电子技术综合实验概述.ppt

电子技术综合实验概述,电子技术综合实验是电子技术课程的实践性教学环节，既涉及到许多理论知识（设计原理与方法），又涉及到许多实践知识与技能（安装、调试与测量技术）。通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，因此它是对学生学习电子技术的综合性训练。随着电子技术的迅速发展，数字电子电路的应用日益广泛。由数字逻辑电路组成的数字控制系统、数字测量系统、数字通信系统以及数字计算机已经深入到各个领域，数字逻辑电路的设计越来越重要。因此本书主要涉及数字系统的设计。脑筋急转弯,一、电子技术课程设计的必要性与目的,实验课、课程设计和毕业实习是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。着眼于通过实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能。则是针对某一门课程的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程中所学到的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题。虽然也是一种综合性训练，但它不是针对某一门课程，而是针对本专业的要求所进行的更为全面的综合训练。,实验课,课程设计,毕业实习,一、电子技术课程设计的必要性与目的,电子技术基础是一门实践性很强的专业技术基础课，在理论学习过程中已配有一定的基础型实验。但是，这些实验受限于教学进度，局限性很大，其着眼点在于验证基本理论和加深对课堂知识的理解，难以构成完整的体系，与解决工程实际问题相差较大。因此，为了便于学生能够运用已掌握的理论知识解决实际问题，提高分析和解决问题的能力，更好地使理论与实践相结合，在学习完电子技术基础课程之后，组织学生进行一次较为完整的小型电子系统的设计与调试是非常必要的。,必要性：,一、电子技术课程设计的必要性与目的,1.课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过 课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。2.注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。,目的：,二、电子技术课程设计的基本要求,1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2、根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。,二、电子技术课程设计的基本要求,5、学会撰写课程设计总结报告。6、通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。7、在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。,三、电子电路设计的一般方法与步骤,电子电路设计的一般方法与步骤包括：总体方案的设计与选择 单元电路的选择与设计 单元电路间的连接方法 绘制总体电路草图 关键电路实验 最后绘制正式的总体电路图,四、电子技术课程设计的主要阶段,在科研和生产实践中，电子系统设计的最终目标是做出生产样机或定型产品。整个设计过程大致可分为以下几个阶段：1、方案设计 2、方案试验 3、工艺设计 4、样机制做及调试 5、总结鉴定,四、电子技术课程设计的主要阶段,1、方案设计 方案设计是根据给定的技术指标和条件，设计出完整的电路，通常把这一阶段称为“预设计”。本阶段的主要任务是准备好实验资料，包括：画出系统的逻辑框图，标出主要单元电路、数据通路、输入、输出及主要控制信号，画出单元电路的详细逻辑图和装配图，同时配以文字说明，简明解释系统的工作原理，并指出采用的某些技巧或一些巧妙假设。,四、电子技术课程设计的主要阶段,2、方案试验 对所选定的方案进行组装调试。生产实际的复杂性 电子元器件参数的分散性 设计者经验不足等,电路往往是不成熟，可能存在许多问题,电路装配,调试,发现问题,整改,再装配,再调试,不断完善“预,达到规定的技术指标,设计”方案,四、电子技术课程设计的主要阶段,3、工艺设计 工艺设计要求完成制做实验样机所必须的文件资料，包括整机结构和印刷线路板的设计等。4、样机制做及调试 在修改完善方案设计、工艺设计基础上，完成样机外壳和机架的加工、元件的组装和焊接、整机调试和指标测试等工作，最终做出符合技术指标的样机。5、总结鉴定 总结鉴定包括考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期可靠地正常工作，写出设计总结报告及产品说明书。一般只有通过技术鉴定之后才可投入试生产。,四、电子技术课程设计的主要阶段,综上所述，一个完整的电子系统的设计与制作是比较复杂的。在课程设计中，由于受时间和设备条件的限制，不可能完成所有设计环节的训练，只能选择重要环节作为课程设计的基本内容，一般选取“方案设计”、“方案试验”和“写设计总结报告”三个环节，方案试验一般只在实验室进行。有条件时，也可以加入印刷线路板的设计、制作及元件组装和焊接。通过这些基本环节的训练，达到理论联系实际的目的，逐步掌握工程设计的步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力。,五、电子技术课程设计的教学过程,1、电子技术课程设计的实现手段2、电子技术课程设计的三个阶段3、电子技术课程设计总结报告的编写 格式 4、电子技术课程设计的成绩评定,五、电子技术课程设计的教学过程,1、电子技术课程设计的实现手段 在教师指导下，学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。书中给出了8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其一。这些题目都可在Multisim软件平台上设计、仿真和实现。也可在面包板上设计实现，但材料的使用量和消耗量很大，成本很高。,五、电子技术课程设计的教学过程,2、电子技术课程设计的三个阶段（1）设计与计算 学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。（2）安装与调试 预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。（3）撰写设计总结报告 设计总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。,五、电子技术课程设计的教学过程,3、电子技术课程设计总结报告的编写格式（1）课题名称、时间、班级、姓名、指导人；（2）设计任务和要求；（3）方案选择与论证；（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等；（5）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；（6）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。设计报告要求Word文档，图文并茂，用A4纸打印。,五、电子技术课程设计的教学过程,4、电子技术课程设计的成绩评定（1）设计方案的正确性与合理性；（2）实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；（3）总结报告；（4）答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；（5）设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。,综合评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。,设计报告封面格式,设计报告目录和内容,目 录一、综合实验的目的与要求 1、正文为宋体，五号字 行间距为21 1.1-1.2-二、综合实验正文 1、正文为宋体，五号字 行间距为21 1.1-1.2-三、综合实验的总结或结论 1、正文为宋体，五号字 行间距为21 1.1-1.2-四、参考文献 1 作者1,作者2 书名.出版单位,版本.出版日期附录（设计流程图、程序、表格、数据等）,六、数字电子技术课程设计的题目,课题一 移位寄存器型彩灯控制器课题二 智力竞赛抢答器课题三 电子拔河游戏机课题四 交通信号灯控制器课题五 数字电子钟课题六 电子密码锁课题七 电子秒表课题八 数字电子钟的设计、安装与调试,课题五 数字电子钟,电子钟根据显示方式不同，分为:指针式电子钟：指针式电子钟采用机械传动带动指针显示；数字式电子钟：数字电子钟是一种高精度的计时工具，它采用了集成电路和石英技术，因此走时精度高，稳定性能好，使用方便，且不需要经常调校。数字式电子钟是采用译码电路驱动数码显示器件，以数字形式显示。这些译码显示器件，利用集成技术可以做的非常小巧，也可以另加一定的驱动电路，推动霓红灯或白炽灯显示系统，制做成大型电子钟表。因此，数字式电子钟用途非常广泛。,课题五 数字电子钟,一、设计任务与要求二、给定条件及所需器件三、总体方案设计四、实验电路的布线五、实验电路的调试六、调试报告,一、设计任务与要求,1、设计一个能直接显示时、分、秒的数字 电子钟。小时可采用十二进制也可采用二 十四进制。2、设计校“时”、校“分”控制电路。3、设计24小时整点报时控制电路，要求从 59分50秒开始，每2秒钟响一声，共响 5次；每响一次声音持续0.5秒。,二、给定条件及所需器件,1、稳压电源2、二-十进制同步计数器、二-十进制七段译码器、七段LED数码管3、二输入与非门、六输入与非门、反相器4、石英晶振f=100KHz5、电阻、电容6、导线、面包板、镊子、万用表、剥线钳等,三、总体方案设计,数字式电子钟的基本功能是能够实现时、分、秒的正确计时，计时单位为1秒。因此，首先必须有计时显示电路和秒脉冲产生电路。其次，接通电源或时钟走时出现误差时，需要进行时间校准，因此应有校时控制电路。另外，要求数字钟能够自动整点报时，还应有整点报时控制电路。若还需要其它功能，相应的还要有一些控制电路。综上所述，数字式电子钟应由三大部分组成：计时显示电路 秒脉冲产生电路 控制电路 其结构框图如图所示：,三、总体方案设计,1、秒脉冲发生器（1）振荡器：用来产生时间标准信号的。由于数字钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及其稳定性，所以一般采用石英晶体振荡器。振荡频率高，精度高；但频率高，分频级数增多，所以要综合考虑。采用f=100KHz的晶振。,三、总体方案设计,1、秒脉冲发生器（2）分频器：石英晶体振荡器产生f=100KHz的频率，不能用于计时，需要将其分频为1Hz的信号，若采用十进制计数器对其分频，需要五级。,三、总体方案设计,2、计数器的组成 每天24小时、每小时60分、每分钟60秒，因此设定“时”“分”“秒”计数器。分、秒计数器为60进制，“逢60进1”；时计数器为24进制，“逢24进1”如果仍采用74LS160，每个计数器都需要两片。,三、总体方案设计,3、显示器及显示译码器（1）显示器：共阳极数码管 共阴极数码管（2）显示译码器 共阳极译码器74LS247 共阴极译码器74LS248 74LS247是集电极开路输出结构，输出必须接电阻；74LS248内部有上拉电阻，输出不用接电阻。,三、总体方案设计,4、整点报时电路 要求从59分50秒开始，每2秒钟响一声，共响5次；每响一次声音持续0.5秒。由此可知，报时电路由两部分组成：振荡电路+蜂鸣器 控制电路（1）振荡电路 人类耳朵所能听到的声音频率为2000Hz以下，因此选用几百Hz的信号作报时信号。用555定时器来实现，通过调节接在5脚上的电位器，改变555定时器的输出频率。,三、总体方案设计,4、整点报时电路（2）控制电路+蜂鸣器,当分为59计数代码为0101，1001，秒十位为5时代码为0101，控制电路工作。G1=0,G2=1，秒脉冲通过G3，作为D触发器的CP，D触发器接成T触发器，对秒脉冲进行二分频，Q的输出波形为：,三、总体方案设计,5、校时电路的设计 校时是人为干预时钟的工作。校时电路可以对时、分进行校时。,拨动开关，把对时秒脉冲直接送到“分”“时”计数器中，分时就自动按秒的频率计数，可以快速调准。在校“分”时，当计满60时会自动向时进位。,四、实验电路的布线,电路设计完成后，可以在仿真软件上构建电路，也可以在面包板上搭接电路。电路仿真材料的使用量和消耗量小，成本低；但在面包板上实现是必要的。在面包板上实现就涉及到布线问题：1、检查 2、芯片的放置 3、布线规则 4、整体布局 5、布线检查 6、电路调试 7、注意时序电路的时序关系,四、实验电路的布线,1、通过外观和通电检查各芯片及元器件功能是否完好。2、芯片的放置。数字电路中所用芯片大多是双到直插式的，使用时注意以下几点：（1）在同一面包板上，所有的芯片朝向应一致，禁止出现反插。（2）对于首次使用的芯片，引脚稍向外偏。使用前用合适的工具齐根轻轻地整成平行。（3）插芯片时，应放平且均匀用力插入孔中，防止个别引脚未插入而弯曲。（4）拨出芯片时，使用起拔器或小改锥在左右两侧轮流轻撬，平行起出。（5）对于集成电路中不用的输入端，必须接到一个无效电平上去。（6）不用输出端悬空即可,四、实验电路的布线,3、布线规则（1）一般用直径为0.5mm的单股圆导线。（2）导线的颜色可按用途分类。（3）面包板上边孔用作+5V，下边孔用作地线。（4）导线的预处理：用剪刀剪成斜面，既便于线头插入，又可防止划伤面包板内部簧片。然后用剥线钳剥线，禁止用剪刀环割。（5）布线时，导线应紧贴板面，禁止飞线；导线转角应成90度，导线应在片子周围走，不得从片上跨越；电源线应分在两侧，必要时应加电源去耦电路，消除干扰信号；芯片的电源端就近连接；插线时应尽量不要遮盖插孔。（6）掌握连线顺序。通常是先连短线，后连长线，或先连不易连接的线，使已经连好的线不影响下一步的布线。特别要注意连好各集成器件的地线和电源线，否则会损坏器件。因此，应先用短线接好各器件的地线和电源线，并用万用表测量，以保证整个电路的地线、电源线畅通无阻。,四、实验电路的布线,4、整体布局（1）芯片及大型元件布置应疏密得当，使用方便。（2）考虑布线的密度，预留空位。（3）适当调整芯片的相对位置，可使布线合理，尽量减少布线的根数。（4）走线必须清楚，信号流向明晰，易于检查。5、布线检查 当一个单元电路布线完成后，就进行局部检查，以便及时发现故障并排除。检查时，可用万用表的欧姆档直接测量芯片引脚的通与不通。,五、实验电路的调试,搭接工作完成后，做一次系统的检查，如果各部分连线正确，方可接通电源，进行调试。调试时应先对子系统调试，子系统调试成功，再进行子系统之间的连接和调试。调试中如果发现实验现象与设计要求不符合，可从简单部分或某一个预知特性的点开始，逐级进行查找，逐步缩小故障可能存在的范围，直到查出故障点并排除，使之达到预定的目的。,要十分注意时序电路的时序关系，弄清哪些是上升沿触发，哪些是下降沿触发，同时要注意时序电路的初始状态和自启动特性。,六、调试报告,（1）课题名称；（2）设计任务和要求；（3）方案选择与论证；（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等；（5）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；（6）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。,