郑州科技学院《数字电子技术》课程设计题目电子幸运转盘学生姓名专业班级学号院（系）指导教师完成时间郑州科技学院数字电子技术课程设计任务书专业班级学号姓名一、设计题目幸运转盘二、设计任务与要求1.可用10个发光二极管模拟幸运物。

2.启动开关后，发光二极管高速循环点亮。

3.二极管循环点亮速度越来越慢，并最终随机停止于某个灯上。

三、参考文献[1]李学龙.使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器[J].电子电路制作,2003,9:13~15.[2]蓝厚荣.单片机的PWM控制技术[J].工业控制计算机,2010,23(3):97~98[3]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社.~344[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术（第2版）[M].北京：清华大学出版社.~77.[5]胡全.51单片机的数码管动态显示技术[J].信息技术，2009,13:25~26[6]马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量与控制,2007,10(4)：278~280四、设计时间年月日至年月日指导教师签名：专业负责人签名：年月日目录2设计任务与要求......................................................... 3设计方案与论证......................................................... 设计思路. (1)设计方案................................................................. 设计论证................................................................. 4设计原理及功能说明 (2)电路的设计原理.........................................................NE555的使用.......................................................... 的工作原理. (5)发光二极管的工作原理 (6)三极管9013工作原理 (8)与NE555在电路中作用 (9)5单元电路的设计 (10)电源装置 (10)应用电路设计 (10)6硬件的制作 (11)电烙铁的使用 (11)7PCB制作完毕后的图及其相关的工作参数 (14)电子幸运转盘的PCB板图 (14)相关工作参数的测量结果 (14)8电子幸运转盘的功能及玩法 (14)9总结与体会 (15)参考文献................................................................... 附录一总体电路原理图................................................... 附录二制作实物图........................................................ 附录三元器件清单........................................................1设计目的本次设计本着锻炼学生的动手能力和思考能力的目的，把所学知识与实际相结合。

学生通过理论设计和实际制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《数字电子技术》一书中所学的理论知识和实验技能，掌握模拟电子系统的一般设计方法，提高设计能力和实际动手能力，为以后从事电子产品打下良好的基础。

提高学生的就业竞争力，激发我校大学生事实就是，刻苦钻研，发扬团队合作精神，培养学生的创新思维和动手实践能力。

加强学生对专业前沿技术的学习和能力的培养。

例如，焊接技术，自我解决问题的能力。

同时在设计以及实践的过程中不仅可以充分运用所学知识于实际中，还可锻炼学生的思维能力和知识拓展能完成力，调动学生学习电子信息技术的积极性。

2设计任务与要求1.可用10个发光二极管模拟幸运物。

2.启动开关后，发光二极管高速循环点亮。

3.二极管循环点亮速度越来越慢，并最终随机停止于某个灯上。

3设计方案与论证设计思路根据电子幸运转盘的功能要求，将电路划分为四个单元功能模块，即时钟信号发生模块、译码驱动LED显示模块、十进制计数模块和开关等逻辑控制。

设计方案本电路由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器／脉冲分配器组成。

10颗发光二极管模拟幸运物，当按下启动键1秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终随机停止于某颗灯上。

可以将每颗灯旁边标上幸运物品作为摇奖器。

47μF电解电容的数值决定延迟时间，1μF的电解电容数值决定循环速度。

电源供电电压为直流5V ，也可以采用3节电池供电。

电子幸运转盘设计方框图如下图3-1所示。

若当按下开关1秒以上，发光二极管高速循环点亮，几秒钟后旋转速度越来越慢并最终停于某颗灯上。

重复试验，停留的位置随机。

则设计成功,否则,设计失败。

4设计原理及功能说明电路的设计原理脉冲产生器由NE555及外围元件构成多谐振荡器，当按下按键S1时Q1导通，NE555的3脚输出脉冲，则CD4017的10个输出端轮流输出高电平驱动10只LED 轮流发光。

松开按键后，由于有电容C1的存在，Q1不会立即截止，随着C1两端电压的下降，Q1的导通程序逐渐减弱，3脚输出脉冲的频率变慢，LED 移动频率也随之变慢。

最后当C1放电结束后。

Q1截止，NE555的3脚不再输出脉冲，LED 停止移动。

一次“开奖”过程就这样完成了。

R2决定LED 移动速度，C1决定等待“开奖”的时间。

NE555的使用555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极型（TTL ）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可在~16V 工作，7555可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA ，因而其输出可与TTL 、CMOS 或者模拟电路电平兼容。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3，C2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。

当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。

一般用5V。

图4—1NE555内部原理单稳态触发器只有一个稳态状态。

在未加触发信号之前，触发器处于稳定状态，经触发后，触发器由稳定状态翻转为暂稳状态，暂稳状态保持一段时间后，又会自动翻转回原来的稳定状态。

单稳态触发器一般用于延时和脉冲整形电路。

接通电源后，未加负脉冲，而C充电，UC上升，此时，电路输出为低电平，放电管T导通，C快速放电.这样，在加负脉冲前，为低电平，这是电路的稳态。

在t=t0时刻负跳变,TH端电平小于2/3UDD所以输出翻为高电平，T截止，C充电。

按指数规律上升。

t=t1时，负脉冲消失。

t=t2时上升到（此时TH端电平大于TR 端电平大于,又自动翻为低电平。

在这段时间电路处于暂稳态。

t>t2，T导通，C 快速放电，电路又恢复到稳态。

由分析可得：输出正脉冲宽度tW=图4—2NE555单稳态工作电路和波形图的工作原理CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。

时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。

INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。

CR 为高电平时，计数器清零。

Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。

防锁选通，保证了正确的计数顺序。

译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。

在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

十进制计数／分频器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有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。

CP0和～CPI是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPI端输入。

设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

图4－3CD4017引脚图发光二极管的工作原理发光二极管简称为LED。

由镓（Ga）与砷（As）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。