電 子 幸 運 輪 盤 Electronic Fortune Wheel
學習目標
1. 簡述電子幸運輪盤電路的基本原理
2. 簡述用定時器集成電路555製成的無穩態振盪器基本原理 3. 簡述十進計數器集成電路4017的基本原理
4. 正確閱讀電子幸運輪盤的電路圖、系統方塊圖及印刷電路圖 5. 正確辨別電路中各種電子零件及其接腳
6. 正確地在印刷電路板上安裝及焊接電子零件 7. 進行簡單電路故障檢查及維修
8. 測試及評價製成品的功能
1. 電路原理簡介
輪盤就是先預測旋轉中的圓盤停止時，到底會停在那個位置的工具。可用作估號碼遊 戲，電子骰，抽獎機等。電子幸運輪盤就是以電子的方式達成相同的功能。本製作把10個LED 配置成一個圓圈，當壓一下按鈕後，每個LED順序輪流發亮，在一定時間後停在某一LED，不 再移動。若最後發亮的那個LED與所預測者相同，則表示”中彩”了。年節製作一台，閤家同樂 不亦快哉。
下面是電子幸運輪盤的電路圖、系統方塊圖、印刷電路佈置圖及零件清單：
電子幸運輪盤電路系統方塊圖
電容放電式 計時器
555集成 電路無穩態 振盪器
4017 集成電路 十進計數器
發光二極管 1-10 號數顯示 按鈕式
起動開關
印刷電路板佈置圖(零件面)
零件編號 零件名稱及額定值
R1 電阻器 100 kΩ ±5% 0.25W R2 電阻器 1 kΩ ±5% 0.25W R3 電阻器 33 kΩ ±5% 0.25W R4 電阻器 470 Ω ±5% 0.25W C1 電解質電容器 10 μF 16V
C2 陶瓷電容器 0.01 μF ±10% 25V C3 塑膠膜電容器 0.47 μF ±5% 25V C4 電解質電容器 100 μF 16V LED 1-10 發光二極管 5毫米 TR1 NPN晶體三極管 9014 IC1 ＋進計數器集成電路 4017 IC2 定時器集成電路 555
PB SW 開關掣 (常斷式) 按鈕式
Vcc 直流電源 9 V
PCB 印刷電路底板 75x75單面感光
接線 多芯軟線四條 SWG22
銲錫 銲線 1.2 mm 63/37 錫鉛合金松香芯
4017是一個十進計數器集成電路，16腳及8腳分別為正及負電源接腳，可在3-18 V下工 作。14腳是時鐘脈衝輸入端，每當輸入由低電位(約0V)轉高電位(近正電源電壓)時令輸出腳(共 十腳)依次序輪流輸出高電位。13腳是輸入時鐘脈衝控制端，一般接低電位，若接高電位會令 14腳暫停作用。15腳是置零腳，一般接零電位，若接高電位則使輸出置零，即 Qo 輸出腳”3”永 遠為高電位，失去計數作用。12腳是進位腳，用來接下一個十進計數器用，變成雙位計數器，
現在的電路不用，故空接。
在4017的14腳接上一脈衝產生器便可成為電子幸運輪盤。脈衝產生器是一個用計時器 集成電路555設計而成的無穩態多諧波(方波)振盪器，產生高低變化不停的方型脈衝波。當按一 下按鈕式開關(PB SW)時，C1會即時充電至電源電壓9V，此電壓經晶體管(TR)緩衝放大器後施 加在IC2 555無穩態多諧波(方波)振盪器的重置腳(4腳)上，令其開始振盪，在第3腳輸出方波脈 衝。當按鈕式開關放開後，C1會經R1放電，其電壓徐徐下降，IC2第4腳的電壓也跟隨下降。
在一定的時間後(由C1乘R1的時間常數決定，一般約十秒內)，IC2第4腳的電壓變得很低，令振 盪停止，第3腳停止輸出方波脈衝。
IC2 555在起動時，第3腳輸出約等於電源電壓的高位電壓，經R3向C3充電，當C3電壓 升至2/3電源電壓時，經第六腳觸發內部的電壓比較器，令第3腳變為接近零的低電位。之後C3 經R3放電，當C3電壓下降至1/3電源電壓時，經第二腳觸發內部另一個電壓比較器，使第3腳變 回高輸出電位，再次重複向C3充電。
結果C3不停經R3充電和放電，555 IC第3腳不停輸出方型脈衝波。R3及C3數值越大，
頻率越低。R3及C3數值越小，頻率越高。
2. 製作工作程序 (每完成一步在方格上畫上 √ 號)
2.1 用溶劑(例如天拿水)將印刷電路板上的感光藥膜徹底清除。
2.2 在印刷電路板上塗上一層薄松香液或噴上一層薄印刷電路板保護膠。
2.3 待保護膠乾後在印刷電路板上鑽 1mm 零件腳孔，板的四角鑽上 3.5mm 的 支柱孔。
2.4 依零件佈置圖安裝零件，安裝要整齊。小心檢查電阻色碼、電容碼及其正 負極、發光二極管的正負極、IC及晶體三極管的接腳及方向等是否正確。
J1、J2及J3是跳接線，可選用0.3mm直徑的單芯膠包銅線或裸銅線。
2.5 用30瓦的電烙鐵及63/37的銲錫將零件腳銲接，要防止冷銲點。
2.6 最後進行功能測試，小心連接 9V 直流電源(注意正負極性)， 按一下按鈕 開關，並記下最後亮著的LED號碼，統計50次內各號碼出現的機率。
2.7 若果電路不能正常工作，小心檢查所有零件是否正確安裝，有沒有假銲 點，電路板銅片是否有斷路或相鄰銅片間發生短路情況，電源及接線有沒 有錯誤等。若最後都不能解決，請教老師。
3. 評分準則
3.1 電路板 (鑽孔、修邊、保護膠): 10 3.2 零件安裝 (整齊、對稱、接腳正確): 10 3.3 銲接 (銲點簡潔、無冷銲點): 10 3.4 功能 (功能正常及號碼機率統計記錄): 10
3.4 工作紙 10
4. 填上零件名稱、數值、零件符號及電阻色碼及電容碼 (5%)
零件編號 零件名稱及數值 零件符號 電阻色碼/電容碼
R1
R2
R3
R4
C1
C2
C3
C4
LED 1-10
TR1
IC1
IC2
PB SW
5. 將下面未完成的印刷電路圖加上漏掉的接線 (5%)
6. 將50次操作電子輪盤出現的LED燈號(1-10)記錄在下表中
7. 根據上表記錄，統計電子輪盤LED 1-10 燈號在50次內的出現次數
燈號 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 LED9 LED10 次數
8. 結果分析:
8.1 出現次數最多的LED燈號是 ，共 次。
8.2 出現次數最少的LED燈號是 ，共 次。
8.3 你覺得這個電子幸運輪盤的機率怎樣？ (請圈出以下其中一項)
