《电子课程设计》PPT课件.ppt

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1、电子技术课程设计,授课教师：薛亚茹 姜珊,Tel:89731868(o)（薛亚茹）（姜珊）办公室：地质楼420室,课程安排,上课时间：11年12月26日12年1月6日（节假日除外）地点：3-503机房（上机）3-501实验室（调试电路）考勤时间：上午8:0011:30 下午1:303:30,IC Technology Revolution,Invention of the Transistor1947:first point contact transistor at Bell Labs,The First Integrated Circuit,1966:ECL 3-Input gate at

2、 Motorola,High Performance Processors,2001:Intel Pentium Microprocessor42 M transistors,1.5 GHz operationCMOS,Low power,20世纪末，电子技术获得了飞速发展。现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。电子技术的进步表现在大规模集成电路加工技术，即半导体工艺技术的发展上。表征半导体工艺水平的线宽已经达到65nm，即将到来45nm以及将来32nm等。专用集成电路ASIC 单片电子系统SoC,现代电子设计技术的核心是EDA（Electr

3、onic Design Automation）技术，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。FPGA（Field Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logia device）的应用是EDA技术最典型的诠释。VHDL或Verilog HDL 硬件描述语言 Altera公司提供的EDA集成开发环境QuartusII 设计输入-综合-适配-时序仿真与功能仿真-编程下载-硬件测试,课程简介,以学生实践为主，指导教师辅导的方式：由学生独立完成方案设计、仿真、电路原理图绘制、印刷电路板（PCB）制作和设计报告撰写等一系列

4、任务。具有较强的综合性，可以大大提高运用所学理论知识解决实际问题的能力；主要涉及到的知识：电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等,电子课程设计方法,本课程设计是电路级的设计。,数字电路：功能划分-画出真值表-用卡诺图逻辑化简-写布尔表达式-画出逻辑线路图-选择元器件设计电路板-仿真调试-实际电路调试模拟电路：方案论证，确定总体电路原理方框图-单元电路设计，元器件选择-电路的仿真调试-安装调试及测量结果,采用传统的电子系统设计方法：,电子电路的一般设计过程,设计方案提出；,方案验证；,修改；实现。,有时甚至需要经历多次反复。,电子课程设计使用的仿真软件,Multisim 2001；,Protel

5、 99SE；,提供16000多个高品质的元器件模拟库，可以实现电路级的仿真。,是Protel家族中目前最稳定的版本，功能强大。实现电路设计与制版。,电子课程设计一般过程,选题 系统设计 在Multisim2001（或Protel）下仿真 应用Protel绘制电路原理图、制作PCB图(实际电路调试)撰写设计报告,课程设计要求,课程设计包括数字电子技术和模拟电子技术两方面的题目，每组同学（3人）选做一个题目，按电子技术课程设计指导书 要求完成设计任务，并撰写详细的课程设计总结报告。指导教师将根据学生各个环节的完成情况给出评定成绩。说明：元器件需统一购买,成绩评定：（1）设计方案的正确性与合理性：1

6、0分（2）原理图仿真及PCB制板：20分（3）实际动手能力（安装、调试中分析解决问题的能力等）：30分（4）课设总结报告：20分（5）答辩情况：20分,报告要求：1、每人需独立完成一份课设报告书。每个同学都要侧重完成某一部分内容（如：原理图设计与multisim仿真、protel原理图设计与PCB板图、实际电路调试），最后要在报告中体现（如：附上自己对课设的体会收获。）,2、设计报告书写格式,选题介绍和设计系统实现的功能系统设计结构框图及原理采用芯片简介设计的完整电路以及仿真结果Protel绘制的电路原理图制作的PCB电路板图实际电路调试结果分析课程设计过程心得体会（做了哪些工作、学到了什么东

7、西、遇到的难题及解决方法等）,题目一 波形发生器,要求设计一个正弦波-方波-三角波发生器。,设计内容：设计原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。1、频率范围：100Hz 1KHz；2、频率控制方式：通过改变RC时间常数；3、输出电压：正弦波VP-P5V；方波VP-P4V；三角波VP-P3V；4、波形特性：方波上升时间小于2s；三角波非线性失真小于2%；正弦波谐波失真小于5%。要求记录实验结果，分析波形精度。,题目二 温度监测与控制电路*,要求运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器、继电器等设计温度监测与控制电路。设计内容：检测电路中用热敏电阻Rt作为测温元件。电路能实时监控温度，当温度超过设

8、定值（如602C)时，能自动停止加热，否则将开始加热。具有自动指示“加热”与“停止”功能。(不设计加热电路)用单片机控制A/D转换和温度显示。*,题目三 直流稳压电源的设计（仿真）,要求设计一个能输出正负5V的直流稳压电源。设计内容：（1）设计一个能输出正负5V的直流稳压电源。输入电压为交流220V，最大输出电流为IL=500mA，稳压系数Sr5%，电网电压波动正负10%。（2）测量直流稳压电源的稳压系数；（3）测量直流稳压电源的内阻；,设计提示：设计电路框图如图所示，稳压电路使用集成电路7805和7905稳压器。,测量稳压系数，在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的

9、输出Vo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=VoVI/VIVO。测量内阻，在输入交流为220V，分别测得负载电流为0时的Vo及负载电流为最大值时的IL，则ro=VO/IL。,题目四 电机转速测量显示器,利用开关式霍尔传感器作为转速测量传感器测量电机转速，并用数码显示器显示出转速值。设计内容：1、使用开关式霍尔传感器测量转速；2、用555定时器构成秒脉冲发生器；3、用三位数码显示器显示转速；4、测量误差为1转。5、手动清零、手动测量。,题目五 电子秤*,设计要求：本课程设计的电子秤，运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路，通过精密差动运算放大器放大测量信号。由51单片机控制

10、A/D转换器把模拟信号转变成数字信号，然后把数字信号输送到显示电路中去显示出测量结果。,设计的主要内容：运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路；常态时应变片阻值为350，电桥电源为4V;2.设计精密差动运算放大器，放大倍数为24。3.分析电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）。4.由51单片机控制A/D转换电路和LED显示电路，将转换成数字信号的测量结果显示出来。,题目六 数字脉冲周期测量仪（仿真）,可测量的脉冲周期范围为1-99ms，手动控制测量，用数码显示器显示所测脉冲信号的周期,题目七 可预置的定时显示报警系统（仿真）,要求设计一个可预置定

11、时时间的定时显示报警电路。定时时间可被任意设置，定时时间一到，电路报警。,设计内容：1、设计一个可任意预置定时时间（如用拨码开关来预置时间，范围：1秒99秒）的显示报警系统。系统能手动清零。2、要求电路从预置时间开始倒计时，倒计时至0秒时，电路发出报警。报警声持续1S。3、要求显示计时时间。,系统框图：,要求设计一个简易的数字频率计，其信号是给定的比较稳定的脉冲信号。,题目八 简易数字频率计设计,设计内容：1、测量信号：方波、正弦波、三角波；2、测量频率范围:1Hz9999Hz;3、显示方式：4位十进制数显示;4、时基电路由 由555构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体

12、振荡器分频获得）;5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。,题目九 4人智力竞赛抢答器,设计内容：1、4名选手。各有一个抢答按钮。2、给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统的清零和抢答的开始。3、抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，在编号显示器上显示该选手编号，同时扬声器给出音响提示。同时禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4、抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。5、参赛选手在设定的时间（9秒）内抢答，抢答有效。6、如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答

13、时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒）。,题目十 汽车尾灯控制电路设计（仿真）,要求设计一个汽车尾灯的控制电路。汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）。,设计内容：1、能手动测试尾灯的好坏:当接通检查键时,汽车所有的尾灯点亮。2、汽车正常运行时，6个指示灯全灭。3、汽车右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序依次点亮。4、汽车左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序依次点亮。5、汽车刹车时，所有指示灯同时闪烁。,要求设计一个用于篮球竞赛的48秒计时器。计时时间一到，电路报警。设计要求：1、设计一个48秒计时器显示报警系统。要求电路启动后开始倒计时，计时间隔为1s，倒计时至0秒

14、时，电路报警。报警声持续3S。2、设置外部操作开关，用来控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能。3、要求二位7段显示秒。计时时间到，显示器不能灭灯。4、由555定时器构成的多谐振荡器产生周期为1s的脉冲信号，作为计数器的时钟脉冲。,题目十一 篮球竞赛48秒计时器（仿真）,要求设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。该交叉路口的平面位置示意图如下图所示：A、B是两个栏杆，P1、P2处设置两个压敏传感器，用于检测是否有火车通过路口。（P1、P2点相距较远，一列火车不会同时压在两个压敏元件上）。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通行，当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。,题目

15、十二 交通控制器（仿真）,设计内容：1、当火车由东向西或由西向东通过P1与P2段，且当火车的任何部分位于P1与P2之间时，栏杆A、B应同时放下，否则A、B同时抬起。2、路口设置红、绿两色交通灯指示灯。在栏杆A、B放下时，路口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭；当栏杆A、B抬起时，路口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭。3、在栏杆A、B刚抬起或刚放下时，鸣响警铃，要求铃声持续15秒。同时用数码显示器显示倒计时时间。,题目十三 数字式电容测量仪,要求设计一个数字电容测试仪。,外接电容是定时电路中的一部分。当外接电容的容量不同时，与定时电路所对应的时间也有所不同，即C=f(t)。多谐振荡器向计数器提供计数脉冲。

16、在定时时间内进行计数，即时间与脉冲数目成正比。脉冲数目可以通过计数、译码获得。待测电容的容量大小由数码管进行数字显示。,设计要求：1、设计一个能测量电容范围在0.01F100F之间的电容测试仪。2、用3个数码管显示。3、测量精度要求10%（准确值以万用表的测量值为准）,题目十四 步进电机控制器的设计（仿真）,要求设计一个步进电机脉冲分配控制器。,步进电机主要由转子和定子组成，定子上绕制了A、B、C三相线圈。当三相定子绕组轮流接通驱动脉冲时，产生磁场吸引转子转动，每次转动的角度称为步距。根据三相绕组所加脉冲的方式不同而产生不同的步距，其中三相三拍方式的步距为3，三相六拍方式为1.5。根据不同的信

17、号频率形成不同的转速。由三相脉冲加入的不同相序形成正转或反转。,步进电机几个工作方式和对应的脉冲序列：,设计要求和技术指标：1、设计能实现三相三拍和三相六拍两种控制的步进电机控制器，要求能使步进电机实现正转和反转。2、步进电机运行步数能够预置，每转一步自动减1，直到减到零，此时步进电机应能停止运转。3、设计时钟脉冲电路，时钟脉冲频率范围为：101000Hz，连续调节。,步进电机控制系统示意图,30秒倒计时电路,4人抢答器,常用74系列芯片性能简介 基本与或非逻辑电路元件,7400：四个双输入与非门芯片常规定义：DIP封装：引脚序号按逆时针方向从1-14，其中第七脚为接地引脚，第十四脚为电源引脚

18、。,常用74系列芯片译码器,7段译码驱动,常用74系列芯片计数器,常用74系列芯片计数器,十进制同步加/减,二进制同步加/减,555定时器（时基电路）是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。1972年由西格尼蒂克斯公司（Signetics）研制；设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和电子爱好者青睐；它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器和压控振荡器等多种应用电路。,555定时器:,典型的双列直插式封装,显示器接口设计,为了方便人们观察和监视电路系统的运行情况，通常需要用一种显示器作为电路系统的输出设备，用来显示电路系统的输入键值、中间信息以及运算结果。在电路应用系统中，常用的显示器

19、主要有LED（Light Emitting Diode）和LCD（液晶显示器）。,LED显示器的结构与原理,LED显示器由8个发光二极管构成，通过不同的组合，可以用来显示0-9、A-F以及小数点等字符。有共阴和共阳两种。,要显示某字型应使此字型相应的字段点亮，实际就是送一个用不同电平组合代表的数据到数码管。这种装入数码管中显示字型的数据称字型码；以共阳数码管为例说明：,例如，显示“7”：a/b/c三字段应点亮，对应的字型码为1111000B。通常显示代码存放在程序存储器的固定区域中，构成显示代码表。,7448、7449及COMS的4511用于译码驱动共阴LED；7446、7447用于译码驱动共阳LED。若LED七段显示器的电源为5V，限流电阻可用330，输出电流将限制在10mA左右。,常用下载硬件芯片资料网站,*下载Data Sheet(.pdf),