電子搖獎器課程設計報告

1、湖南人文科技學院課程設計報告課程名稱:電子原理及應用課程設計設計題目:電子搖獎器通信與控制工程系系別：專業(yè)：通信工程專業(yè)班級：08級通信（二）班學生姓名：成振華彭沖陳鋒學號：08416240 08416207 08416202起止日期:2009年6月7日2009年6月25日指導教師：侯海良教研室主任：劉建閩指導教師評語：指導教師簽名：年月日成績 評 定項目權重成績成振華彭沖陳鋒1、設計過程中出勤、學習態(tài)度等方面0.22、課程設計質量打答辯0.53、設計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總成績教研室審核意見：教研室主任簽字：年月日教學系審核意見：主任簽字：年月日介紹一種簡易電子搖獎器的設計方法，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合，利用開關實現對 led燈進行控制。本電路具有體積小、元件少、電路結構簡單及容易操作、現 象明顯等優(yōu)點。這個電子搖獎器是利用十進制時序分配器對振蕩脈沖進行隨時計 數制成。計數在人體觸摸下進行，這個觸摸時間長短不太有重復性，具有很大的 隨機性通過按鍵控制產生隨機數，led先循環(huán)閃亮，最后停留在某個led上, 從而實現抽獎。關鍵詞：多諧振蕩器，計數器，led目錄2、設計課題任務及指標23、系統(tǒng)設計方案論證24、電路需要的元器件45、單元電路設計4一脈沖發(fā)生器3二十進制計數器cd401756、電路圖及電路的工作

3、原理77、組裝調試78、設計成果的評價89、課程設計的收獲、體會810、致謝911、參考文獻9電子搖獎器2、設計課題任務及指標：(1) 通過本課程的選題、方案論證、設計計算、安裝調試、資料整理、撰寫 “設計報告”等環(huán)節(jié)，初步掌握電子工程設計方法和組織實施的基本技能，深化、 擴展并綜合運用課堂上所學的電子電路分析設計方法以及集成電路知識完成小系統(tǒng)的電路設計。(2) 利用555多諧振蕩器、十進制計數器、發(fā)光二極管等設計電子搖獎器。(3) 在實驗裝置上或者利用仿真軟件完成數字秒表的線路連接和調試。設計要求：要求設計一個電子搖獎器，當來客按下觸摸金屬之后，根據觸摸 時間長短有得到搖獎號碼(09),設置

4、10個led燈，搖獎號碼由相應的燈亮來 表示。電源用4節(jié)干電池供電。擴展部分：將搖獎號碼通過兩個數碼管來顯示。3、系統(tǒng)設計方案與分析a.方案一led10edr62k6v如圖所示為電子搖獎器的具體電路。ic為二輸入端四與非門cd4011。其 中，與非門ic、ic2組 成時鐘脈沖發(fā)生器。與非門ic3組成計數閘門電路, 它的一個輸入端接時鐘脈沖發(fā)牛器的輸出端，另一個輸入端經電阻r3與觸摸金 屬片m相連。ic2為十進制計數/分配器cd4017,在它的輸出端q。qg上接有 led1led 10十個發(fā)光二極管，分另廿代表“09”十個數。電容c2與電阻 r5組成通電自動清零復位電路。當人手沒有觸摸金屬片1時

5、，與非門ig的下輸 入端為低電平，使計數閘門封鎖，ic2不計數。分析：該電路能基本符合設計的要求，但圖中的時鐘脈沖發(fā)生器電源電壓對 振蕩頻率影響較大，不利于電路功能的實現。方案二：用555芯定時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的振蕩頻率設計為lkhz以上。實際上，這個頻率只要在數十赫以上，led的發(fā)光變化對人的眼睛來說都是無法辨別的，振蕩組容參數可以在很大的范圍內選擇。所以選定了 r = 4.7kq,r = 47kq.，c = 0.01"。分析:經改進后，電路更加穩(wěn)定。但要實現其擴展功能的實現，即把結果用 數碼管顯示。需

6、用一個十進制轉換成二進制的編碼器，在用74hc4511進行譯碼, 然后接數碼管顯示輸出。這樣改進電路更加完善，但比較復雜，故采用led顯示 輸出。4、電路需要的元器件：元器件明細表，其格式如表11。名稱符號參數備注電阻r4.7k1電阻r47 k1電阻r100 k1電陽r3k1電阻r1 m1電容co.lu2電容c220 u1發(fā)光二極管led11開關二極管1n41481多諧振蕩器ne5551十進制計數器cd401715、單元電路設計（繪制時序圖）、參數計算和元器件選擇說明（接口要求人 一脈沖發(fā)生器（由555構成的多些振蕩器）：ill7485556 25丄0. olurj管腳圖f脈沖波形圖如下:、d

7、dcrcpinhcoq9q4qs二、十進制計數器(cd4017)cd4017是5位johnson計算器，具有1()個譯碼輸出端，cp, cr, inh輸入端。 時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時 間無限制。inh為低電平吋，計算器在吋鐘上升沿計數；反之，計數功能無效。cr為高電平時，計數器清零。johnson計數器，提供了快速操作，2輸入譯碼 選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數順序。譯碼輸出一般為 低電平，只有在對應時鐘周期內保持高電平。在每1()個時鐘輸入周期co信號 完成一次進位，并用作多級計數鏈的下級脈動時鐘。cd4017引腳功能:cd40

8、17內部是除10的計數器及二進制對10進制譯碼電路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),為頻率信號的輸入腳。b、數據輸出腳:a> ql-q9(pin3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11),為*后的時進制輸出接腳, 被計數到的值，其輸出為hi,其余為lo電位。b、carry out (pinl2),進位腳，當 4017 計數 10 個脈沖之后，carry out將輸出一個脈波，代表產生進位，共串級計數器使用。d、控制腳: a> clear(pinl5)：清

9、除腳或稱復位(reset)腳，當此腳為hi時，會使cd4017的q0為” 1”，其余q1q9為” 0”。b、clock enable(pinl3),時序允許腳，當此腳為低電位，clock輸入脈波在正緣時，會使cd4017計數，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構成多諧振蕩器，向4017提供快速計數脈沖。4017按選通方式進行計數， 也就是僅僅在第13腳ce端為低電平

10、期間才進行計數，在ce為高電平期間不計 數。s1為輕觸開關。當人手觸摸s1期間，人體感應電壓通過1m148二極管將 使4017第13腳放電為低零電平,4017對555振蕩脈沖快速計數,q0q9外接 led依次快速導通循環(huán)發(fā)光，看起來像是一個光環(huán)。當人手離開s1后，4017第 13腳電位充電上升到高電平，4017停止計數。這時僅有10個led中某一個led 發(fā)光顯示，用于表示搖獎所得的編號。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過程中l(wèi)ed發(fā)光閃亮過程，只要把555第2和6腳所連接的電阻器組值和電容器容量 加大就可以實現。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 每秒鐘改變一次。7、組裝調試：木設計采用eda電路仿真對設計電路進行了調試。運用軟件multisimo在調試的過程中遇到不少的麻煩，經過多次反復的檢查和排除，最終實現了部分 功能。8、設計成果的評價:通過將近兩周的設計，總算是有了一個結果。只是方案和結果都令我不甚滿 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。 最終沒有能夠實現上電路清零功能和低電平有效的功能，經過反復的修改也沒能 實現。雖然大體滿足了需要，但總的來說，實用性并不高。由于時間太短，所以 設計結果不很完善，只要在設計時間之余，下苦工夫，其它諸如存儲、報時等功 能都能夠一* 實現。9、

12、課程設計的收獲、體會：經過三周的課程設計，我從中學到學到了不少知識。雖然過程比較曲折和 艱辛，但最終付出得到了回報。這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很 重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來, 從理論屮得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立 思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做 的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處, 對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。留給我印彖最深的是要設計一個成功的電路，必須要有扎實的知識基礎，要 熟練地掌握課本上的知識，這樣才

13、能對試驗中出現的問題進行分析解決。要有耐 心和毅力。在整個電路的設計過程中，花費吋間最多的是利用multisim仿真， 因為以前沒有學過這個軟件，只用過protel,所以其中的一部分我們要從頭學 起，自行摸索的學習。在各個單元電路的連接上花費了大量時間。我們在設計時 做出了兩套方案以及仿真電路，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后 請老師指導了一下，這才確定了我們的電路。實習過程中，我深刻的體會到在設 計過程中，要考慮到各個元器件的功能和特性，要翻閱大量資料，參考別人的經 驗。只有這樣才能把自己的電路設計的完美。通過這次對數字鐘的設計與制作，讓我們了解了設計電路的程序，也讓我們 了解了關

14、于電子搖獎器的原理與設計理念。在此次的設計過程中，更進一步地熟 悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在屯路的仿真過程屮出錯的主要原因都主要是接線的錯誤所引起的。接線的 時候一定要細心，不要接錯，同吋也要學會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結果。對自己的設計要 仔細考慮，是否可行，尤其是進位輸出，著重看看進位的cp脈沖是否正確等?？傮w來說，通過這次課程設計學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，也 學會了常用繪圖軟件的使用，在平時的理論學習中遇到的問題都一一解決，加深 了我對專業(yè)的了解，培養(yǎng)了我對學習的興趣，為以后的學習打下了好的開端，我 受益匪淺10. 致謝經過3周的努