LED猜盘游戏

LED猜盘游戏

课程设计说明书

课程设计名称： 脉冲数字电路课程设计

课程设计题目： LED猜盘游戏

学 院 名 称： 信息工程学院

专业： 电子信息工程 班级： 100412

学号： 10041207 姓名： 朱合兴

评分： 教师： 孙成立

20 12 年 10 月 27 日

LED猜盘游戏

数字电路 课程设计任务书

20 12 －20 13 学年 第 一 学期 第 6 周－ 7 周

题目 内容及要求 〖基本要求〗系统有10个(或18个)LED组成轮盘,开始前,先猜测某个LED，然后按下按钮,LED高速旋转,速度逐渐减缓，最后停下已猜中未赢。 〖参考原理〗系统由电压控制器(包括自激振荡器+2分频电路)、触发器、加＼减控制、分频器组成。 〖主要参考元器件〗555，74LS73，74LS193，74LS154，74LS00 LED猜盘游戏 进度安排 1. 仿真、画PCB线路板图、领元器件：2天 2. 制作、焊接：1天 3．调试：2天 4. 验收：0.5天 5. 提交报告：2012-2013学年第一学期9～13周 学生姓名：朱合兴 指导时间：第6～7周 任务下达 考核方式 指导教师 20 12年 10月 14 日 任务完成 指导地点：E 楼 311 室 20 12年 10 月 23 日 1.评阅 □√ 2.答辩 □ 3.实际操作□√ 4.其它□ 孙成立 系（部）主任 王忠华

LED猜盘游戏

摘要

本课程设计设计的是一个LED猜盘游戏，该设计电路运用我们曾经学过的数电知识进行设计，本次课程设计不仅能够深化理解数字电路学过的知识，还能让我们利用做成的LED猜盘游戏进行娱乐活动。增加了我们多学习和动手制作的兴趣。

本实验由555芯片构成的时钟振荡脉冲发生电路模块、CD4017芯片时序分配电路模块、LED显示模块组成。其中555定时器构成的单稳态电路和无稳态的多谐振荡器，产生振荡电压触发CD4017构成的时序分配电路继而通过对时序分配来依次点亮LED灯从而来完成电路的实现。电三部分电路功能独立，构造简单，可塑性强。

在本次实验中元器件尽量要求是常见的，元器件库房里有的。要求合理的设计时间常数，这就要求在选择电阻式要和电容配套考虑。通过猜盘游戏的设计和调试巩固了前阶段所学的理论知识，增强了动手实践能力。

关键词：多谐振荡 时序分配 LED显示

LED猜盘游戏

目录

第一章 设计内容及要求 ................................................................................... 1

1.1设计任务 .......................................................................................................... 1 １.2设计要求 ............................................................................................. 1

第二章 系统方案设计选择 .............................................................................. 2

2.1方案一 .............................................................................................................. 2 2.2方案二 .............................................................................................................. 2

第三章 系统的组成及工作原理 .................................................................... 4

3.1系统组成 .......................................................................................................... 4 3.2工作原理 .......................................................................................................... 4

第四章 系统各部分组成及工作原理 .......................................................... 5

4.1由555芯片构成时钟振荡脉冲发生电路模块 .............................................. 5 4.2 CD1047时序分配电路模块工作原理 .......................................................... 7 4.2 LED显示模块 ................................................................................................. 9

第五章 实验、调试电路及测试结果分析 .............................................. 10 第六章 总结 .......................................................................................................... 11 参考文献 ................................................................................................................. 12 附录二 元件清单 ................................................................................................ 13 附录二 整体电路图 ........................................................................................... 14 附录三 电路仿真图 ........................................................................................... 15

LED猜盘游戏

前言

这次的LED猜盘游戏设计主要是针对我们所学的数字电路里面学到的理论知识通过设计让学生对前期所学的知识进行巩固并把知识运用到实际当中去，让学生了解电子摇奖器等娱乐性幸运抽奖活动的原理，对所学的专业知识进行了解和培养学生的学习兴趣。例如老虎机、转盘大猜猜、俄罗斯猜盘等等都是运用相同的原理。

LED猜盘游戏的设计要求由10个LED组成的灯盘高速旋转，先猜最后哪只灯会亮,按下开关后，灯转速度减慢，逐渐停下。整个电路通过对开关的控制使555芯片构成的单稳触发电路产生触发电压，该触发电压使多谐振荡电路产生振荡周期， CD4017的使能端通过接收多谐振荡器产生的振荡周期，使其内部译码输出实现对脉冲信号的分配控制10个LED发光二极管，使之能够按照次序一个一个循环去亮。电路对元器件的要求也较高，特别是与555芯片构成单稳态电路和无稳态的多谐振荡器的电阻和电容的参数要选择精确。只有各电参数精确稳定，才能使电路高效稳定的工作。

LED猜盘游戏一方面满足了人们的娱乐消遣，另一方面也体现了科技的进步以及人类的聪明才智。目前，光电技术是引领着科技的发展和时代的潮流且今后能更广泛更深入地被人类应用，造福人类。

LED猜盘游戏

第四章 系统各部分组成及工作原理

4.1 由555芯片构成时钟振荡脉冲发生电路模块 555

定时器介绍：555定时器是一种多用途的数字—模拟混合单片集成电

路，可方便地构成施密特触发器、单稳态触发电器和多谐振荡器，因而广泛用于信号的产生、整形、控制和定时等。

555芯片管脚图，如图4.1.1所示。

图4-1.1 555芯片管脚图

555芯片管脚功能如图4-1.2所示。

图4-1.2 555芯片功能表

LED猜盘游戏

第一个555芯片构成单稳触发电路，作为一个计时电路，计时周期T由电阻R和电容C决定，其满足以下关系式：

T=1.1C×R （式2.1.1） 555芯片计时电路如图4-1.3 所示。

图4-1.3 555计时电路

第二个555芯片构成无稳态多谐振荡电路。

无稳态多谐振荡电路与单稳模式不同之处仅在于触发端(2脚)接在充、放电回路的C上，而不是受外部触发控制。

电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。充电时间:

T1=0.7（R1+R2）×C （式2.1.2）

当电容上电压为Uc=1/3Vcc时，阀值输入端7受到触发，比较器A1翻转，输出电压Vo=0，同时放电管导通，电容C通过R2放电,放电时间

LED猜盘游戏

T2=0.7R2×C （式2.1.3）

当电容上电压为Uc=1/3Vcc，比较器A2工作，输出电压Vo变为高电平，C放电终止。综上可知555定时器组成的多谐振荡器的振荡周期为

T=0.7（R1+2R2）×C （式2.1.3）

图4-1.2.1 555定时器电路图与波形图    

4.2 CD1047时序分配电路模块

该模块构成一分配/分频器电路。CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017输出高电平的顺序分别是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨脚，故③、②、④、⑦、⑩、①脚的高电平使9个二极管按顺序发光，若要改变发光二极管的闪光速度，可改变电容C3的大小或调节电阻R4的值。

LED猜盘游戏

CD4017芯片管脚图如图4-2.1所示。

图4-2.1 CD4017芯片管脚图

CD4017芯片功能表如图4-2.2所示。

图4-2.2 CD4017芯片功能表

LED猜盘游戏

4.3 LED显示模块

该模块受到555芯片构成单稳振荡作为计时器和555芯片构成无稳态多谐振荡作为脉冲信号的控制，并且分频器CD4017只能有一个输出端产生的高电平，所以发光二极管逐一闪亮并以此为循环，周而复始。但LED灯的闪光速度受到前面电路中滑动电阻R4﹑R5和电容C3的影响，我们可以自由调节滑动电阻R4与R5来控制LED的亮度和闪光速度。

要特别注意的是为了达到依次循环点亮LED灯的效果，在焊接电路时要注意十个LED灯的排版，因为CD4017的CD4017输出高电平的顺序分别是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨脚，所以要做到视觉上按顺序一次点亮需要精心的排版和熟练的焊接技术。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2jj8.html