电子大赛论文一江西省大学生电子设计制作赛赛场规则.docx

江西省十七届大学生电子设计制作赛总结一 江西省大学生电子设计制作赛赛场规则1 学生入座后，先用万用表检测自已的电烙铁，是否有短路？并测试工作台电插板的电源是否正常？若有人为造成赛场停电，以0分论处。2 认真查看无器件清单与实物，元器件经竟赛委员会检测与清点，且大小器件数量达70余件（只）之多；足够参赛者选用，也必须在清单所属元件中选用。3 为了节约时间，在竟赛过程中不予“补发”、“调换”、元器件。在制作中，若确实器材不够（此总及少），可由参赛者报告监考人员后，自行到供应处购买。4 竟赛时间为七个小时，封闭式进行，不许相互商讨，要求独立完成。5 交作业时，务必将作业，参赛证及多余的器材一并装入塑料袋内，然后封好塑料袋口。6 参赛者不许在参赛作品及设计报告上暴露自己姓名及本校校名，否则以0分论处。7 为了维护赛场纪律，赛场内外有竟赛监督员巡视。       请在背面画图、电路方框图、电路原理图、简要工作原理 二 引言1江西省电子电脑大赛是由省教育厅、团省委主办，电子大赛是提供，电子爱好者的成长之路，我自从参加了电子大赛让我认识到电子的广阔，电子大赛是以理论和实践相结合，从原理到设计，让你成为未来的电子工程师，给社会培养优秀电子人才。2江西省第十七届大学生设计制作赛赛题如下现提供一批器材，请在其中选择适当的元器件，设计制作一个至少有三级变速的简单的电扇调速器，其要求是当分别数显0、1、2三个数字时，电扇相应处在失电、强电（市电电压）、弱电（小于市电电压）三档级的供电状态。由于不可能给每位参赛者提供一台电扇，只好给各位提供220伏交流40瓦的白炽灯泡及其塑壳灯头一套（供电导线从提供给作品用的电源线上剪下一段即可）。用白炽灯泡的熄、亮、暗代替电扇的失电、强电、弱电的三种状态便成为调光（调速）器要求该调光（调速）器有如下功能；白天，手动（自动控制失效）控制灯泡的供电，即每当用手按一次调光（调速）器的按键时，显示数码变动一字，对应的灯泡（或电扇）供电变化一档。晚上，自动（手动失效）控制灯泡的供电，即当调光（调速）器得电后，自行数显“012”循环往复显示的同时，对应有灯泡“失电（灯泡失亮）强电（灯光正常亮度）弱电（灯光暗淡）” 循环往复的过程，可形成“自然风“的模式。电路元件（NE555、CD4011、LM324、9013、可调电阻、晶闸管、带锁按键、继电器、保险丝、阻容件、变压器、焊锡、烙铁芯等-）三 赛题分析1 按赛题要求,白天不工作,只有用手按开关才会调光,晚上自动调光,开始从失电到强电然后到弱电,循环反复,用光控和手动去控制NE555振荡器,当NE555第4脚为高电位时,电路才会工作.按照电路要求,画出电路波形图如图(1)所示.               图1  电路波形图   通过电路工作图形画出电路方框图,如图2所示.                                                                                  图2   电路方框图 四 赛题设计 将电路分成六大模块设计，电源电路、译码驱动显示电路设计、计数编码电路、手控和光控电路、计数脉冲发生器、。电路分析如下(一) 单元电路分析 1电源电路设计市电电压通过保险丝，采用变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7809稳压输出、利用红色发光二极管指示电源电路工作状态，电路原理如图3所示。220V市点经过变压器降压，二极管路桥式整流，C4用于滤除由市电引入的高频干扰，用瓷片电容104，电容C2滤波后送入LM7809第1脚，第2脚接地，第3脚输出稳定的电压，电压为9V。C6滤除高频干扰，C3滤波得到稳定9V电压，给电路工作，红色发出二极管是电源指示灯，R11是 发光二极管的限流电阻，阻值的范围是（5101K）发光二极管的正常工作电流为10mA，如果发现发光二极管不亮，那说明你的电路有故障，你要看一下保险丝有没有坏，如果没有就检查桥式整流，检查是二极管有没有接反，重主要的是LM7809的管脚有没有接反，限流电阻也不能过大，过大发光二极管也不会亮，检修时最好用万用表，用电压法检测，这样就会很快的找到故障。图3   电源电路 2译码驱动显示电路设计CD4511是一块含BCD七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，其引脚见图4。CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码；译码输出端分别是“a-b-c-d-e-f-g”，其输出端接数码管显示，数码管每段的工作电流为10mA左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，计算方法为：（9-2）V÷10mA700；由于大赛没有700左右电阻，我们可以选用（5101K）的电阻，第3脚为测试端（LT），当LT为“0”时，输出为“8”，此端可以用来在制作时测试数码管的好坏和显示故障，第4脚为消隐端（BI）当BI为“0”时，输出全为“0”显然还可以清除锁存器内的数值。第五脚为锁存允许端（LE），第16脚接电源正极，第8脚接电源负极，根据CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本电路接高电；LE为锁存端，高电平锁存，本电路接低电平。电路如图5所示。       3计数编码电路 按题目要求循环显示“0-1-2”，而计数器CD4017是5位Johson计数器，具有10个译码输出端，需要通过IN4148编码输出，其编码电路如图6所示。当CD4017的3脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为0；当2脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为1；当4脚输出“1”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为2；当7脚输出“1”时，对计数器的复位端（15脚，高电平复位）进行复位，计数器重新开始计数；C1为复位电容，同样也可以对计数器的15脚进行复位；CP、CR、INH输入端，时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。计数/编码电路见图6。               4手控和光控电路 LM358双运放比较器，通过R1、R3、R5、R6开关组成一个运放比较器，LM358第2脚反相输入端，第3脚为同相输入端，R5和R6是组成分压电阻，R1光敏电阻常光照时电阻10K左右, 没有光照时几兆,当晚上时电阻很大,这时3脚电压比2脚高,LM358第1脚输出为高电平到了白天,光敏电阻阻值10K左右,第2脚电压是9/2=4.5V，当白天1脚输出为高电平时2脚相当于接地，R5被短路，可以调节R3的大小就可以改变3脚电压触摸开关和R5并联，当按下开关时，此时3脚电压高于2脚电压，1脚输出为1，工作指示灯亮，电路如图7所示。          5计数脉冲发生器NE555在电路中是最常见，NE555(内部有分压器比较器RS触发器输出极,放电开关构成)可以组成很多种电路，用途广阔，在这个电路是多谐振荡器，它电路简单、性能稳定，波形标准，CP输出可以驱动继电器，其最大振荡周期T为；T=0.69(R4+R8)C1 =0.69(50 000+10 000) ×0.00001F =0.3519S NE555电源电压与静态电流，NE555电路 使用电源电压为4.5V16V,当电压为15V时,静态电流约为10mA;它1脚为公共地端GID,2脚为同相输入端TR,3脚为输出端U0,4脚为总复位端MR,5脚为控制端UC,6脚为阀值输入端TH,7脚为放电端DIS,8脚为电源正极端USS.如果要改变振荡频率,可调节电位器R4, NE555第4脚接信号控制端,当4脚为低电平,电路不能工作,当4脚为高电平时,电路开始工作.用黄色发光二极管指示信号工作状态,电路如图8所示. 6 97A6调光电路双向晶闸管旧称可按硅，相当于两个单向晶闸管的反极并联而成，97A6晶闸管，最大电流可以达到1A，输出 功率为60W，双向晶闸管的结构如图所示（A）   (B)所示为小功率塑封晶闸管的外形，（B）所示，其外形有平板型、螺栓型、塑封管多种。晶闸管有三个极，第一个电极T1，第二个电极T2，控制极G，对晶闸管来说，无所谓阳极和阴极，任何一个主电极，对一个管子是阳极，对另一个管就是阴极，反过来也一样，双向晶闸管触发方式有两种，一种是调节电压、电流，另一种是用双向触发二极管。质量的判别，在识别G、T1的过程中也就检查了双向晶闸管的触发能力，如果无论怎样对T1极，G极的假设，都不能使双向晶闸管触发导通。则被测可能已损坏。在电路中R1、R2，发光二极管，组成调光电路，如果要调节灯泡亮度就可以调节R2，B1为高电平时，灯泡微亮，B2为高电平时，灯泡最亮，调节发光二极管的亮度，来改变光敏电阻的大小，来控制灯泡的亮灭。因为97A6工作在220V中，如果共地，整个电路板带电，为了安全起见，本电路通过光耦合，这样整个电路板就不会带电，但是97A6工作在市电电压中，所以要在制作过程中特别要小心，最好用黑胶布包好焊点和220V电压处。（二）     整体电路设计单元电路设计完后，可以通过方框图和电路逻辑关系，把所有单元电路组合起来，这样就是一个完整电路图，在组合过程中各单元电路确定以后，还要认真仔细的考虑他们的结构是否完整，电路要有防干扰,稳定性好,时序配合,相互匹配,等问题，本电路整体电路原理图达到了很高的要求,电路工作使用正常,如图10所示： 五电路制作与调试 比赛时间为7个小时，用两个小时的时间把题目设计好，然后画好方框图、原理图、连线图，画图时一定要注意用铅笔和尺子画图，画图一定要整齐，美观，还有5个小时，用半个小时排版，排版主要是让电路结构合理，元件整齐，也会减少跳线，这样就会减少焊接时间。在制作过程中，焊接是一项最重要的工序,它不但要求将元件焊在电路板上，而且要求焊点无虚焊，焊接可靠，焊锡适当、焊点表面无裂纹、无针孔夹渣、外表具有金属光泽，表面平整成半弓形下凹，焊料与焊件交界处平滑过度，外形以焊点为中心，均匀、成裙形拉开。确保良好的导电性能。控制焊接时间，能快就快，烙铁头应修整窄一些使焊一个点时不会碰到相邻的焊接点，焊接时间在保证润湿的情况下，尽可能短，尤其是CMOS集成电路，更能掌握好焊接时间，一般时间不能超过3秒。整个电位制作顺序是电源部分数码显示部分编码部分计数部分NE555多谐振荡器部分手控和光控电路部分调光电路部分.每做一个单元电路，都必须通电检修，电路工作正常再做下一个部分，不要全部一起做，如果出现故障既浪费时间，所以在制作过程中要一步一步往下做，这样成功率就很高，最主要认识芯片牌子，现在有很多种芯片牌子不同，芯片参数不同，它对CP脉冲很严格，还有复位电容，最好使用0.1uF电容。电路整体调试，这也是一个重要环节，我们可以通过制作顺序一步一步往下调整，电源电路是用了LM7809，用万用表检测是否有9V电压，特别是光控电路，调节要稳定，最重要调光电路，因为用市电电压供电，在制作过程中，要注意安全，如果电路共地，那整个电路板带电，为了安全起见最好不要共地，我们可以通其它电路控制，这样就可以达到稳定性好、安全性强等特点