数字骰子设计报告.doc

吉林大学2011年“电协杯”电子设计大赛设计报告题目：数字骰子 组别12组学院：电子科学与工程学院 电子科学与技术10级8班参赛队员姓名： 姜宇51100818 李隆51100812 黄庆超51100806 日期：2011年4月13日 星期三数字骰子设计的总结与报告一设计任务要求设计一个正六面体，每面设计有数码管或二极管等可以显示数字的显示器件，每个面分别对应数字16，同时在各个面上标注正确的数字。要求：1.任意抛出骰子稳定后，正确的显示出数字，同时其他5个面不做任何显示； 2.显示完成后需要有明显的声/光指示，并作为最后的有效数据；二系统概述骰子，亦作色子，为一正多面体，通常作为桌上游戏的小道具，是古老的赌具之一。最常见的骰子是六面骰，它是一颗正正方体上面分别有一到六个孔(或数字)，其相对两面之数字和必为七。中国的骰子习惯在一点和四点漆上红色。我组根据实际情况，利用红灯和蓝灯表示点数。经过考虑，大体方案如下：利用传感器将方向信号输入到单片机中，通过编程利用单片机对信号进行处理，最终输出信号，经过信号的模拟转换，点亮该位置的led灯，以达到光信号提示的目的，可以用下图表示：三设计各部分方案的分析 1.感应部分方案的分析（1）水银开关：利用水银开关通断组合来建立逻辑门电路，来显示方向；（2）三轴加速度感应器：利用重力感应在不同方向输出电压，达到表示中立的作用（3）压力传感器：利用骰子向下面对压力传感器的压力来实现方向的输出；（4）光感元件：利用光敏元件对光强度的感应来实现对方向的辨认，即向下面因遮光而输出信号。2.信号处理方案的分析（1）利用模拟电路处理感应部分输入的信号，焊接集成电路来控制电压，来控制led小灯亮灭；（2）用机械的方案，如小钢珠由于滚动改变位置，实现电路的接通或断开。（3）用51单片机来处理数字信号，用keil软件进行程序编写，对感应部分输入的信号进行处理，控制电路；3.控制开关方案的分析（1）手动式按压开关；（2）绝缘片插入式开关；（3）抖动式开关；三.总体方案的设计 1.感应部分 方案的选择：由于压力传感器和光敏传感器易受环境影响，产生较大误差，对实验结果产生较大影响，而且上述二种方案需要六个面全部安置感应装置造成器件浪费，而加速度感应器信息处理较为复杂，且价格昂贵，因而选择水银开关作为感应装置。 原理：通过计算，若想用水银开关建立控制六个显示面的逻辑门电路，至少需要四个水银开关，我们将四个水银开关分别编为1，2，3，4，四个开关的一段分别相连，将其连接到地，另一端分别连在单片机的p1.0，p1.1，p1.2，p1.3上，当1，2水银开关接通时，单片机的p1.0，p1.1电压被拉低，达到输入信号的目的，通过程序的编写，输入骰子一显示面亮的信号，依以此类推，当2，3水银开关接通时对单片机输入骰子二显示面亮的信号；当3，4水银开关接通时对单片机输入骰子三显示面亮的信号；当1，4水银开关接通时对单片机输入四显示面亮的信号；当1，2，3，4水银开关全部断开时对单片机输入五显示面亮的信号；当1，2，3，4水银开关全部接通的时候对单片机输入六显示面亮的信号。 2.信号处理部分 方案的选择：由于制造工艺有限，并且重量过大，不方便携带和使用，故舍弃；模拟电路需要大量的焊接，以及电路板的设计，耗费资源，不利于生产和生活，也不适用，最后选取stc12c2052，对信息进行处理。原理：信号处理部分采用stc12c2052单片机，水银开关一端接地，当其连通时拉低电压，从而给单片机施以电压信号，单片机对信号进行处理，以达到控制显示面亮灭的目的。将单片机的焊接处理如下，做成最小系统，来支持单片机的工作和运行。 3.控制开关部分考虑到节约电源，符合绿色低碳要求，以及便于使用，最后决定采用采用手按式开关，通过接通和断开电源电路，达到控制电路的目的。以下是整体设计完成后的电路图四.测试调试及测试结果 1.测试工具多功能电用表，数码管，杜邦线等 2.测试结果 在对单片机输入程序之后，接通电源，改变骰子方向，观察数码管的亮灭情况。刚开始，由于程序错误，电路连接等问题，测试结果均失败。经过大家细心的排查，终于将问题解决，led按照设计要求亮灭。五.总结 经过多日努力，我们的设计基本完成了题目的要求，由于重力感应器的限制，可能效果不是非常理想，本次设计使我们第一次自己设计一件产品，极大的锻炼了我们各方面的能力，虽然我们与但很多困难和障