數(shù)電課程設(shè)計(jì)-投擲硬幣電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目 投擲硬幣電路設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 X X X </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電器工程及其自動(dòng)化X班 </p>

2、<p>　　學(xué) 號(hào) 201XXXX </p><p>　　院 （系） 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師 X X </p><p&

3、gt;　　完成時(shí)間 20XX年X月X日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)的目的2</p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2</p><

4、;p>　　3 設(shè)計(jì)方案與論證3</p><p><b>　　3.1功能描述5</b></p><p>　　4 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明6</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計(jì)（計(jì)算與說(shuō)明）8</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試11</p><p><b>　　7

5、 總結(jié)12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p>　　附錄1：實(shí)物圖15</p><p>　　附錄2：總體電路原理圖16</p><p>　　附錄3：元器件清單17</p><p><b>　　摘 要</b>&l

6、t;/p><p>　　現(xiàn)如今在以信息和技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代社會(huì)，人們面臨更多的機(jī)會(huì)和選擇同時(shí)，常常需要在不確定情境中根據(jù)大量無(wú)組織的數(shù)據(jù)做出合理的決策。社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)學(xué)在人們的生活中變的越來(lái)越重要，由于隨機(jī)現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)世界中大量存在概率必將越來(lái)越顯示出它巨大的威力。隨著社會(huì)的變遷，統(tǒng)計(jì)與人們的生活已經(jīng)密不可分，你中有我，我中有你，生活離不開(kāi)統(tǒng)計(jì)。我們?cè)O(shè)計(jì)的擲硬幣電路則幫助人們解決簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)問(wèn)題，而擲硬幣是人們常用的一種隨機(jī)決

7、策方式。擲硬幣電路模擬器使用了紅綠兩種顏色不同的發(fā)光二極管，它可以用不同顏色的燈光模擬演示投擲硬幣的結(jié)果。每按一次控制按鈕,紅燈和綠燈中就有一個(gè)被點(diǎn)亮,相當(dāng)于一次擲硬幣的結(jié)果，這樣可以更方便人們記錄數(shù)據(jù)，從而節(jié)約人們的時(shí)間，方便人們的生活。統(tǒng)計(jì)學(xué)成為我們認(rèn)識(shí)世界、了解世界、改造世界的工具，它與我們的生活更是息息相關(guān)，密不可分。電路多諧振蕩器、隨機(jī)控制電路和LED驅(qū)動(dòng)顯示電路組成。</p><p><b>

8、;　　1 設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　?。?）學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步體驗(yàn)，掌握數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。</p><p>　?。?）學(xué)會(huì)擲硬幣器的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。</p><p>　?。?）培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　?。?）設(shè)

9、計(jì)并制作一個(gè)擲硬幣器。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫(huà)出實(shí)用原理電路圖。</p><p>　　（6）自擬試驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測(cè)試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交給指導(dǎo)教師審核。</p><p>　?。?）批準(zhǔn)后，進(jìn)行組裝、調(diào)試，并測(cè)試其主要性能參數(shù)。 </p><p>　　2 設(shè)計(jì)

10、任務(wù)與要求</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)任務(wù) </b></p><p>　　1利用7805、7905設(shè)計(jì)一個(gè)輸出±（5～9）V、1A的直流穩(wěn)壓電源。動(dòng)手設(shè)計(jì)并制作一個(gè)投擲硬幣模擬器，主要技術(shù)指標(biāo)要求閉合開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)隨機(jī)點(diǎn)亮紅色或綠色發(fā)光二極管;</p><p>　　2設(shè)計(jì)出電路的結(jié)構(gòu)、選擇電路元件，計(jì)算出各個(gè)元件參數(shù) ，畫(huà)出實(shí)用

11、電路原理圖；確定隨機(jī)控制電路、自激多諧振蕩器、LED驅(qū)動(dòng)顯示電路都能夠正常工作。</p><p>　　3查出測(cè)試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，進(jìn)行組裝、調(diào)試，并測(cè)試其主要性能參數(shù)，擬定試驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格。</p><p>　　4選擇多諧振蕩器、掌握自激多諧振蕩器和隨機(jī)控制電路的特性及應(yīng)用</p><p>　　5掌握多諧振蕩器與555定時(shí)器區(qū)別。</p&g

12、t;<p>　　（2）設(shè)計(jì)基本要求 </p><p>　　1、畫(huà)出系統(tǒng)電路圖，并畫(huà)出變壓器輸出、濾波電路輸出及穩(wěn)壓輸出的電壓波形； 畫(huà)出變壓器副邊電流的波形。 </p><p>　　2、輸入工頻220V交流電的情況下，確定變壓器變比。 </p><p>　　3、在滿載情況下選擇濾波電容的大?。ㄈ?倍工頻半周期）。 </p>

13、;<p>　　4、求濾波電路的最大輸出電壓。 </p><p>　　5、求電路中固定電阻阻值和可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)范圍。 （3）設(shè)計(jì)報(bào)告要求</p><p>　　1、畫(huà)出完整的電路圖。 </p><p>　　2、畫(huà)出整流、濾波、穩(wěn)壓各環(huán)節(jié)的電壓波形。</p><p>　　

14、3、選擇各環(huán)節(jié)所用器件的參數(shù)。</p><p>　　3 設(shè)計(jì)方案與論證</p><p>　　4013 雙D觸發(fā)器 結(jié)構(gòu)功能原理應(yīng)用電路</p><p>　　圖3-1 4013CD觸發(fā)器邏輯圖</p><p>　　圖3-2 CD4013觸發(fā)器</p><p>　　4013 是集成觸發(fā)器芯片，內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器。

15、每個(gè)觸發(fā)器都有一個(gè)置位端（SET),復(fù)位端（RESET),時(shí)鐘端（CLOCK),數(shù)據(jù)輸入端（DATA),兩個(gè)輸出端Q和端。</p><p><b>　　3.1功能描述</b></p><p>　　當(dāng)R為1、S為0時(shí)，無(wú)論D和CL（時(shí)鐘）為什么狀態(tài)，輸出Q一定為0，因此R可稱為復(fù)位端。當(dāng)S為1、R為0時(shí)，輸出Q一定為1，s稱為置位端。當(dāng)R、S均為0時(shí)，Q在CP端有脈沖上

16、升沿到來(lái)時(shí)動(dòng)作，具體是Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。按下S1 ，R=1,電路復(fù)位，Q端輸出0，按下S2，S=1，電路置位,Q端輸出為1時(shí)三極管導(dǎo)通，繼電器得電動(dòng)作。按下S2后，繼電器始終保持吸和狀態(tài)，只有按下S1繼電器觸點(diǎn)才釋放。此電路為 基本的RS觸發(fā)器。當(dāng)S1未被按下時(shí)，復(fù)位端R=0，否則如果R=l，電路將強(qiáng)行復(fù)位 Q=0, 所充電荷通過(guò)R2向Q端放電，最終使R=0，這是電路的穩(wěn)態(tài)。當(dāng)按一下S1，CP端電位由“0

17、 到1 ，其上升沿觸發(fā)電路傳輸D端的數(shù)據(jù)，因D=1，所以Q=1，此為暫穩(wěn)態(tài)。Q端的高電位通過(guò)R2向C充電．當(dāng)C兩端電壓達(dá)到復(fù)位電平時(shí)．則R=1，電路復(fù)位，Q 端變?yōu)榈碗娖?。暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路回復(fù)到穩(wěn)態(tài)。上圖作為樓道燈延時(shí)關(guān)燈線路，穩(wěn)態(tài)時(shí)， 端為低電平，三極管 截止，繼電器不工作，燈泡不亮 當(dāng)按一下S1，電路進(jìn)人暫穩(wěn)態(tài)．Q=1，三極管飽和導(dǎo)通，繼電器得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)吸合接通梯道燈，燈點(diǎn)</p><p>　　4 設(shè)

18、計(jì)原理及功能說(shuō)明</p><p>　　擲硬幣是人們常用的一種隨機(jī)決策方式，這里介紹的擲硬幣模擬器使用了紅色、綠色兩種燈光來(lái)模擬硬幣的正、反兩面，使用時(shí)按動(dòng)一下開(kāi)關(guān)，擲硬幣模擬電路即會(huì)隨機(jī)點(diǎn)亮紅色和綠色發(fā)光二極管，相當(dāng)于一次擲硬幣的結(jié)果。電路原理圖如圖4-1所示</p><p>　　圖4-1電路設(shè)計(jì)原理圖</p><p>　　電路由自激多諧振蕩器、隨機(jī)控制電路和LED

19、驅(qū)動(dòng)顯示電路組成。自激多諧振蕩器電路由與非門(mén)IC1A、IC1B和R1、R2、C1等組成，用于產(chǎn)生方波時(shí)鐘脈沖信號(hào)。當(dāng)按下開(kāi)關(guān)S1時(shí)，IC1C與非門(mén)的第9腳輸入端變?yōu)楦唠娖?，?0腳將輸出自激多諧振蕩器的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)IC1C后加至IC2A的CP1端，IC2A在時(shí)鐘脈沖作用下，在兩種穩(wěn)態(tài)之間變換，其Q1和 交替高電平和低電平，發(fā)光二極管LED1和LED2交替點(diǎn)亮。由于振蕩器的工作頻率較高，人眼存在視覺(jué)暫留現(xiàn)象故看上去LED1和L

20、ED2都在點(diǎn)亮。當(dāng)松開(kāi)S1時(shí)，IC1C輸出端（第十腳）變?yōu)楦唠娖角也辉傧騃C2A發(fā)送時(shí)鐘脈沖，IC2A輸出端將停止交替變換，而處于隨機(jī)顯示狀態(tài)，要么Q1為高電平，Q1為低電平，則綠色發(fā)光二極管LED2點(diǎn)亮，紅色發(fā)光二極管LED1熄滅；要么Q1為低電平，Q1非為高電平，則紅色發(fā)光二極管LED1點(diǎn)亮，綠色發(fā)光二極管LED2熄滅，從而達(dá)到硬幣正、反面的顯示效果。電路的工作原理，由擲硬幣模擬器電路由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等組成。電路中，時(shí)

21、鐘脈沖發(fā)生器電路由四與非門(mén)集成電路IC (D1～D4)內(nèi)部的D1、D2和電阻器</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計(jì)（計(jì)算與說(shuō)明）</p><p>　　多諧振蕩器的工作原理</p><p>　　多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下

22、，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。電路圖如下圖</p><p>　　圖5-1多諧振蕩器電路圖</p><p><b>　　雙D觸發(fā)器</b></p><p>　　雙D觸發(fā)器,由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)鐘輸入和Q及Q輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過(guò)將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸

23、入，可用作計(jì)算器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無(wú)關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。</p><p>　　圖5-2 D觸發(fā)器 </p><p><b>　　LED驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：L

24、ED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流（即市電）、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流（如電子變壓器的輸出）等。而LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。</p><p>　　圖5-3 LED驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試</p><p>　　利用烙鐵焊接，對(duì)照原理圖安裝元器件并焊接。我們將所有的元器件安裝完成后，必

25、須仔細(xì)對(duì)照電路圖檢查線路焊接是否正確，看有沒(méi)有線路接錯(cuò)的地方。然后接通6V電源，按下主電路開(kāi)關(guān)反復(fù)測(cè)試紅色發(fā)光二極管和綠色發(fā)光二極管亮的次序是否符合要求，如果不符合要求斷開(kāi)電源 ，仔細(xì)分析原因，檢測(cè)此部位的元器件是否存在焊接錯(cuò)誤的情況。再對(duì)整體電路進(jìn)行分析排查，看是否有元器件因?yàn)檫B接短路而燒壞的，逐級(jí)進(jìn)行。反復(fù)調(diào)試，直到找到問(wèn)題所在。</p><p>　　如果檢查線路連接無(wú)誤接通電源。由于調(diào)整R3、C2的參數(shù)值可

26、以改變自激多諧振蕩器的振蕩頻率。由于元器件不是特別精確，焊接線路的電阻比理想中的電阻大，得到的數(shù)據(jù)和理論值有些誤差，這些誤差都是存在的，且在允許的范圍內(nèi)，所以一般我們都把誤差忽略掉。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　在沒(méi)有做課時(shí)設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)一些集成電路的了解都是理論上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的方案應(yīng)用到實(shí)踐中的

27、時(shí)候，問(wèn)題也隨之出現(xiàn)了，自己不能準(zhǔn)確找到集成電路4011和4013的各個(gè)引腳及其功能，雖然通過(guò)查資料也一一解決了問(wèn)題，但是這花費(fèi)了我很多的時(shí)間，因此剛開(kāi)始焊接時(shí)我們的焊接進(jìn)度落后于其他同學(xué)，可能是因?yàn)椴盍撕芏噘Y料吧，幸運(yùn)的是我們焊接的電路沒(méi)有出現(xiàn)其他問(wèn)題，通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)我認(rèn)為電路能否焊接成功的關(guān)鍵是是否正確知道各個(gè)集成電路的引腳和功能。通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)我對(duì)集成電路4011和集成電路4013的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差別。加深了我們對(duì)理

28、論與實(shí)踐聯(lián)系的理解，促進(jìn)了我們運(yùn)用知識(shí)解決具體問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力，特別是對(duì)集成電路4011和4013的應(yīng)用、理解上升到了更深的一個(gè)層次。但是由于水平有限，我們的課程設(shè)計(jì)難免會(huì)有一些錯(cuò)誤和誤差。</p><p>　　在老師的帶領(lǐng)下，我終于順利完成的課時(shí)設(shè)計(jì)。在沒(méi)有做課時(shí)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課時(shí)設(shè)計(jì)只是對(duì)這一年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課時(shí)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，而且也

29、是對(duì)自己動(dòng)手操作能力的一種提高。通過(guò)這次課時(shí)設(shè)計(jì)讓我明白了原來(lái)自己的知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。</p><p>　　其實(shí)我們第一次通電時(shí)并未成功，然后我和我同伴分頭行動(dòng)，我認(rèn)真檢查焊接的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)是否正常通電，而他去問(wèn)李老師可能出現(xiàn)的理論錯(cuò)誤，在老師的幫助下，最后我們終于成功了，在此我要感謝老師給予我們的幫助。在這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了不少

30、知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。同時(shí)也培養(yǎng)了獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

31、t;p>　　[1]閻石編著：數(shù)字電路電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]，北京，高等教育出版社。</p><p>　　[2]清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩(shī)白、華成英主編：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]。北京，高等教育出版社。</p><p>　　[3]薛文、華慧明編著：新編實(shí)用電子技術(shù)快速入門(mén)[M]，福州，福建科學(xué)技術(shù)出版社。</p><p>　　[4] 周政新，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化實(shí)踐與訓(xùn)練

32、[M]。北京：中國(guó)民航出版社。</p><p>　　[5] 蔣璇 、藏春華，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 PLD應(yīng)用技術(shù)[M]。北京：電子工業(yè)出版社 。 </p><p>　　[6] 徐志軍 、徐光輝， CPLD/ FPGA 的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[M]。北京：電子工業(yè)出版社。 </p><p>　　[7] 沈嗣昌，數(shù)字設(shè)計(jì)引論[M]，北京：高等教育出版社。 </p>

33、<p>　　[8] 江曉安，數(shù)字電子技術(shù)[M]， 西安：西安電子科技大學(xué)出版社。 </p><p>　　[9] 朱正涌，半導(dǎo)體集成電路[M]，北京：清華大學(xué)出版社。 </p><p>　　[10] 陳光夢(mèng)，可編程器件的原理與應(yīng)用[M]，上海：復(fù)旦大學(xué)出版社。</p><p><b>　　附錄1：實(shí)物圖</b></p>&