电子设计实验.ppt
电子设计实验,实验题目（1+8选3）,实验一：键盘扫描与LCD显示实验二：多路数据采集与显示实验三：DC/DC变换器实验四：步进电机控制实验五：串行传输通信实验六：基于DDS的信号发生器实验七：交通信号灯控制器实验八：无线数据传输实验九：直流电机驱动,实验地点工程训练楼4楼407、405实验分批分大组，每大组34个小组分小组，每小组3人开放时间周六全天、周日上午下午（可以验收）周一下午、周二周四周五下午晚上（开放）周三下午（可以领用材料）,单个实验的时间安排,一个实验一般在2周内完成允许在大组内协商解决实验时间问题，自己选择时间段实验一以个人为单位验收选作实验以小组为单位检查最后的作品，并作为选拔竞赛参赛的依据,主要实验设备,PC数字万用表直流稳压电源数字双踪示波器低频信号发生器,实验用主要元器件,提供常用电子元器件MCU：STM32F103C8T6、STM32F103RBT6A/D、D/A运放,开放性自主管理模式,采用大组长负责制由大组长领用实验仪器由小组为单位领用元器件,提供的STM32实验板,STM32单片机（STM32F103C8T6/RBT6）44键盘1602 字符型LCD/5110 LCDLEDRS232串口J-Link仿真器（每个大组一个）,需要同学自学的软件,原理图绘制软件或Altium DesignerPCB工具Altium Designer MCU编程软件RealView MDK（Keil）、文档处理WordVisio,电子设计实验,各个实验设计要求,实验题目（1+8选3）,实验一：键盘扫描与LCD显示（必选）实验二：多路数据采集与显示实验三：DC/DC变换器实验四：步进电机控制实验五：串行传输通信实验六：基于DDS的信号发生器（限选）实验七：交通信号灯控制器实验八：无线数据传输实验九：直流电机驱动,实验一：键盘扫描与LCD显示,设计要求（基本）：读取4 X 4 行列式键盘上单键按下事件，在1602 LCD上第一行显示键码，第二行显示按键的次数（扩展）：当键按下每超过1.5秒，识别为重复按键（扩展）：识别双键，并且在LCD显示按键状态,实验二：多路数据采集与显示,设计要求（基本）：4路模拟信号输入，采样精度高于1%。一路温度（0100）、两路电压信号（0.2V4.5V）、一路电流信号（050mA）（基本）：对于电压、电流采样率1ksps，对于温度信号每秒2次（基本）：LCD显示或数码管显示（扩展）：提高采样精度和采样速率,实验三：DC/DC变换器,设计要求（基本）：输入9V，输出25V可调，输出功率1W，纹波50mV（基本）：输入9V，输出12V20V可调，输出功率0.5W，纹波100mV（扩展）：输出电压范围数控可调，可以用键盘设定（扩展）：显示实际的输出电压（扩展）：输出电压设定掉电保持,降压型DC/DC变换器原理示意,升压型DC/DC变换器原理示意,NCP3063,实验四：步进电机控制,设计要求（基本）：控制四相六线式步进电机的转动（四相八拍方式）（基本）：显示步进电机的转动圈数、角度和方向（扩展）：用非接触的方式实时监测步进电机的工作状态,步进电机,步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。,常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。实验中使用的是永磁式步进电机24BY 型，下图是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5 根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM 端标识为C，只要AC、A C、BC、B C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM 端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、A、B、B 轮流接地。,实验五：串行传输通信,设计要求（基本）：操作I2C器件24C04（基本）：操作OneWire器件DS18b20（基本）：双机SPI通信（基本）：通过MCU的UART与PC通信（扩展）：使用其他I2C、SPI、UART、OneWire器件（扩展）：使用USB、CAN、LVDS、LIN通信,AT24C04A是一个I2C总线接口的E2PROM，在电子系统中常常作为参数的掉电保持。I2C总线是一种常用于单片机与低速外设进行数据交换的串行总线，它仅仅使用两条信号线：SCL、SDA，一个是数据，一个是时钟，具体的总线协议可以参看I2C总线标准或者直接查看24C04A的数据手册。,DS18B20是采用OneWire（单总线）总线接口的数字温度传感器，只是用一根信号线与单片机通信，关于OneWire的具体操作协议，可以参看DS18B20的数据手册。SPI是一种同步串行总线，它往往采用4条线进行数据传输，与I2C、OneWire不同，SPI可以工作在很高的通信速率上，经常用于单片机与单片机、单片机与中高速外设的串行通信。,实验六：基于DDS的信号发生器,设计要求（基本）：使用DDS原理设计信号发生器，产生正弦信号100Hz1MHz，步进100Hz，输出幅度3V（扩展）：提高频率带宽（扩展）：输出双路正弦信号，向相位差控,实验七：交通信号灯控制器,设计要求（基本）：设计十字路口的交通灯，每个路口用三个红绿双色LED表示左转、直行、右转三个方向，每个方向用红、绿、黄三种颜色表示，自行设计控制逻辑（基本）：用键盘输入交通状态模拟道路情况（扩展）：为每个路口的红灯加两位数码管显示等待时间,本实验需要考虑MCU的I/O扩展问题，由于需要控制很多灯，需要进行I/O串行扩展以便增加MCU的I/O，同时简化信号传输线的数量。典型方案是采用外扩74HC595的方式，进行扩展。可以采用三色LED来简化灯的设计,实验八：无线数据传输,设计要求（基本）：可以使用红外或者无线的方式设计无线串口，波特率1200bps，要求传输误码每秒10Bytes（扩展）：提高波特率到9600bps（扩展）：降低误码率到每秒1Byte,对于没有做过无线发射、接收的同学，建议采用红外方式来实现本实验要求。对于采用红外方式传输的同学，用一个红外发射管加上一个一体化红外接收头，就可以简单构成一个红外传输通道。送给红外发射管的只要简单的脉冲控制，从一体化红外接收头收到的信号已经转化成普通的TTL电平信号。,不论是采用红外还是无线都势必要考虑传输误码问题，如何纠错，会决定最后的误码率。,实验X,鼓励有一定基础的同学自己设计实验题目题目可以按照历届电子设计竞赛赛题进行设计题目需要指导教师批准相关实验材料自备（可报销一定额度的发票）,
