三個(gè)簡(jiǎn)單的電子骰子電路分析

在這篇文章中，我們討論了創(chuàng)建電子版本或數(shù)字版本的骰子的3種不同方法，這些骰子可用于通過(guò) LED 顯示屏或數(shù)字顯示屏獲得 1 到 6 之間的隨機(jī)數(shù)。

1） 使用IC 4017的電子骰子

在第一個(gè)設(shè)計(jì)中，我們將學(xué)習(xí)如何使用 IC 4017 制作電子骰子。

使用IC 4017的電子骰子的電路圖如下圖所示。

這個(gè)基于4017 IC的骰子電路的工作非常簡(jiǎn)單。我們知道，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)饋送到4017 IC的引腳#14時(shí)，IC的輸出開(kāi)始從引腳#3向前排序到引腳#11。

但由于這里的引腳#5與IC的復(fù)位引腳#15連接，因此輸出只能對(duì)引腳#1進(jìn)行排序，并返回到引腳#3以獲得新的序列。

只要在IC的引腳#14處施加時(shí)鐘頻率，這種排序就會(huì)不斷重復(fù)。

該時(shí)鐘頻率由IC 555施加，IC 555被配置為具有高頻輸出的自由運(yùn)行的穩(wěn)定多諧振蕩器。

當(dāng)按下按鈕 PB1 片刻并松開(kāi)時(shí)，電容器 1000uF 充滿(mǎn)電并為 IC 555 供電，IC 555 使用此電源并保持開(kāi)啟狀態(tài)幾秒鐘，允許 IC 4017 在輸出引腳上快速排序。

當(dāng) 1000uF 電容器內(nèi)的電荷完全耗盡時(shí)，IC 555 關(guān)閉并停止向 IC 4017 提供時(shí)鐘脈沖。IC 4017的輸出排序現(xiàn)在停止到引腳#3和引腳#1之間隨機(jī)選擇的IC輸出。

可以看到IC的輸出與串聯(lián)LED連接，當(dāng)排序停止時(shí)，LED點(diǎn)亮并指示隨機(jī)骰子數(shù)。

2） 簡(jiǎn)化的 4017 骰子

上面顯示的IC 4017電子LED骰子電路的工作原理與第一張圖相同，只是使用的LED數(shù)量限制了IC每個(gè)輸出一個(gè)LED。按下按鈕時(shí)，IC 555 開(kāi)始以非常高的速度振蕩，導(dǎo)致 IC 4017 輸出以等效的高速?gòu)囊_ #3 序列到引腳 #1。高速排序使用戶(hù)難以準(zhǔn)確意識(shí)到在釋放按鈕后序列將停止的位置。

因此，當(dāng)松開(kāi)按鈕時(shí)，排序突然停止在IC的某個(gè)隨機(jī)輸出引腳上，該引腳表示相應(yīng)的骰子數(shù)，符合LED指示。例如，如果 LED 標(biāo)記為從 1 到 6，相對(duì)于輸出引腳 #3 到引腳 #1，那么如果假設(shè)序列在引腳 #7 處停止，則在引腳 #7 處點(diǎn)亮 LED 將指示骰子數(shù)為 4，依此類(lèi)推。

3） 使用CMOS IC的骰子電路

下一個(gè)電子骰子電路僅使用幾個(gè)IC（74132和7495）即可生成真正的骰子顯示。

當(dāng)按下按鈕開(kāi)關(guān)SW1時(shí)，骰子電路開(kāi)始快速計(jì)數(shù)，一旦釋放按鈕，IC就會(huì)停止計(jì)數(shù)并點(diǎn)亮LED，使它們隨機(jī)表示1到6之間的任何一個(gè)數(shù)字。

電路說(shuō)明

7495實(shí)際上是一個(gè)4位并行存取移位寄存器。該芯片既可以像移位寄存器一樣工作，也可以用作在輸入A-D處并聯(lián)加載。

模式控制無(wú)輸入控制IC 7495的上述兩個(gè)功能。

當(dāng)模式處于高電平狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)通過(guò)輸入A-D通過(guò)隨后的負(fù)向時(shí)鐘邊沿傳送到Qa-Qd。

當(dāng)模式處于低電平狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)通過(guò)Qa - Qd通過(guò)隨后的負(fù)向時(shí)鐘邊沿傳輸。

通過(guò)將模式控制連接到Qa，可確保寄存器在負(fù)載和移位之間交替導(dǎo)通，從而使輸入字成為現(xiàn)有輸出字的功能。

使用一些基本邏輯，寄存器最終設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)數(shù)字，在骰子顯示中隨機(jī)切換LED，以模仿真實(shí)立方體類(lèi)型骰子的隨機(jī)數(shù)。

請(qǐng)記住，只要輸出為低邏輯，LED 就會(huì)亮起。

IC1a的配置類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)施密特振蕩器，向寄存器提供時(shí)鐘脈沖。

開(kāi)關(guān)SW 1用于停止振蕩器并抑制計(jì)數(shù)過(guò)程。因此，要獲得骰子編號(hào)，用戶(hù)必須按SW1，SW1將凍結(jié)計(jì)數(shù)并向用戶(hù)提供隨機(jī)骰子編號(hào)。

當(dāng)首次接通電源時(shí)，寄存器可能會(huì)以無(wú)效計(jì)數(shù)開(kāi)始，但是在幾個(gè)時(shí)鐘周期后，它將創(chuàng)建一個(gè)合法計(jì)數(shù)，之后它將繼續(xù)以該特定順序運(yùn)行