电子幸运转盘的制作

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数电课程设计报告名称：基于CD4017电子电子幸运转盘的制作

学院：物理电气信息学院

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电子幸运转盘的制作

一设计思路与方案

（一）、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 数码管显示模块、十进制计数模块和开关等逻辑控制。

（二）、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。C1的数值决定延迟时间，C2的数值决定循环速度。电源供电电压为直流5V，也可以采用3节1.5V电池供电。电子幸运转盘设计方框图如下图1.2.1所示。

二、设计的基本原理

（一）、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。

（二）、CD4017与NE555的原理及其在电路中的作用

4017是一个十进计数器集成电路，是十进制计数／分频器，它的内部由计数器及译码器两部分组成。16脚以及8脚分别为正及负电源接脚，可在3-

18Vxxx下工作。14是始终脉冲输入端，每当输入由低电位（约0V）转高电位时令输出端依次序轮流输出高电位。13端是输入时钟脉冲控制端，一般接低电位，若接高电位会使14端暂停作用。15端是置零端，一般接零电位，若接高单位则是输出置零，既Q0输出端3永远为高单位，12端是进位端，用来接下一个十进计数器用，变成双为计数器，现在的电路不用，故空接。CD4017的内部结构图如下图2.2.1所示。

图2.2.1CD4017的内部结构图

555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压

1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。NE555的内部电路如图2.2.2所示。

图2.2.2NE555电路的内部结构

在4017的14端接上一脉冲产生器便可成为电子幸运转盘。脉冲产生器是一个用计时器集成电路555设计而成的无稳态多谐波振荡器，产生高低变化不停得方形脉冲波。当按一下按钮式开关（PB SW）时，C1会及时充电至电源电压9V，此电压经晶体管（TR）缓冲放大器后施加在IC2 555无稳态多谐波振荡器的重置端上，令其开始震荡，在第三端输出方波脉冲。当按钮式开关放开后，C1会经R1放电，其电压徐徐下降，IC3第4端的电压变得很低，令震荡停止，第三端停止输出方波脉冲。

三、电子幸运转盘电路原理图及其所需元器件清单

（一）、电子幸运转盘的电路原理图

图3.1.1电子幸运转盘电路图

（二）、电子元器件清单

序号名称规格/型号编号序号名称规格/型号编号

6*6*13 S1

01 电阻 1.2K R2 R3 08 轻触开

关

02 电阻470K R1 R3 09 IC座8PIN U1

03 电容103 C3 10 IC座16PIN U2

NE555 U1

04 电容47uF C2 11 集成电

路

CD4017 U2

05 电容100uF C1 12 集成电

路

06 LED F5红发红D1—

13 PCB板FR-458*58mm 1

D10

9014 Q1

07 三极

管

四、 PCB与制作完毕后的图及其相关的工作参数

（一）、电子幸运转盘的PCB板图

（二）、电子幸运转盘制作完毕后的效果图

（三）相关工作参数的测量结果

供电电源为+5V，在开关按下前，三极管的电压e级、b级电压为0、c级电压为+5V，电容C1电压为0V。在开关按下的瞬间三极管电压e级为4.4V、b 级电压5V、c级5V，电容C1电压为4.8V。开关按下谈起后三极管的b级的电压随着电容C1的放电电压逐渐减小最后变为零。发光二极级工作时的电压是正级为0.8V负极为0.2V。所以发光二极管的两极间的电压差为0.6V。

五、电子幸运转盘的功能及玩法

幸运转盘就是先预测旋转中的圆盘停止时，到底会停在哪个位置的工具。也可用作估号码游戏，电子骰子，抽奖机等。电子幸运转盘就是以电子的方式达成相同的功能，本套件把10只LED配置成一个圆圈，当按一下按键后，每只LED顺序轮流发光，流动速度越来越慢，最后停在某一只LED上不再移动。若最后发亮那个LED与玩家预测的相同，则表示“中奖”了。

六，总结

通过这次电子作品的制作使我们的专业技能得到了很大的锻炼和提高。在电子作品制作的过程中。从基本元器件的认识到焊接技术的练习，再到产品设计，在每一步的操作过程中，都学到很多新的知识。通过制作将理论知识和时间相结合，从而深刻的理解理论知识，扩展了对理论知识应用的理解并更进一步地熟悉了电子制作的设计过程和应该注意的细节。

首先，通过这次电子制作的实训。我们要对所做的作品的原理和所用到的元器件的工作原理和用法做深入的了解。因此在实训中我对集成芯片555，4017的原理更加深入和应用更加熟悉了。同时我所做的电子作品电子幸运转盘的构成和工作原理都有了相应的理解。

其次，在电子作品制作过程中无疑要用到相应的设计软件同时也要做作品的PCB板的制作与焊接。因此在实训中使我对Proter 99、Multisim10等电子设计与仿真软件的使用更加的熟悉与灵活了。还有焊接的接点有要比之前有了很大的提高，减少了虚焊等还接点的数量。