元件少、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及容易操作、現(xiàn) 象明顯等優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)電子搖獎(jiǎng)器是利用十進(jìn)制時(shí)序分配器對(duì)振蕩脈沖進(jìn)行隨時(shí)計(jì) 數(shù)制成。計(jì)數(shù)在人體觸摸下進(jìn)行，這個(gè)觸摸時(shí)間長(zhǎng)短不太有重復(fù)性，具有很大的 隨機(jī)性通過(guò)按鍵控制產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，led先循環(huán)閃亮，最后停留在某個(gè)led上, 從而實(shí)現(xiàn)抽獎(jiǎng)。關(guān)鍵詞：多諧振蕩器，計(jì)數(shù)器，led目錄2、設(shè)計(jì)課題任務(wù)及指標(biāo)23、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證24、電路需要的元器件45、單元電路設(shè)計(jì)4一脈沖發(fā)生器3二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器cd401756、電路圖及電路的工作

3、原理77、組裝調(diào)試78、設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià)89、課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)810、致謝911、參考文獻(xiàn)9電子搖獎(jiǎng)器2、設(shè)計(jì)課題任務(wù)及指標(biāo)：(1) 通過(guò)本課程的選題、方案論證、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝調(diào)試、資料整理、撰寫(xiě) “設(shè)計(jì)報(bào)告”等環(huán)節(jié)，初步掌握電子工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)施的基本技能，深化、 擴(kuò)展并綜合運(yùn)用課堂上所學(xué)的電子電路分析設(shè)計(jì)方法以及集成電路知識(shí)完成小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。(2) 利用555多諧振蕩器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、發(fā)光二極管等設(shè)計(jì)電子搖獎(jiǎng)器。(3) 在實(shí)驗(yàn)裝置上或者利用仿真軟件完成數(shù)字秒表的線路連接和調(diào)試。設(shè)計(jì)要求：要求設(shè)計(jì)一個(gè)電子搖獎(jiǎng)器，當(dāng)來(lái)客按下觸摸金屬之后，根據(jù)觸摸 時(shí)間長(zhǎng)短有得到搖獎(jiǎng)號(hào)碼(09),設(shè)置

4、10個(gè)led燈，搖獎(jiǎng)號(hào)碼由相應(yīng)的燈亮來(lái) 表示。電源用4節(jié)干電池供電。擴(kuò)展部分：將搖獎(jiǎng)號(hào)碼通過(guò)兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示。3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與分析a.方案一led10edr62k6v如圖所示為電子搖獎(jiǎng)器的具體電路。ic為二輸入端四與非門(mén)cd4011。其 中，與非門(mén)ic、ic2組 成時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。與非門(mén)ic3組成計(jì)數(shù)閘門(mén)電路, 它的一個(gè)輸入端接時(shí)鐘脈沖發(fā)牛器的輸出端，另一個(gè)輸入端經(jīng)電阻r3與觸摸金 屬片m相連。ic2為十進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器cd4017,在它的輸出端q。qg上接有 led1led 10十個(gè)發(fā)光二極管，分另廿代表“09”十個(gè)數(shù)。電容c2與電阻 r5組成通電自動(dòng)清零復(fù)位電路。當(dāng)人手沒(méi)有觸摸金屬片1時(shí)

5、，與非門(mén)ig的下輸 入端為低電平，使計(jì)數(shù)閘門(mén)封鎖，ic2不計(jì)數(shù)。分析：該電路能基本符合設(shè)計(jì)的要求，但圖中的時(shí)鐘脈沖發(fā)生器電源電壓對(duì) 振蕩頻率影響較大，不利于電路功能的實(shí)現(xiàn)。方案二：用555芯定時(shí)器組成多諧振蕩器代替方案一的振蕩電路。rti于頻率/ = ln2/（r + 2r）c , 555的振蕩頻率設(shè)計(jì)為lkhz以上。實(shí)際上，這個(gè)頻率只要在數(shù)十赫以上，led的發(fā)光變化對(duì)人的眼睛來(lái)說(shuō)都是無(wú)法辨別的，振蕩組容參數(shù)可以在很大的范圍內(nèi)選擇。所以選定了 r = 4.7kq,r = 47kq.，c = 0.01"。分析:經(jīng)改進(jìn)后，電路更加穩(wěn)定。但要實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展功能的實(shí)現(xiàn)，即把結(jié)果用 數(shù)碼管顯示。需

6、用一個(gè)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的編碼器，在用74hc4511進(jìn)行譯碼, 然后接數(shù)碼管顯示輸出。這樣改進(jìn)電路更加完善，但比較復(fù)雜，故采用led顯示 輸出。4、電路需要的元器件：元器件明細(xì)表，其格式如表11。名稱符號(hào)參數(shù)備注電阻r4.7k1電阻r47 k1電阻r100 k1電陽(yáng)r3k1電阻r1 m1電容co.lu2電容c220 u1發(fā)光二極管led11開(kāi)關(guān)二極管1n41481多諧振蕩器ne5551十進(jìn)制計(jì)數(shù)器cd401715、單元電路設(shè)計(jì)（繪制時(shí)序圖）、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇說(shuō)明（接口要求人 一脈沖發(fā)生器（由555構(gòu)成的多些振蕩器）：ill7485556 25丄0. olurj管腳圖f脈沖波形圖如下:、d

7、dcrcpinhcoq9q4qs二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器(cd4017)cd4017是5位johnson計(jì)算器，具有1()個(gè)譯碼輸出端，cp, cr, inh輸入端。 時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí) 間無(wú)限制。inh為低電平吋，計(jì)算器在吋鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。cr為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。johnson計(jì)數(shù)器，提供了快速操作，2輸入譯碼 選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為 低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每1()個(gè)時(shí)鐘輸入周期co信號(hào) 完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。cd4017引腳功能:cd40

8、17內(nèi)部是除10的計(jì)數(shù)器及二進(jìn)制對(duì)10進(jìn)制譯碼電路ocd4017有16支腳,除電源腳vdd及vss為電源接腳，輸入電壓范圍為3-15v之外，其余接腳為:a、頻率輸入腳：clock(pinl4),為頻率信號(hào)的輸入腳。b、數(shù)據(jù)輸出腳:a> ql-q9(pin3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11),為*后的時(shí)進(jìn)制輸出接腳, 被計(jì)數(shù)到的值，其輸出為hi,其余為lo電位。b、carry out (pinl2),進(jìn)位腳，當(dāng) 4017 計(jì)數(shù) 10 個(gè)脈沖之后，carry out將輸出一個(gè)脈波，代表產(chǎn)生進(jìn)位，共串級(jí)計(jì)數(shù)器使用。d、控制腳: a> clear(pinl5)：清

9、除腳或稱復(fù)位(reset)腳，當(dāng)此腳為hi時(shí)，會(huì)使cd4017的q0為” 1”，其余q1q9為” 0”。b、clock enable(pinl3),時(shí)序允許腳，當(dāng)此腳為低電位，clock輸入脈波在正緣時(shí)，會(huì)使cd4017計(jì)數(shù)，并改變q1-q9的輸出狀態(tài)。6、電路圖及電路的工作原理:電路圖如下s?sw-spstdidkxlc in4i48uirjh* thr cvoltik1gvcc mwr*mlovgndoutnh555n47k.0.01 uf-10(>kds2電路工作原理:555構(gòu)成多諧振蕩器，向4017提供快速計(jì)數(shù)脈沖。4017按選通方式進(jìn)行計(jì)數(shù)， 也就是僅僅在第13腳ce端為低電平

10、期間才進(jìn)行計(jì)數(shù)，在ce為高電平期間不計(jì) 數(shù)。s1為輕觸開(kāi)關(guān)。當(dāng)人手觸摸s1期間，人體感應(yīng)電壓通過(guò)1m148二極管將 使4017第13腳放電為低零電平,4017對(duì)555振蕩脈沖快速計(jì)數(shù),q0q9外接 led依次快速導(dǎo)通循環(huán)發(fā)光，看起來(lái)像是一個(gè)光環(huán)。當(dāng)人手離開(kāi)s1后，4017第 13腳電位充電上升到高電平，4017停止計(jì)數(shù)。這時(shí)僅有10個(gè)led中某一個(gè)led 發(fā)光顯示，用于表示搖獎(jiǎng)所得的編號(hào)。555第3和7腳所接led僅用作電源指示。如果希望能看到搖獎(jiǎng)過(guò)程中l(wèi)ed發(fā)光閃亮過(guò)程，只要把555第2和6腳所連接的電阻器組值和電容器容量 加大就可以實(shí)現(xiàn)。例如選用電阻1m、電容0. 68uf,振蕩周期約is

11、o led發(fā)光就會(huì) 每秒鐘改變一次。7、組裝調(diào)試：木設(shè)計(jì)采用eda電路仿真對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行了調(diào)試。運(yùn)用軟件multisimo在調(diào)試的過(guò)程中遇到不少的麻煩，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的檢查和排除，最終實(shí)現(xiàn)了部分 功能。8、設(shè)計(jì)成果的評(píng)價(jià):通過(guò)將近兩周的設(shè)計(jì)，總算是有了一個(gè)結(jié)果。只是方案和結(jié)果都令我不甚滿 意。首先是方案，主要是是參考了老師的方案，然后按照老師的方案修改而成。 最終沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)上電路清零功能和低電平有效的功能，經(jīng)過(guò)反復(fù)的修改也沒(méi)能 實(shí)現(xiàn)。雖然大體滿足了需要，但總的來(lái)說(shuō)，實(shí)用性并不高。由于時(shí)間太短，所以 設(shè)計(jì)結(jié)果不很完善，只要在設(shè)計(jì)時(shí)間之余，下苦工夫，其它諸如存儲(chǔ)、報(bào)時(shí)等功 能都能夠一* 實(shí)現(xiàn)。9、

12、課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)：經(jīng)過(guò)三周的課程設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到學(xué)到了不少知識(shí)。雖然過(guò)程比較曲折和 艱辛，但最終付出得到了回報(bào)。這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很 重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái), 從理論屮得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立 思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做 的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處, 對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。留給我印彖最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，要 熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才

13、能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決。要有耐 心和毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)吋間最多的是利用multisim仿真， 因?yàn)橐郧皼](méi)有學(xué)過(guò)這個(gè)軟件，只用過(guò)protel,所以其中的一部分我們要從頭學(xué) 起，自行摸索的學(xué)習(xí)。在各個(gè)單元電路的連接上花費(fèi)了大量時(shí)間。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí) 做出了兩套方案以及仿真電路，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后 請(qǐng)老師指導(dǎo)了一下，這才確定了我們的電路。實(shí)習(xí)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè) 計(jì)過(guò)程中，要考慮到各個(gè)元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人的經(jīng) 驗(yàn)。只有這樣才能把自己的電路設(shè)計(jì)的完美。通過(guò)這次對(duì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我們 了解了關(guān)

14、于電子搖獎(jiǎng)器的原理與設(shè)計(jì)理念。在此次的設(shè)計(jì)過(guò)程中，更進(jìn)一步地熟 悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在屯路的仿真過(guò)程屮出錯(cuò)的主要原因都主要是接線的錯(cuò)誤所引起的。接線的 時(shí)候一定要細(xì)心，不要接錯(cuò)，同吋也要學(xué)會(huì)如何判別芯片的功能，要是芯片不具 備要求的功能，或者，不匹配，即使接線再正確也出不來(lái)結(jié)果。對(duì)自己的設(shè)計(jì)要 仔細(xì)考慮，是否可行，尤其是進(jìn)位輸出，著重看看進(jìn)位的cp脈沖是否正確等。總體來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，也 學(xué)會(huì)了常用繪圖軟件的使用，在平時(shí)的理論學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題都一一解決，加深 了我對(duì)專業(yè)的了解，培養(yǎng)了我對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，為以后的學(xué)習(xí)打下了好的開(kāi)端，我 受益匪淺10. 致謝經(jīng)過(guò)3周的努