(完整版)LED骰子电路设计

目录

第一章设计方案 (1)

1.1设计思路 (1)

第二章元器件及参数的选择 (2)

2.1 标称值 (2)

2.1.1 电容标称值 (2)

2.2 色环电阻的识别 (2)

2.2.1四环电阻 (3)

2.2.2五环电阻 (3)

2.3 电容 (4)

2.4二极管 (4)

2.4.1二极管的分类 (4)

2.4.2二极管的极性判别 (4)

2.5 555定时器 (5)

2.5.1 特点功能 (5)

2.5.2 555定时器构成多谐振荡器 (5)

2.6 CD4017计数器 (5)

2.6.1 功能符号 (6)

第三章单元电路设计方案 (7)

3.1多谐振荡器 (7)

3.2 计数器部分 (7)

3.3 LED显示部分 (7)

第四章电路仿真调试及分析 (8)

4.1 电路仿真 (8)

4.2 硬件调试 (9)

4.2.1 调试过程 (9)

第五章总结 (10)

第一章设计方案

1.1设计思路

骰子是有六个面的正面体，分别刻有1~6的数字。现在，我们撇开骰子的形状和和使用方法来抽象的评价它的功能，那么骰子就是一种从1~6中随机的选择1个数字的选择装置。即我们现在设计的电骰子。简单的说，就是当按下开关时，它能够从1~6中随机选择一个数字。

本系统以NE555构成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器／脉冲分配器组成。7颗发光二极管模拟骰子的点数，当按下启动键1秒以上，发光二极管安骰子的不同点数高速循环点亮，几秒钟后循环速度减慢并最终随机停止于某个点上。

骰子只处理从1~6的数字，但是根据骰子点数的形状需要配置7个LED。通过其中某几个LED发光，表现骰子的点数。

7个LED的位置分别用a～g字母表示。7个LED发光的所有组合形式计算起来非常多。这里仅把其中发光组合相同的LED进行分组，表1是LED灯的分组情况。从这个结构看出可以分成4个组。从表中可以看出如果骰子的3，4，5，6点数发光必须要有a和g这两个LED。

所以，我们就需要计数器来控制LED灯的亮灭。

计数器的计数动作（计算数字）由输入时钟来决定。就是说，给计数器输入时钟的时间相当于骰子摇动的时间。摁下开关相当于摇动骰子的动作，在时钟的作用下启动计数器，只有在时钟控制电路的输出为“1”时计数器的输出才发生变化。此时骰子在经过计数器的输出作用下使LED发光，

第二章元器件及参数的选择

2.1 标称值

标称值的定义是“用以标志或识别元件、器件或设备的适当近似值”.而额定值的定义是“一般由制造厂为元件、器件或设备在特定运行条件下所规定的量值”.以铅酸蓄电池为例,其标称值是ZV

标称值:标称在电阻器上的电阻值称为电阻标称值.单位: Ω, kΩ, MΩ.

标称值是根据国家制定的标准系列标注的,不是生产者任意标定的.

因电阻生产出的实测值与标称值必然有一定的上下偏差,所以不是所有阻值的电阻器都

存在. 而是规定了一定的系列值。

2.1.1 电容标称值

【单位pF】

39 P 43 P 47 P 51 P 56 P 62 P 68 P 75 P 82 P 91 P 100 P 120 P 150 P

180 P 200 P 220 P 240 P 270 P 300 P 330 P 360 P 390 P 470 P 560 P 620 P

680 P 750 P

【单位nF】

1.0 1.2 1.5 1.8

2.2 2.7

3.3 3.9

4.7

5.6 10 15 18 22 27 33 39 56 68 82

【单位uF】

0.1 0.15 0.22 0.33 0.47 1.0 (1.5) 2.2

2.2 色环电阻的识别

色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容易读错，在识别时，可运用如下技巧加以判断：

技巧1：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。最常用的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环，一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。

技巧2：棕色环是否是误差标志的判别。棕色环既常用做误差环，又常作为有效数字环，且常常在第一环和最末一环中同时出现，使人很难识别谁是第一环。在实践中，可以按照色环之间的间隔加以判别：比如对于一个五道色环的电阻而言，第五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一些，据此可判定色环的排列顺序。

2.2.1四环电阻

四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几K、还是几十几K的，再将前两环读出的数"代"进去，这样就可很快读出数来。

第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率对于4色环电阻，其阻值计算方法位：

阻值=（第1色环数值*10+第2色环数值）*第3位色环代表之所乘数

例子：棕红红金

其阻值为12×10^2=1.2K 误差为±5%

误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%×1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。

2.2.2五环电阻

五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为220×10^1=2.2K 误差为±5%

第一色环是百位数，第二色环是十位数，

第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，

第五色环是误差率。

首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。再读取第三条倍数色环，黑1。所以，我们得到的阻值是22x1=22Ω。如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。

色环标示主要应用圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、保险丝电阻、绕线电阻。在早期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。色环主要分成两部分：

第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值。

两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。

三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8Ω，698Ω，69.8KΩ，一般用于精密电阻的表示。

第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。

第一部分的每一条色环都是等距，自成一组，容易和第二部分的色环区分。五个色环电阻的识别：第一、二、三环分别代表三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。