硬件電路課設(shè)

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1、 目錄 第一章 直流穩(wěn)壓電源…………………………………………………………2 摘要………………………………………………………………………………….2 1．設(shè)計(jì)目的…………………………………………………...................................2 2．所需元器件………...............................................................................................2 3.電路的工作原理……………………………………

2、………..............................2--4 4.測(cè)量數(shù)據(jù)……………………………………………..............................................4 5.安裝與調(diào)試……………………………………………..........................................5 6.心得體會(huì)……………………………………………..............................................5 第二章 聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)……………………………………………................6 1

3、．設(shè)計(jì)目的……………………………………………............................................6 2．所需元器件……………………………………………........................................6 3.電路的工作原理……………………………………………...............................7--8 4.測(cè)量數(shù)據(jù)……………………………………………...........................................8--9 5.心得體會(huì)……………………………………………......

4、.........................................9 第三章 九 路 搶 答 器……………………………………………...............10 1．設(shè)計(jì)目的……………………………………………...........................................10 2．所需元器件…………………………………………….......................................10 3.電路的工作原理……………………………………………............................10--12 4.測(cè)量數(shù)據(jù)……

5、………………………………………........................................12--13 5.心得體會(huì)……………………………………………..............................................14 參考文獻(xiàn)……………………………………………..............................................14 1 第一章 直流穩(wěn)壓電源 摘要： 本直流穩(wěn)壓電源是根據(jù)模擬電子技術(shù)的知識(shí)設(shè)計(jì)而成，用來(lái)測(cè)量直流電壓，測(cè)量范圍為0～+12V。直流穩(wěn)壓是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或溫

6、度負(fù)載改變時(shí)，能保證輸出電壓基本不變的電源。其電源電路包括電源變壓器，直流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路四個(gè)環(huán)節(jié)。 關(guān)鍵詞：直流 電源 整流 濾波 穩(wěn)壓 一．設(shè)計(jì)目的 1.學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。 2.掌握直流穩(wěn)壓電源有關(guān)參數(shù)的測(cè)試方法。 3.理解直流穩(wěn)壓電源的工作原理，以及電路的各個(gè)極點(diǎn)的工作狀態(tài)。 二．所需元器件 (1) 12V變壓器一個(gè)帶插頭，電路面包板一個(gè) (2)電容：2200uF一個(gè)，470uF一個(gè)，10uF一個(gè)，瓷片電容104的二個(gè),LM317一個(gè),220Ω電阻一個(gè),1KΩ電阻二個(gè),4.7KΩ電位器一個(gè),1N4007型號(hào)二極管4個(gè) ，1N4148型號(hào)二極管2

7、個(gè)，LED燈二個(gè)，鱷魚(yú)夾一對(duì)，導(dǎo)線若干根。 三．電路的工作原理 220V市電經(jīng)變壓器變壓(降壓)、二極管橋式整流、電容C1濾波后送人LM317第3腳(輸入端)，第2腳輸出穩(wěn)定的直流電壓。第1腳為調(diào)整端，調(diào)整端與輸出端之間為1.25V的基準(zhǔn)電壓。為了保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R2阻值應(yīng)小于240Ω。為了使輸出電壓可調(diào)，調(diào)整端與地之間接可變電阻器R3，改變R3阻值即可改變輸出電壓。 2 C2用于濾除由市電引入的高頻干擾，選用瓷介電容器。C1 (2200uF)組成電容濾波電路，C3(0.1μF)用于旁路基準(zhǔn)電壓的紋波電壓，提高穩(wěn)壓電源的紋波抑制性能。在使用中，若負(fù)載為500-5000P

8、F的容性負(fù)載，穩(wěn)壓器的輸出端會(huì)發(fā)生自激現(xiàn)象，電解電容器C4(4700μF)正是為此而設(shè)，再則可進(jìn)一步改善輸出電壓的紋波。D5、D6是保護(hù)二極管，若輸入端發(fā)生短路，C4的放電電流會(huì)反向流LM317，有可能被沖擊損壞，D5的接人可旁路反向沖擊電流，使LM317得到保護(hù)。同理若輸出端短路，C3上的放電電流被D6短路起到保護(hù)作用。圖中的R1與LED1為工作指示，當(dāng)電源線插上市電插座后，若變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓正常時(shí)，發(fā)光二極管LED1發(fā)光，R2為L(zhǎng)ED1的限流電阻。發(fā)光二極管LED2也為工作指示的作用。 直流穩(wěn)壓電源主要由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。 1．電源變壓

9、器：將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次?jí)電壓較小。 2．整流電路：將變壓器次級(jí)交流電壓變成單向的直流電壓，它包含直流成份和許多諧波分量。 3．濾波電路：濾除脈動(dòng)電壓中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化而變化。 3 4．穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化時(shí)，保持輸出 直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標(biāo)。 直流穩(wěn)壓電源電路圖 四．測(cè)量數(shù)據(jù) 1.變壓器副邊電壓U2=12.16V 2.整流濾波后的電壓Uc=1

10、3.32V 3.輸出電壓U0的調(diào)節(jié)范圍 1.25V～11.96V 4.電源內(nèi)阻 RS=△U/△I=(5.08-4.89)V/(51.9-43.1)mA=21.59Ω 5.紋波電壓（或示波器或交流毫伏表） 4.36mV 4 五．安裝與調(diào)試 經(jīng)過(guò)電路板的設(shè)計(jì)、元件的安裝、焊接的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可以自行按電路要求進(jìn)行制作。 找一塊單面敷銅板，把所有元件(二極管與電阻器為臥式)及變壓器都設(shè)計(jì)、安裝在這塊板上，LM317外配散熱器使用，注意散熱器要放在電路板邊沿或放在離其他元件較遠(yuǎn)的版面上，可調(diào)電阻器也要方便調(diào)節(jié)。待所有元件焊接

11、好之后，再將變壓器的引線頭及電源線接頭從印制板正面穿過(guò)板再在焊盤一面焊接在電路板上。 檢查元器件焊接無(wú)誤后，用萬(wàn)用表電阻RX10檔測(cè)試電源輸出正、負(fù)端間電阻值，應(yīng)有幾十至幾百Ω阻值(不能為0)。此后可將變壓器的電源線插頭插入220V的交流電源插座上，印制板上發(fā)光管發(fā)亮，表明電源接通。再用萬(wàn)用表直流電壓檔接在電源輸出正、負(fù)端上，調(diào)節(jié)可變電阻器，用萬(wàn)用表測(cè)電源輸出電壓應(yīng)隨之可變，即制作結(jié)束。 六．心得體會(huì) 通過(guò)本次實(shí)踐電路設(shè)計(jì)，掌握了直流穩(wěn)壓電源的電子電路的設(shè)計(jì)與制作，使我學(xué)會(huì)了如何去檢查電路中的錯(cuò)誤。在接電路的過(guò)程中要仔細(xì)并且得有耐心，在檢查錯(cuò)誤時(shí)要更耐心。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，應(yīng)

12、保持冷靜，要有條理，遇問(wèn)題時(shí)要聯(lián)系書(shū)本知識(shí)積極思考，同時(shí)記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣才能在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。通過(guò)這次課程實(shí)踐設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了焊接能力和檢查線路錯(cuò)誤的能力，同時(shí)大大加強(qiáng)了我的 5 動(dòng)手實(shí)踐能力。在老師的細(xì)心地指導(dǎo)下，及在同學(xué)的幫助下，使我順利的完成本次課程實(shí)踐設(shè)計(jì)。 第二章 聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān) 一．設(shè)計(jì)目的 1.學(xué)會(huì)選擇電路元器件參數(shù)。 2.更加深刻理解聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的工作原理，以及電路中數(shù)據(jù)的測(cè)試。 3.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 二．所需元器件 CD4011一個(gè)，瓷片電容104，103各一個(gè)，電解電容10uF一個(gè)，電阻200K二

13、個(gè)，10K一個(gè)，1M二個(gè)，4.7K一個(gè)，200Ω一個(gè)，光敏電阻一個(gè)，1N4148二極管二個(gè)，LED發(fā)光二極管一個(gè)，9013三極管一個(gè)，麥克風(fēng)一個(gè)。 6 三．電路的工作原理 聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的電路原理圖見(jiàn)圖所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門D 1～ D4，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高。 顧名思義，聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)就是用聲音來(lái)控制開(kāi)關(guān)的“開(kāi)啟"，若干分鐘后延時(shí)開(kāi)關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉"。因此，整個(gè)電路的功能就是將聲音信號(hào)處理后，變?yōu)殡娮娱_(kāi)關(guān)的開(kāi)動(dòng)作。明確了電路的信號(hào)流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元。

14、聲音信號(hào)(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為了使聲光控開(kāi)關(guān)在白天開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，即燈不亮，由光敏電阻RL等元件組成光控電路，R3和RL組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí)，光敏電阻的阻值很大，RL兩端的電壓高，即為高電平間，改變C3的值，可改變延時(shí)時(shí)間，滿足不同目的。D3和D4構(gòu)成兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形。當(dāng)C3充電到一定電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)與非門D3、D4后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通，電子開(kāi)關(guān)閉合；C 3充滿電后，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，完成一次完整的電子開(kāi)關(guān)由開(kāi)到關(guān)的過(guò)程。 7 聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)的

15、電路圖 四．測(cè)量數(shù)據(jù) 1.發(fā)光管工作電流測(cè)量IF=9.22mA 2.延時(shí)時(shí)間的測(cè)量及計(jì)算 測(cè)量值:t=0.4s 計(jì)算值:t=RC=0.37s 8 3.與非門輸出高低電平值 與非門 D1 D2 D3 D4 電平值 4.97～3.32V 4.97～1.43V 4.96～3.53V 0～3.13V 4.光控，聲控，觸摸靈敏度的調(diào)整 光控 聲控 觸摸 2.16～2.58V 0.05～0.85V 0.02～0.40V 五．心得體會(huì) 在老師的細(xì)心地指導(dǎo)下，及在同學(xué)的幫助下，使我順利的完成本次

16、課程實(shí)踐電路設(shè)計(jì) 在實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，應(yīng)保持冷靜，要有條理，遇問(wèn)題時(shí)要聯(lián)系書(shū)本知識(shí)積極思考，同時(shí)記錄好實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，這樣才能在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。通過(guò)這次實(shí)踐電路設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多同時(shí)大大加強(qiáng)了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。 9 第三章 九 路 搶 答 器 一．設(shè)計(jì)目的 (1). 掌握九路數(shù)顯搶答器組合，各單元電路的作用、譯碼器、顯示器的邏輯功能； (2). 學(xué)會(huì)九路數(shù)顯搶答器的電器原理圖； (3). 掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的完成簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的安裝與焊接； 二．所需元器件 （1）CD4511一個(gè)，5V共陰數(shù)碼管 1個(gè)，NE555定時(shí)器 1個(gè)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)10個(gè)

17、，蜂鳴器一個(gè)。 （2）10kΩ電阻 7個(gè)，1kΩ電阻2個(gè)，2kΩ電阻 1個(gè)，100kΩ電阻 1個(gè)，300Ω電阻 7個(gè)，100kΩ電位器1個(gè)，100μF電解電容 1個(gè)，0.01μF瓷片電容 1個(gè)，0.1μF瓷片電容 1個(gè)，1N4148二極管17個(gè)，9014三極管2個(gè)，導(dǎo)線若干。 三．搶答器工作原理 優(yōu)先表決電路時(shí)用來(lái)判斷哪一個(gè)預(yù)定狀態(tài)優(yōu)先發(fā)生電路，如判斷賽者誰(shuí)先達(dá)到終點(diǎn)，智力競(jìng)賽中誰(shuí)先搶答等。該電路時(shí)用4D觸發(fā)器和非門組成的，CP脈沖電路由555電路提供，按鈕為搶答人按鈕，APACE按鈕為主持人復(fù)位按鈕。當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)，F(xiàn)DSA均為低電平， 這時(shí)觸發(fā)器CP端呂然有連續(xù)脈沖輸入，但CD451

18、1的輸出端均為 10 零，數(shù)碼管不亮，蜂鳴器輸入端為低電平，所以不響。當(dāng)有人搶答時(shí)， 例如D鍵被按下時(shí)，在CP脈沖作用下，Q1立變?yōu)?，數(shù)碼管被點(diǎn)亮，同時(shí)4與非門輸出端為高電平，蜂鳴器發(fā)聲，在經(jīng)反向后，控制從555來(lái)的脈沖平能再作用到觸發(fā)器，即使其他搶答者按下按鈕也將不起作用。主持人可能通過(guò)按鈕SPACE,使電路恢復(fù)正常狀態(tài)，并為下一次搶答作好準(zhǔn)備。 CD4511的工作原理：雙列直插16腳分裝，它將BCD標(biāo)準(zhǔn)代碼變換成驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管所需的信號(hào)。其中四線A~D為BCD碼輸入端。高電平有效。A為低位輸入端，D為高位端。七段a~g輸出高電平以驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管發(fā)光。LE為鎖存控制端，高點(diǎn)平

19、時(shí)能夠鎖存輸入的BCD碼。LT為燈測(cè)試反相控制端，BI為消隱反相控制端。 搶答器的核心電路圖（1） 搶答器訊響電路圖（2） 四．測(cè)量數(shù)據(jù) 1.鎖存信號(hào)的變化:0.10～3.12V 2.按下復(fù)位鍵，復(fù)位信號(hào)的變化: 0～4.96V 3.報(bào)警電路，NE555的3腳輸出信號(hào)波形，頻率，如何調(diào)節(jié)頻率 答：調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)頻率。 12 NE555的3腳輸出信號(hào)波形 4.分別按下各搶答按鈕，CD4511的DCBA各引腳電位值的變化 電位值 D(V) C(V) B(V) A(V)

20、 1 0 0 0 4.45 2 0 0 4.45 0 3 0 0 4.44 4.43 4 0 4.44 0 0 5 0 4.43 0 4.42 6 0 4.43 4.42 0 7 0 4.43 4.42 4.40 8 4.42 0 0 0 9 4.43 0 0 4.42 13 五．心得體會(huì) 對(duì)自己的動(dòng)手能力是個(gè)很大的鍛煉。在實(shí)踐中，我鍛煉了自己動(dòng)手技巧，提高了自己解決問(wèn)題的能力。比如在焊接芯片時(shí)，怎樣把那么多腳分開(kāi)焊接對(duì)我們來(lái)說(shuō)是個(gè)難題，可是經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后，我們做到了。雖然在實(shí)習(xí)中會(huì)遇到難題，但是從中我學(xué)到了很多，使自己的動(dòng)手能力也有所提高，我想在以后的理論學(xué)習(xí)中我就能夠明白自己的學(xué)習(xí)方向，增進(jìn)專業(yè)知識(shí)的強(qiáng)化。 耐心細(xì)致、冷靜有序。檢測(cè)按步驟進(jìn)行，一般由后級(jí)向前級(jí)檢查，先判斷故障位置（信號(hào)注入法），再查找故障點(diǎn)（電位法），循序漸進(jìn)，排除故障。 參考文獻(xiàn) [1] 陳永真 陳之勃. 硬件電路設(shè)計(jì)精解. 電子工業(yè)出版社,2009 [2] 童詩(shī)白 華成英.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].高等教育出版社，2011 14