掷硬币模拟器用蓝色和红色灯模拟投掷硬币。每按一次控制按钮,红色灯和蓝色灯中就有一个被点亮,相当于掷二次硬币。
电路见下图。本作品用一片4049制作,电路由音频脉冲振荡器、控制按钮、自锁电路和输出显示电路组成。非门1、2组成的振荡器产生每秒数千次的脉冲信号。按下控制按钮AN、脉冲信号就输送到由非门3和4组成的自锁电路;松开控制按钮AN后,输送到自锁电路的振荡信号的最后状态被电路锁定。控制由非门5和6组成的灯光显示电路点亮红灯或蓝灯。输出高电平时,下方的蓝灯被点亮;输出低电平时,上方的红灯被点亮。电路的红灯和蓝灯分别表示硬币的正面或者反面。锁电路的振荡信号的状态;也就是当松开按钮的一瞬间,脉冲信号是高电平还是低电平完全是随机的。假定振荡器产生的脉冲方波信号的占空比为1:2,则输出到自锁电路的电压是高电平还是低电平的机率是相等的,所以灯光显示电路的结果是红灯亮还是蓝灯亮也是随机的;而且出现的机率相等。这样,本作品就可以模拟掷硬币的结果。
为了增加作品的趣味性,电路有声音提示功能;利用多谐振荡器提供的音频信号驱动微型电磁喇叭发声。每按一次按钮,电路就会发出一声鸣叫。
作品完成后不需调试即可工作。也可在面包板上进行组装作品。下图电路电源电压应选用4.5V,可用直径5mm的发光二极管。由于红色发光二极管的工作电压小于蓝色发光二极管的电压,所以电路中用一个电阻R4作为红色灯的降压电阻;对于蓝色灯,可以不使用降压电阻直接接入电路。如果增加电路的电源电压,例如使用6V电源,则蓝色灯也要串联一个降压电阻。接通电源后、红灯和绿灯会有一个点亮;按动按钮,就会听到喇叭发出鸣叫;此时红灯和绿灯都被点亮;松开按钮后,呜叫声音停止,红灯和绿灯只有一个点亮。为了增加电路的稳定性可以在电池上并联一个电解电容。
本电路利用4049直接驱动LED和蜂呜器。为了获得比较亮的灯光输出,输出级用2个非门并联使用;可使发光二极管获得较大的驱动电流。
下图电路中使用的蜂鸣器为圆柱形微型电磁喇叭,线圈直流电阻约10欧姆;由于喇叭对音频信号呈现比较大的阻抗,它的驱动电流受到限制,导致音量比较小。怎样增加提示声音的音量呢?电路采用了谐振的方法来解决。我们知道,每一种发声装置都有其固有的谐振频率;在这个频率上,同样的功率驱动,输出的声音远远大于其它频率。采用实验的方法,通过改变音频脉冲振荡器的频率,使之等于喇叭固有的谐振频率,就可以获得最大的音量输出。各种型号的喇叭其谐振频率不同,要使音频脉冲振荡器产生该谐振频率的脉冲,可改变振荡电阻R2或者振荡电容C1的数值来实现。实验时可以通过一个电位器调整电阻R2的阻值。同时监听喇叭发出的音量;当听到最大声音的时候,用三用表测量一下此时电位器的阻值是多少,该阻值就是电阻R2的阻值。
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