基于CD4017的电子骰子的简单设计.docx
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基于CD4017的电子骰子的简单设计
设计题目
：
基于CD4017的电子骰子的简单设计
成员1
：
成员2
：
班级
：
年级
：
2009级
专业
：
通信专业
学院
：
信息科学与工程学院
基于CD4017的电子骰子的简单设计
1.总体设计:
本设计是由NE555构成的多谐振荡器给4017提供一个频率5KHz的时钟信号。
在每一个时钟信号到来的时候，4017的10个输出Q0-Q9一次循环输出高电平。
因为在这个电路中只用到Q0~Q5六个输出信号，所以把Q6接到了4017的复位端，通过6个输出信号的不同组合构成了电子骰子的不同点数。
当按下“投骰子”按键时，4017的DISABLE输入端被置位为低电平，电子骰子开始工作。
2.基本功能：
当按下“投骰子”按键时，4017的DISABLE输入端被置位为低电平，电子骰子开始工作。
当放开按键时候，电子骰子显示你所投出的点数。
3.主要技术参数：
元器件名称
参数
备注
C1
22
电解电容
1
C2
10nF
电解电容
1
D1~D6
1N4148
6
D7~D13
RedLed5mm
7
R1
2.2
2
R2
10
2
R3
10
1
R4
100
1
R5~R8
8.2
4
R9~R15
1
7
开关
1
CD4017（含基座）
1
NE555（含基座）
1
万用板
10cm
10cm
1
电源
5V
1
4.器件介绍
4.1NE555
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。
NE555的特点有：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
5.静态电流最大值VCC=5V,RL=∞=6mAVCC=15V,RL=∞=15mA
NE555引脚位功能配置说明下：
引脚功能介绍:
Pin1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。
Pin2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。
Pin3（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。
周期的结束输出回到O伏左右的低电位。
于高电位时的最大输出电流大约200mA。
Pin4（重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。
它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin5（控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。
当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin6（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。
当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC以上时启动这个动作。
Pin7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。
供应电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。
NE555的相关应用：
NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（MonostableMutlivibrator）及无稳态多谐振荡器（AstableMultivibrator）。
4.2CD4017：
十进制计数器/脉冲分配器：
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。
CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）
和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。
推荐工作条件
电源电压范围：
3V-15V
输入电压范围：
0V-VDD
工作温度范围
M类：
55℃-125℃
E类：
40℃-85℃
极限值
电源电压：
-0.5V-18V
输入电压：
-0.5V-VDD十0.5V
输入电流：
±10mA
贮存温度：
-65℃-150℃
引出端功能符号
CO：
进位脉冲输渊
CP：
时钟输入端
CR：
清除端
INH：
禁止端
Q0-Q9计数脉冲输出端
VDD：
正电源
VSS:
地
输入
输出
CP
INH
CR
Q0-Q9
CO
×
×
H
Q0
计数脉冲
为Q0-Q4
时：
CO=H
↑
L
L
计数
H
↓
L
L
×
L
保持
计数脉冲
为Q5-Q9
时：
CO=L
×
H
L
↓
×
L
×
↑
L
5.小组成员分工;
小组成员
学号
分工
备注
何磊
200900121052
收集资料，设计电路，调试，组织书面材料和总结性报告
谷天春
200900121041
焊接电路，收集资料，整理文档，组织书面材料和总结性报告
6.调试所用的仪器设备:
示波器、万用表、电烙铁
7.设计过程中出现的问题及解决方法：
本设计虽然相对来说比较简单，但是在设计的过程中还是遇到了很多的问题，我们首先选择的并不是这个设计图，在制作的过程中我们发现原来的设计图有很多的不好之处，于是便很快进行了大胆地改进，重新选择了设计图进行设计。
在第二次的制作过程中，布线是一项非常大的挑战，也许你会觉得不就是按照给定的图形进行连线么，但是我要告诉你：
不是的。
原理图是不能够照搬的，必须对元器件的排布有一个很清晰的思路，这样才不至于设计出来的电路板交叉线太多。
我们对电路图又进行了重新的改造（在下边所附的图片中），然后才开始焊接。
在焊接的过程中我们又对其进行了多次的调试，虽然结果与我们的初衷还是有一定的差距，但是毕竟是很高兴的一件事。
同时，我们在焊接的过程中采用了裸露的金属丝来布线，这样可以更加的美观，并且受集成电路板的启发，采用了正反两面同时布线来减少交叉线的出现。
在此过程中我们学到了很多的知识，我们查阅了关于此类问题的一些书籍，学习到了焊接中的很多细节，这些东西未必在书本中能找到。
理论与实践还是有一定的差距的，要学会不段地总结，这样才会提高。
8.课题中独立设计部分介绍：
对于这方面，我们可能做的比较少，如果说真的有什么样的创新的话，那就是我们改变了原先的设计思路、设计原理图，重新选择了设计图。
并且我们在外围设备的设计过程中做了很多的努力，例如我们的电源、LDE灯、开关与主电路板全部采用杜邦线连接，可以自由拆卸。
同时我们在外包装盒的设计过程中也做了文章，我们将LED灯和开关做在了上面，通过开关的控制可以看到我们的设计效果，而不必直接在电路板上做文章，这样携带非常地方便，就像一个“黑匣子”一样，可以不用看它的内部构造就可以很轻松地操纵它，方便、省心。
9.实际设计图及器件照片：
电子骰子的外包装盒
包装盒的内部构造
焊接完成后的电路板（正面）
焊接完成后的电路板（反面）
为了美观，我们采取了用裸露的金属丝来布线（由于光线的原因，可能有些线看的不是很清楚）
LED灯用来显示骰子所出现的随机点数，其中有六个是在所给脉冲的控制下随机地亮灭，还有一个是指示灯，只要接上电源就会亮
LED灯的小焊接板的背面构造
这是在制作过程中所使用的电路图，我们在焊接的过程中共经过了三次的修正，与电路原理图是不一样的。
10.课程设计的感受：
这次的设计非常地有价值，我们在制作的过程中所感受到的那种快乐与制作完成后的那种自信与释怀是很难表达的。
设计的过程中思考占据了绝大部分的时间，其实焊接电路板并不是太难，难的是怎样将这一个很小的东西做好，而不仅仅是完成。
比如连线，必须要有一个总体的概况，一定要了解元器件的外部构造，结合万用板去布线，这样才会有条不紊，不至于在焊接都快完成时才发现自己竟然想错了。
我想生活也是如此，对于一件事，首先不要急着下手去做，不妨多一点分析，也许你会觉得这可能是在浪费时间，但是我想未必，很多事情它外部所表现出来的属性不一定是它的全部，甚至会给我们造成一些错觉，我们自认为我们的眼睛是可靠的，事实上它的内部特征可能我们一点都不了解，当我们将思路理清楚才会恍然大悟：
哦，原来如此。
11.参考文献:
《数字电路及制作实例》陈振官国防工业出版社2006.8
《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社2010.11
《电子爱好者集成电子线路设计手册》宋家友福建科学技术出版社2002
《数字电路设计与制作》（日本）汤山俊夫科学出版社2005
《高频电子线路》杨霓清机械工业出版社2003
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