數(shù)字骰子設計報告.doc

吉林大學2011年“電協(xié)杯”電子設計大賽設計報告題目：數(shù)字骰子 組別12組學院：電子科學與工程學院 電子科學與技術10級8班參賽隊員姓名： 姜宇51100818 李隆51100812 黃慶超51100806 日期：2011年4月13日 星期三數(shù)字骰子設計的總結與報告一設計任務要求設計一個正六面體，每面設計有數(shù)碼管或二極管等可以顯示數(shù)字的顯示器件，每個面分別對應數(shù)字16，同時在各個面上標注正確的數(shù)字。要求：1.任意拋出骰子穩(wěn)定后，正確的顯示出數(shù)字，同時其他5個面不做任何顯示； 2.顯示完成后需要有明顯的聲/光指示，并作為最后的有效數(shù)據(jù)；二系統(tǒng)概述骰子，亦作色子，為一正多面體，通常作為桌上游戲的小道具，是古老的賭具之一。最常見的骰子是六面骰，它是一顆正正方體上面分別有一到六個孔(或數(shù)字)，其相對兩面之數(shù)字和必為七。中國的骰子習慣在一點和四點漆上紅色。我組根據(jù)實際情況，利用紅燈和藍燈表示點數(shù)。經(jīng)過考慮，大體方案如下：利用傳感器將方向信號輸入到單片機中，通過編程利用單片機對信號進行處理，最終輸出信號，經(jīng)過信號的模擬轉換，點亮該位置的led燈，以達到光信號提示的目的，可以用下圖表示：三設計各部分方案的分析 1.感應部分方案的分析（1）水銀開關：利用水銀開關通斷組合來建立邏輯門電路，來顯示方向；（2）三軸加速度感應器：利用重力感應在不同方向輸出電壓，達到表示中立的作用（3）壓力傳感器：利用骰子向下面對壓力傳感器的壓力來實現(xiàn)方向的輸出；（4）光感元件：利用光敏元件對光強度的感應來實現(xiàn)對方向的辨認，即向下面因遮光而輸出信號。2.信號處理方案的分析（1）利用模擬電路處理感應部分輸入的信號，焊接集成電路來控制電壓，來控制led小燈亮滅；（2）用機械的方案，如小鋼珠由于滾動改變位置，實現(xiàn)電路的接通或斷開。（3）用51單片機來處理數(shù)字信號，用keil軟件進行程序編寫，對感應部分輸入的信號進行處理，控制電路；3.控制開關方案的分析（1）手動式按壓開關；（2）絕緣片插入式開關；（3）抖動式開關；三.總體方案的設計 1.感應部分 方案的選擇：由于壓力傳感器和光敏傳感器易受環(huán)境影響，產(chǎn)生較大誤差，對實驗結果產(chǎn)生較大影響，而且上述二種方案需要六個面全部安置感應裝置造成器件浪費，而加速度感應器信息處理較為復雜，且價格昂貴，因而選擇水銀開關作為感應裝置。 原理：通過計算，若想用水銀開關建立控制六個顯示面的邏輯門電路，至少需要四個水銀開關，我們將四個水銀開關分別編為1，2，3，4，四個開關的一段分別相連，將其連接到地，另一端分別連在單片機的p1.0，p1.1，p1.2，p1.3上，當1，2水銀開關接通時，單片機的p1.0，p1.1電壓被拉低，達到輸入信號的目的，通過程序的編寫，輸入骰子一顯示面亮的信號，依以此類推，當2，3水銀開關接通時對單片機輸入骰子二顯示面亮的信號；當3，4水銀開關接通時對單片機輸入骰子三顯示面亮的信號；當1，4水銀開關接通時對單片機輸入四顯示面亮的信號；當1，2，3，4水銀開關全部斷開時對單片機輸入五顯示面亮的信號；當1，2，3，4水銀開關全部接通的時候對單片機輸入六顯示面亮的信號。 2.信號處理部分 方案的選擇：由于制造工藝有限，并且重量過大，不方便攜帶和使用，故舍棄；模擬電路需要大量的焊接，以及電路板的設計，耗費資源，不利于生產(chǎn)和生活，也不適用，最后選取stc12c2052，對信息進行處理。原理：信號處理部分采用stc12c2052單片機，水銀開關一端接地，當其連通時拉低電壓，從而給單片機施以電壓信號，單片機對信號進行處理，以達到控制顯示面亮滅的目的。將單片機的焊接處理如下，做成最小系統(tǒng)，來支持單片機的工作和運行。 3.控制開關部分考慮到節(jié)約電源，符合綠色低碳要求，以及便于使用，最后決定采用采用手按式開關，通過接通和斷開電源電路，達到控制電路的目的。以下是整體設計完成后的電路圖四.測試調(diào)試及測試結果 1.測試工具多功能電用表，數(shù)碼管，杜邦線等 2.測試結果 在對單片機輸入程序之后，接通電源，改變骰子方向，觀察數(shù)碼管的亮滅情況。剛開始，由于程序錯誤，電路連接等問題，測試結果均失敗。經(jīng)過大家細心的排查，終于將問題解決，led按照設計要求亮滅。五.總結 經(jīng)過多日努力，我們的設計基本完成了題目的要求，由于重力感應器的限制，可能效果不是非常理想，本次設計使我們第一次自己設計一件產(chǎn)品，極大的鍛煉了我們各方面的能力，雖然我們與但很多困難和障