设计三：电子硬币设计与制作

(姓名:杭国金  学号:20061042116  姓名:刘惠琴  学号:20061042112)

摘  要：抛硬币是人们常用的一种随机决策方法。电子硬币采用红、绿两种颜色来模拟硬币的正、反两面，适用于所有需要抛硬币的场合，使用方法是用一个开关控制，拨上开关而观察其结果，免去了用手抛的复杂步骤，方法简单，结果明了，同时带给您另一番情趣。

关键词：自激多谐振荡器、随机控制电路、驱动显示电路、与非门、触发器

实验器材：74LS00芯片1片、74LS74芯片1片、电阻4个、电容二个、按钮开关1个、三极管2个、发光二极管（红、绿）2个、导线若干。

设计原理：

电子硬币的电路图如下图所示，它由三大部分组成：与非门D1、D2等构成的自激多谐振荡器，产生时钟脉冲；与非门D3和D型触发器D4等构成随机控制电路，使后续的显示电路能够随机显示；晶体管VT1、VT2以及发光二极管LED1、LED2等组成驱动显示电路。晶体管VT1、VT2分别接成射极输出器形式，既具有电流放大作用，为发光二极管提供足够的工作电流，又可以缓冲负载对D型触发器（D4）的影响。R4是发光二极管的限流电阻。

自激多谐振荡器的原理是：与非门D1、D2的两个输入端并接在一起,作为两个反相器使用它们与R1、R2、C1一起构成自激多谐振荡器，振荡频率约为1.9kHZ，为整个电路提供方波时钟脉冲。取较高的振荡频率，是为了使电子硬币具有更高的随机性。

随机控制电路及驱动显示电路的工作原理是：D4接成双稳态触发器，当CP端每输入一个时钟脉冲后，其输出状态便翻转一次，两个输出端Q和 Q反互为反相。时钟脉冲由D3控制。S为按钮式开关，按下开关时瞬间接通，使C2充满电，与非门D3打开，时钟脉冲通过D3触发D4翻转；随着C2经R3放电数秒钟后，当C2上电压降至D3阈值电压以下时，D3关断，D4因为无时钟脉冲而随机地停止于某一状态（Q=1或Q=0），并通过VT1或VT2驱动发光二极管发出红色或绿色的光。

D1、D2、D3采用了一块四2输入与非门集成电路74LS00。74LS00内部包含有四个独立的与非门，本实验中使用了其中的三个。

D4采用了一块集成D型触发器电路74LS74。74LS74内部包含有两个独立的D型触发器，本实验中只使用了其中的一个。D型触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲的触发作用，CP端为时钟脉冲输入端。

系统功能描述:

使用时，接上5V电源，将电子硬币电路板的开关按下，数秒钟后，电子硬币稳定地、随机地呈现出红色或绿色，相当于抛出的硬币落地后随机地呈现出一面。

小结：通过这个小实验，让我了解了自激多谐振荡电路、随机控制电路、驱动显示电路的的基本原理以及D触发器的基本逻辑功能及其使用方法，也让我体会到了实验中的乐趣。

参考文献：

[1]门宏，精选电子制作图解66例，人民邮电出版社，2008年1月

[2]康华光,电子技术基础数字部分（第五版），高等教育出版社，2005年7月