《電子課程設(shè)計》PPT課件.ppt

《《電子課程設(shè)計》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電子課程設(shè)計》PPT課件.ppt（53頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、電子技術(shù)課程設(shè)計 授課教師：薛亞茹 姜珊 Tel : 89731868(o) 13621283604（薛亞茹） 13241417990（姜珊） 辦公室：地質(zhì)樓 420室 課程安排 上課時間： 11年 12月 26日 12年 1月 6日 （節(jié)假日除外） 地點： 3-503機房（上機） 3-501實驗室（調(diào)試電路） 考勤時間：上午 8:0011:30 下午 1:303:30 IC Technology Revolution Invention of the Transistor 1947: first point contact transistor at Bell Labs The First

2、Integrated Circuit 1966: ECL 3-Input gate at Motorola High Performance Processors 2001: Intel Pentium Microprocessor 42 M transistors, 1.5 GHz operation CMOS, Low power 20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速發(fā)展?，F(xiàn) 代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力 地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度 的提高。 電子技術(shù)的進步表現(xiàn)在大規(guī)模集成電路加 工技術(shù)，即半導體工藝技術(shù)的發(fā)展上。 表征半導體工藝水平的線寬已經(jīng)達到 65nm，即 將到來

3、 45nm以及將來 32nm等。 專用集成電路 ASIC 單片電子系統(tǒng) SoC 現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心是 EDA（ Electronic Design Automation）技術(shù)，即利用硬件描述語言和 EDA軟件來完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)。 FPGA（ Field Programmable Gate Array）和 CPLD（ Complex Programmable Logia device）的 應用是 EDA技術(shù)最典型的詮釋。 VHDL或 Verilog HDL 硬件描述語言 Altera公司提供的 EDA集成開發(fā)環(huán)境 QuartusII 設(shè)計輸入 -綜合 -適配 -時序仿真與功能仿真 -

4、編 程下載 -硬件測試 課程簡介 以學生實踐為主，指導教師輔導的方式：由學 生獨立完成方案設(shè)計、仿真、電路原理圖繪制、 印刷電路板（ PCB）制作和設(shè)計報告撰寫等一 系列任務(wù)。具有較強的綜合性，可以大大提高 運用所學理論知識解決實際問題的能力； 主要涉及到的知識： 電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等 電子課程設(shè)計方法 本課程設(shè)計是 電路級 的設(shè)計。 數(shù)字電路： 功能劃分 -畫出真值表 -用卡諾圖邏輯化簡 -寫布爾表達式 - 畫出邏輯線路圖 -選擇元器件設(shè)計電路板 -仿真調(diào)試 -實際電 路調(diào)試 模擬電路： 方案論證，確定總體電路原理方框圖 -單元電路設(shè)計，元器件 選擇 -電路的仿真調(diào)試 -安

5、裝調(diào)試及測量結(jié)果 采用傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)設(shè)計方法： 電子電路的一般設(shè)計過程 設(shè)計方案提出； 方案驗證； 修改； 實現(xiàn)。 有時甚至需要經(jīng)歷多次反復。 電子課程設(shè)計使用的仿真軟件 Multisim 2001； Protel 99SE； 提供 16000多個高品質(zhì)的元器件模擬庫，可以實 現(xiàn)電路級的仿真。 是 Protel家族中目前最穩(wěn)定的版本，功能強大。 實現(xiàn)電路設(shè)計與制版。 電子課程設(shè)計一般過程 選題 系統(tǒng)設(shè)計 在 Multisim2001 （或 Protel ）下仿真 應用 Protel繪制 電路原理圖、制作 PCB圖 (實際電路調(diào)試 ) 撰寫設(shè)計報告 課程設(shè)計要求 課程設(shè)計包括 數(shù)字電子技術(shù) 和

6、模擬電子 技術(shù) 兩方面的題目，每組同學（ 3人）選做 一個題目，按 電子技術(shù)課程 設(shè)計指導書 要求完成設(shè)計任務(wù)，并撰寫詳細的課程設(shè)計 總結(jié)報告。 指導教師將根據(jù)學生各個環(huán)節(jié)的完成情 況給出評定成績。 說明：元器件需統(tǒng)一購買 成績評定： （ 1）設(shè)計方案的正確性與合理性： 10分 （ 2）原理圖仿真及 PCB制板： 20分 （ 3）實際動手能力（安裝、調(diào)試中分析解決問題的 能力等）： 30分 （ 4）課設(shè)總結(jié)報告： 20分 （ 5）答辯情況： 20分 報告要求： 1、 每人需獨立完成一份課設(shè)報告書。 每個同學都要側(cè)重完成某一部分內(nèi)容 （如：原理圖設(shè)計與 multisim仿真、 protel原理圖

7、設(shè)計與 PCB板圖、實際電路 調(diào)試），最后要在報告中體現(xiàn)（如：附 上自己對課設(shè)的體會收獲。） 2、設(shè)計報告書寫格式 選題介紹和設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖及原理 采用芯片簡介 設(shè)計的完整電路以及仿真結(jié)果 Protel繪制的電路原理圖 制作的 PCB電路板圖 實際電路調(diào)試結(jié)果分析 課程設(shè)計過程心得體會（做了哪些工作、學到 了什么東西、遇到的難題及解決方法等） 題目一 波形發(fā)生器 要求設(shè)計一個正弦波 - 方波 - 三角波發(fā)生器 。 設(shè)計內(nèi)容： 設(shè)計原理電路圖 ， 分析工作原理 ， 計算元件參數(shù) 。 1、 頻率范圍： 100Hz 1KHz； 2、 頻率控制方式：通過改變 RC時間常數(shù)； 3、

8、 輸出電壓：正弦波 VP-P5V；方波 VP-P4V；三角波 VP-P3V； 4、 波形特性：方波上升時間小于 2s；三角波非線性失真小于 2%； 正弦波諧波失真小于 5%。 要求記錄實驗結(jié)果 ， 分析波形精度 。 題目二 溫度監(jiān)測與控制電路 * 要求運用雙臂電橋、差動集成運放、滯回 比較器、繼電器等設(shè)計溫度監(jiān)測與控制電路。 設(shè)計內(nèi)容： 檢測電路中用熱敏電阻 Rt作為測溫 元件。電路能實時監(jiān)控溫度，當溫度超過設(shè)定 值（如 60 2C)時，能自動停止加熱，否則將 開始加熱。具有自動指示“加熱”與“停止” 功能。 (不設(shè)計加熱電路 ) 用單片機控制 A/D轉(zhuǎn)換和溫度顯示。 * 題目三 直流穩(wěn)壓電源

9、的設(shè)計（仿真） 要求設(shè)計一個能輸出正負 5V的直流穩(wěn)壓電源。 設(shè)計內(nèi)容： （ 1）設(shè)計一個能輸出正負 5V的直流穩(wěn)壓電源。 輸入電壓為交流 220V，最大輸出電流為 IL=500mA，穩(wěn)壓系數(shù) Sr5% ，電網(wǎng)電壓波動正 負 10%。 （ 2）測量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)； （ 3）測量直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻； 設(shè)計提示： 設(shè)計電路框圖如圖所示，穩(wěn)壓電路使 用集成電路 7805和 7905穩(wěn)壓器。 測量穩(wěn)壓系數(shù)，在負載電流為最大時，分 別測得輸入交流比 220V增大和減小 10% 的輸出 Vo，并將其中最大一個代入公式 計算 Sr， 當負載不變時， Sr=VoVI/VIVO。 測量內(nèi)阻，在輸入交流為

10、 220V，分別測 得負載電流為 0時的 Vo及負載電流為最 大值時的 IL，則 ro=VO/IL。 題目四 電機轉(zhuǎn)速測量顯示器 利用開關(guān)式霍爾傳感器作為轉(zhuǎn)速測量傳感器 測量電機轉(zhuǎn)速，并用數(shù)碼顯示器顯示出轉(zhuǎn)速值。 設(shè)計內(nèi)容： 1、使用開關(guān)式霍爾傳感器測量轉(zhuǎn)速； 2、用 555定時器構(gòu)成秒脈沖發(fā)生器； 3、用三位數(shù)碼顯示器顯示轉(zhuǎn)速； 4、測量誤差為 1轉(zhuǎn)。 5、手動清零、手動測量。 題目五 電子秤 * 設(shè)計要求： 本課程設(shè)計的電子秤，運用金屬箔式應變傳感器 構(gòu)成全橋測量電路，通過精密差動運算放大器放大 測量信號。由 51單片機控制 A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號 轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，然后把數(shù)字信號輸送到顯示

11、電路 中去顯示出測量結(jié)果。 傳感器 精密差 放 ADC0809 A/D 轉(zhuǎn)換器 8031 8155 LED 顯示器 設(shè)計的主要內(nèi)容： 1. 運用金屬箔式應變傳感器構(gòu)成全橋測量電路； 常態(tài)時應變片阻值為 350，電橋電源為 4V; 2. 設(shè)計精密差動運算放大器，放大倍數(shù)為 24。 3. 分析電路輸出電壓和標準重量的線性關(guān)系，建立 具體的數(shù)學模型，將電壓量綱（ V）改為重量綱 （ g） 。 4. 由 51單片機控制 A/D轉(zhuǎn)換電路和 LED顯示電路， 將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的測量結(jié)果顯示出來。 題目六 數(shù)字脈沖周期測量儀（仿真） 可測量的脈沖周期范圍為 1-99ms，手動控制測 量，用數(shù)碼顯示器顯示所測

12、脈沖信號的周期 題目七 可預置的定時顯示報警系統(tǒng)（仿真） 要求設(shè)計一個可預置定時時間的定時顯示報警電 路。定時時間可被任意設(shè)置，定時時間一到，電路 報警。 設(shè)計內(nèi)容： 1、設(shè)計一個可任意預置定時時間（如用撥碼開關(guān) 來預置時間，范圍： 1秒 99秒）的顯示報警系統(tǒng)。 系統(tǒng)能手動清零。 2、要求電路從預置時間開始倒計時，倒計時至 0秒 時，電路發(fā)出報警。報警聲持續(xù) 1S。 3、要求顯示計時時間。 系統(tǒng)框圖 ： 要求設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計，其信號是給定的比較穩(wěn) 定的脈沖信號。 題目八 簡易數(shù)字頻率計設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容： 1、測量信號：方波 、正弦波、三角波； 2、測量頻率范圍 : 1Hz9999Hz

13、; 3、顯示方式： 4位十進制數(shù)顯示 ; 4、時基電路由 由 555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生（當 標準時間的精度要求較高時，應通過晶體振蕩器 分頻獲得） ; 5、當被測信號的頻率超出測量范圍時，報警。 題目九 4人智力競賽搶答器 設(shè)計內(nèi)容： 1、 4名選手。各有一個搶答按鈕。 2、給主持人設(shè)置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)的清零和 搶答的開始。 3、搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，在編號顯示器 上顯示該選手編號，同時揚聲器給出音響提示。同時禁止 其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將 系統(tǒng)清零為止。 4、搶答器具有定時（ 9秒）搶答的功能。當主持人按下開 始按鈕后，要求定時器開始倒計時，

14、并用定時顯示器顯示 倒計時時間，同時揚聲器發(fā)出音響，音響持續(xù) 0.5秒。 5、參賽選手在設(shè)定的時間（ 9秒）內(nèi)搶答，搶答有效。 6、如果定時搶答時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶 答無效。系統(tǒng)揚聲器報警（音響持續(xù) 0.5秒）。 題目十 汽車尾燈控制電路設(shè)計（仿真） 要求設(shè)計一個汽車尾燈的控制電路 。 汽車尾部左 右兩側(cè)各有 3個指示燈 （ 用發(fā)光二極管模擬 ） 。 設(shè)計內(nèi)容： 1、 能手動測試尾燈的好壞 :當接通檢查鍵時 ,汽車所 有的尾燈點亮 。 2、 汽車正常運行時 ， 6個指示燈全滅 。 3、 汽車右轉(zhuǎn)彎時 ， 右側(cè) 3個指示燈按右循環(huán)順序依次 點亮 。 4、 汽車左轉(zhuǎn)彎時 ， 左側(cè) 3

15、個指示燈按左循環(huán)順序依次 點亮 。 5、 汽車剎車時 ， 所有指示燈同時閃爍 。 要求設(shè)計一個用于籃球競賽的 48秒計時器。計時時間 一到，電路報警。 設(shè)計要求： 1、設(shè)計一個 48秒計時器顯示報警系統(tǒng)。要求電路啟 動后開始倒計時，計時間隔為 1s，倒計時至 0秒時，電路 報警。報警聲持續(xù) 3S。 2、設(shè)置外部操作開關(guān)，用來控制計時器的直接清零、 啟動和暫停 /連續(xù)功能。 3、要求二位 7段顯示秒。計時時間到，顯示器不能滅 燈。 4、由 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生周期為 1s的脈 沖信號，作為計數(shù)器的時鐘脈沖。 題目十一 籃球競賽 48秒計時器（仿真） 要求設(shè)計一個鐵路和公路交叉路口的交

16、通控制器。該 交叉路口的平面位置示意圖如下圖所示： A、 B是兩個欄 桿， P1、 P2處設(shè)置兩個壓敏傳感器，用于檢測是否有火 車通過路口。（ P1、 P2點相距較遠，一列火車不會同時 壓在兩個壓敏元件上）。當有火車通過交叉路口時，欄桿 放下，禁止車輛和行人通行，當火車通過交叉路口后，欄 桿抬起，路口放行。 題目十二 交通控制器（仿真） 設(shè)計內(nèi)容： 1、當火車由東向西或由西向東通過 P1與 P2段，且 當火車的任何部分位于 P1與 P2之間時，欄桿 A、 B應同時 放下，否則 A、 B同時抬起。 2、路口設(shè)置紅、綠兩色交通燈指示燈。在欄桿 A、 B放下時，路口的紅色交通燈亮，綠色交通燈滅；當欄

17、桿 A、 B抬起時，路口的綠色交通燈亮，紅色交通燈滅。 3、在欄桿 A、 B剛抬起或剛放下時，鳴響警鈴，要求 鈴聲持續(xù) 15秒。同時用數(shù)碼顯示器顯示倒計時時間。 題目十三 數(shù)字式電容測量儀 要求設(shè)計一個數(shù)字電容測試儀。 外接電容是定時電路中的一部分 。 當外接電容的容量不同 時 ， 與定時電路所對應的時間也有所不同 ， 即 C=f(t)。 多諧 振蕩器向計數(shù)器提供計數(shù)脈沖 。 在定時時間內(nèi)進行計數(shù) ， 即時間與脈沖數(shù)目成正比 。 脈沖數(shù)目可以通過計數(shù) 、 譯碼 獲得 。 待測電容的容量大小由數(shù)碼管進行數(shù)字顯示 。 設(shè)計要求： 1、設(shè)計一個能測量電容范圍在 0.01F 100F之間的電容測試儀。

18、 2、用 3個數(shù)碼管顯示。 3、測量精度要求 10%（準確值以萬用表的 測量值為準） 題目十四 步進電機控制器的設(shè)計（仿真） 要求設(shè)計一個步進電機脈沖分配控制器。 步進電機主要由轉(zhuǎn)子和定子組 成 ， 定子上繞制了 A、 B、 C三相 線圈 。 當三相定子繞組輪流接通 驅(qū)動脈沖時 ， 產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動 ， 每次轉(zhuǎn)動的角度稱為步距 。 根據(jù)三相繞組所加脈沖的方式不 同而產(chǎn)生不同的步距 ， 其中三相 三拍方式的步距為 3 ， 三相六 拍方式為 1.5 。 根據(jù)不同的信號 頻率形成不同的轉(zhuǎn)速 。 由三相脈 沖加入的不同相序形成正轉(zhuǎn)或反 轉(zhuǎn) 。 步進電機幾個工作方式和對應的脈沖序列： 設(shè)計要求和技

19、術(shù)指標： 1、設(shè)計能實現(xiàn)三相三拍和三相六拍兩種控制的 步進電機控制器，要求能使步進電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和 反轉(zhuǎn)。 2、步進電機運行步數(shù)能夠預置，每轉(zhuǎn)一步自動 減 1，直到減到零，此時步進電機應能停止運轉(zhuǎn)。 3、設(shè)計時鐘脈沖電路，時鐘脈沖頻率范圍為： 10 1000Hz，連續(xù)調(diào)節(jié)。 步進電機控制系統(tǒng)示意圖 30秒倒計時電路 4人搶答器 常用 74系列芯片性能簡介 基本與或非邏輯電路元件 7400：四個雙輸入與非門 芯片常規(guī)定義： DIP封裝：引腳序號按逆 時針方向從 1-14，其中第 七腳為接地引腳，第十四 腳為電源引腳。 常用 74系列芯片 譯碼器 7段譯碼驅(qū)動 常用 74系列芯片 計數(shù)器 常用 74

20、系列芯片 計數(shù)器 十進制同步加 /減 二進制同步加 /減 555定時器（時基電路）是一種用途廣泛 的模擬數(shù)字混合集成電路。 1972年由西格 尼蒂克斯公司（ Signetics）研制；設(shè)計新 穎、構(gòu)思奇巧，備受電子專業(yè)設(shè)計人員和 電子愛好者青睞；它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和壓控振 蕩器等多種應用電路。 555定時器 : 典 型 的 雙 列 直 插 式 封 裝 顯示器接口設(shè)計 為了方便人們觀察和監(jiān)視電路系統(tǒng)的運 行情況，通常需要用一種顯示器作為電 路系統(tǒng)的輸出設(shè)備，用來顯示電路系統(tǒng) 的輸入鍵值、中間信息以及運算結(jié)果。 在電路應用系統(tǒng)中，常用的顯示器主要 有 LED （ L

21、ight Emitting Diode）和 LCD （液晶顯示器）。 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 LED顯示器由 8個發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同 的組合，可以用來顯示 0-9、 A-F以及小數(shù)點等 字符。有共陰和共陽兩種。 要顯示某字型應使此字型相應的字段 點亮，實際就是送一個用不同電平組 合代表的數(shù)據(jù)到數(shù)碼管。這種裝入數(shù) 碼管中顯示字型的數(shù)據(jù)稱字型碼；以 共陽數(shù)碼管為例說明： 例如，顯示“ 7”： a/b/c三字段應點亮，對應的字型 碼為 1111000B。 通常顯示代碼存放在程序存儲器的固定區(qū)域中，構(gòu) 成顯示代碼表。 7448、 7449及 COMS的 4511用于譯碼驅(qū) 動共陰 LED； 7446、 7447用于譯碼驅(qū)動共陽 LED。 若 LED七段顯示器的電源為 5V，限流電 阻可用 330，輸出電流將限制在 10mA 左右。 常用下載硬件芯片資料網(wǎng)站 *下載 Data Sheet(.pdf)