《电子设计基础》课程报告变调警笛电路设计.doc

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1、电子设计基础课程报告设计题目：变调警笛电路设计学生班级：通信1303学生学号：学生姓名： 指导教师： 黎 恒时 间：2015.7.2西南科技大学 信息工程学院实验一 基于Protel的电路图编辑一、实验目的1. 了解Protel 99SE的功能。2. 了解库文件中常用的元器件的位置及功能。3. 了解常用元器件的属性、封装等信息。4. 掌握Protel 99SE绘制电路原理图的基本步骤。二、实验内容本次实验设计采用在Protel 99SE的平台下来设计相关的电路原理图以及PCB设计；因为Protel 99SE是一款稳定、小巧、功能强大的电脑PCB设计软件，在Windows2000/xp下均能完美

2、运行，另外它的功能也比较全面设计流程很清晰明了；因此采用在该平台下设计是一个很好的选择。实验要求发光二极管按照“渐亮渐灭渐亮”的方式进行闪烁，系统的核心器件为运算放大器U1A和U1B（同一双运放集成器件U1内部的两个运算放大器单元）。同时采用“退耦电容”的方式来滤除经电源连接线传至电路的高频噪声。实验步骤包括：（1）了解涉及到的元器件：电阻器、电解电容、运算放大器、无电性电容、接插件、发光二极管、晶体管、电源、地线。（2）加载库文件，在库文件中找到对应的元器件。（3）在原理图绘图窗口中对元件进行调整及属性修改，并对元器件进行封装。（4）对已经布局好的元件进行电气连接、电气节电放置以及布置电源和

3、地线。（5）最后进行绘制总线、放置总线分支、放置网络标号。电路原理图：三、实验总结这是我们第一次通过Protel 99 SE来绘制简单的电路原理图，第一次接触这个软件感觉还有一点陌生，在做实验时暴露了很多的问题，比如对于一些基本的操作或者在浏览器件时还不是很熟悉这些操作；不过在老师讲解了一遍以后，在对于简单原理图的绘制时就显得要稍微轻松一点；总的来说这次试验是很有意义的，又让我们了解一种新的工具，在对于将来的工作经验上有了一定的积累。实验日期：2015年3月20日 实验时间：18：0020：35座位编号： 16 指导教师： 曹文 实验二 电路PCB版简介一、实验目的：1、了解电子电路仿真软件M

4、ultisim的基本应用；2、了解电子电路设计软件Protel的电路图编辑基本应用；3、了解电子电路设计软件Protel的PCB编辑基本应用。二、实验内容：、新建PCB文件：单击主菜单【File】-【New】选项，出现【New Document】窗口，双击【PCB Document】图标，创建一个空白的PCB设计文件；双击新建的PCB文件进入PCB编辑状态的工作界面；、PCB前期准备工作：）覆铜板，）工作层面的设置：【】、【】、【】，）尺寸单位，）库文件的加载，）设置布线区域，）定义设计规则；、元器件调入：）先导入网络表再导入网络窗口中弹出选择窗口，如果网络表不在当前文件夹，可单击【】从其他路

5、径找出来，）直接使用网络表更新的原理图，）元器件的布局，）布局的手工调整；、通过以上操作得出的版如下图所示：Pcb原理图：顶层：底层：丝印层：三、实验小结：本次试验操作的步骤还非常多，并且protel99se软件在编辑原理图时很难操作，特别是对元器件进行封装的时候，由于对封装信息不了解，生成了很多错误。在那里花费了很长的时间，很容易就跟不上老师的节奏。实验日期：2015年4月3日 实验时间：18：0020：35座位编号： 16 指导教师： 曹文 实验三 基于Multisim软件电路的设计与仿真一、实验目的1.了解电子电路仿真软件Multisim的基本应用；2.初步掌握Multisim基本方法和

6、技术；二、实验内容1回顾并熟悉Multisim仿真软件。2了解仿真软件的基本界面。3. 熟悉快捷工具栏。4熟悉仿真元器件库并进行操作：（1）库元器件的调用。（2）元器件的放置及调整。（3）元器件参数的设置。（4）元器件的连续放置。5. 了解虚拟仪器库。（1）虚拟示波器。（2）虚拟逻辑分析仪。（3）虚拟万用表。6模拟电路的仿真：（1）仿真电路的电气连线。（2）电源与信号源的使用。（3）调用虚拟示波器。原理图与仿真如下图所示：三、实验总结：这次试验使用的是数模仿真软件Multisim，对于这个软件我很早就接触过了，所以此次试验完成起来非常轻松，老师也给了我们足够多的时间，这次试验相对于前两次实验来

7、说还是更简单的。实验日期：2015年4月17日 实验时间：18：0020：35座位编号： 16 指导教师： 胥磊 实验四 电子元器件测试与焊接工艺训练一、 实验目的1.初步掌握电路装配的基本方法和要求；2.熟悉焊接工艺；3.掌握电路调试的基本步骤与技巧。二、 实验内容1认识各种电子元器件：（1）阻抗元件的参数标称值、标注方法（直标法、色标法、数码法）。（2）电位器的主要技术指标、分类、合理选用及质量判断。（3）电容器主要技术指标、分类、合理选用及检测。（4）电感器基本参数、选择使用。（5）变压器的主要参数、检测。2.电路焊接工艺：（1）知道焊接分类（熔焊、压焊、干焊）（2）锡焊原理：浸润是发生

8、在固体表面和液体之间的一种物理现象。（3）锡焊条件：焊件必须具有良好的焊性，焊件表面必须保持清洁，使用合适的助焊剂，焊件加热温度适当，适当的焊接时间。（4）助焊剂：助焊剂的熔点应低于焊料，表面张力、粘度、密度应小于焊料，助焊剂的残渣容易清楚，助焊剂不应腐蚀母材，助焊剂不应产生有害气体和刺激性气味。（5）焊接工具：电烙铁；辅助工具：钳子、镊子、螺钉旋具。3.手工焊接：明白手工焊接的操作姿势，了解手工焊接的基本步骤，焊点质量分析；4.学会手工拆焊。三、实验总结：通过这次实验课，我初步掌握了焊接的方法。虽然焊接出来的产品很粗糙，面相很是丑陋，而且浪费了很多材料。经过反复训练，逐渐找到了一些感觉，作品

9、也美观不少。焊接训练要求注意安全，多操作，和其他实验比较起来，这次试验比较有趣，因为是实际操作，边操作边学习，乐在其中。实验日期：2015年5月8日 实验时间：18：0020：35座位编号： 14 指导教师： 黎恒 实验五 电子产品的装配与测试一、实验目的1.初步掌握电路装配的基本方法和要求；2.掌握电路调试的基本技巧及步骤。二、实验内容1.元器件的插装：（1）卧式插装（将元器件水平的贴近的底层），（2）立式插撞（竖直的插入），（3）横向插装（垂直插入后再将其水平倒置），（4）混合式插装；2.集成电路的插装。3.重型元器件的插装。4.插装前的准备工作：（1）元器件的型号、参数检测。（2）元器件

10、的质量检测。（3）元器件的引脚可焊性检测。（4）元器件的整形。5.焊接一个小型电路；6电路调试基本步骤：（1）预检查。（2）通电测试。7.LED闪烁灯思考题回答如下：（1）Uia及其外围元件构成电压比较器电路单元；（2）Uib及其外围元件构成电压跟随器电路单元；（3）R1起到一个稳压限流的作用，R2形成一个偏置电阻；（4）T1的作用是实现电流的放大；（5）C2起到一个平衡电压的作用；（6）R4能够稳定输入电压；（7）LED等不会再正常工作，因为交换后T1不能再放大电流。三、实验总结：这次试验是本学期本门课最后一次实验了，按照老师的要求与相关原理图，我们连接出来一个实物后，之后再到老师那里进行了

11、测试。比起上一次焊接电阻，这一次算是第一次正式焊接原件，由于有了上次焊接工艺训练的基础，这次试验基本是很简单的，只要在焊接过程中没有误操作，LED灯都会闪烁。本次试验让我们真切的体会了成功的乐趣，也让我学会了如何排除问题，找到失败的真正原因。本次实验用到的工具-万用表，这个基本的仪器，可以帮助我们排除很多电路的问题。本次试验算得上一次真正的实践课了，让我们获益良多。实验日期：2015年5月22日 实验时间：18：0020：35座位编号： 14 指导教师： 黎恒 课程设计报告 一、 设计课题 1.题目：变调警笛电路设计2.基本要求：1).系统能够驱动扬声器发出类似警笛的变调声响（用虚拟示波器可以

12、观察到频率变化情况），例如从200500Hz扫频。2).扫频控制信号须自行产生。扩展要求：扫频控制信号波形可实现正弦波、三角波和矩形波，并通过一只按钮开关控制切换。二、 设计内容3.题目分析：本课题主要是要产生一个有规律频率变化的电路。因此我们需要设计一个能产生高低频率的电路，可以用两片555定时器解决。4.方案选择可用第一片555定时器产生一个方波信号，用来切换频率，作为第二片555定时器的5号引脚的输入信号。当第一片555输出高电平的时候，频率就会变低。第二个波形频率变化的时候，就是第一个波形电平切换的时候。因此第二片555定时器的3脚产生一个频率不断变化的信号。5.主要元器件介绍元器件：

13、555定时器芯片，二极管，电阻，电容。 555定时器简介555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压 范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图所示：555定时器的功能555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放

14、电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端TR。3脚：输出端Vo4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不

15、工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：高触发端TH。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表61示。表61 555定时器的功能表555功能表如下：555的应用：555定时器

16、（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；如右图，振荡周期： T=0.7（R1+2R2）C2（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。6.电路设计与计算555定时器单稳态触发器555构成单稳态触发器（上图）由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电

17、平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见下图。暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小。Tw=1.1RC通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动

18、小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。多谐振荡器：多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCCR1R2C地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为CR2T地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3

19、时（TH、端电平小于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2输出低电平时间T=R2Cln2振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2输出方波的占空比 为A多谐振荡电路 B.工作波形7.总电路设计及PCBMultisim电路仿真：示波器波形如下：PCB原理图：Pcb布线后效果图：顶层：丝印层：底层：三、 设计体会通过此次课程设计，我更加扎实的掌握了有关数字电路方面的知识，掌握了555定时器的原理和使用方法，以及了解数字逻辑芯片的结构和作用，同时掌握Multisim软件的使用方法。原理图设计最基本的要求是正确性，

20、其次是布局合理，最后是在正确性和布局合理的前提下力求美观。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。并且通过这次设计，我也明白了，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。四、 参考资料555定时器百度百科电子设计基础曹文 主编数字电子技术基础第五版附件报告及课程设计评分表（参考）1.综 合 评 分 表平时成绩（10分）实验成绩（20分）电路实训（20分）课程报告（30分）答辩成绩（20分）总分（100分）2.课程设计报告评分表项 目分值得分备 注选题难度等级5由命题教师给定系统设计思想、原理及深度2扩展部分电路设计部分内容阐述及参数计算3过程详细仿真及分析5仿真波形、关键点捕捉电路原理图绘制及规范2端口、IC利用率PCB图元件布局3幅面尺寸，布局规整、紧凑PCB图完成效果5线宽、安全间距、布通率仿真图、原理图、PCB图打印质量5白底、无栅格合 计30