电子电路设计与实践.ppt

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1、电子电路设计与实践,(40学时),目标,以应用为目标，提高学生电子电路及小系统的分析与设计能力，特别是硬件电路的设计能力与实际操作水平；通过初级电子设计工程师认证 证书考试（5月中下旬）,教学与学习方法,理论实际结合专题形式学习课堂与课外学习考试学习实操练习,教材与考试情况,各类电子设计书籍、资料开卷考试平时实验其他,电子元器件,一、概述,1元器件构成电子产品的基本元素2.元器件是推动电子产品发展的主要因素,1.元器件构成电子产品的基本元素,1.元器件构成电子产品的基本元素,2.元器件是推动电子产品的发展主要因素,2.元器件是推动电子产品的发展主要因素,二、元器件基础知识,分类：电子元器件被用

2、来改变电流方向，它们的形状和尺寸各不相同，用途也多种多样。电路中实现的功能分类：电阻、电容、电感器、变压器、机电组件、半导体分立组件、集成电路。当把元器件安装在PCB上时，有2种主要封装形式的元件，通孔元件和表面贴装元件。,2.元件封装,封装外形分类：THT通孔安装形式 SMT表面安装形式,通孔元件，它有引脚穿过PCB，然后焊接。表面安装元件被直接焊到PCB表面上被称作焊盘的金属上。,2.元件封装（续）,通孔元件的形式很多，有轴向、径向两种。轴向元件：元件引脚从身体两端引出的称为轴向元件。径向元件：元件的2个或多个引脚从同一方向伸出。,2.元件封装（续）,典型的轴向元件有：电阻、二极管、电容。

3、,2.元件封装（续）,典型的径向元件有：晶体管、电容、二极管、滤波器和晶振。,2.元件封装（续）,表面安装元件或SMD，相对于通孔元件而言，越来越流行。表面安装元件的引脚不是穿过PCB，而是直接安装在PCB表面的焊盘上，并焊接。,2.元件封装（续）,很多通孔引脚与表面安装元件的功能相等，但表面安装元件的体积要小得多。,2.元件封装（续）,SMD器件没有很长的引脚，因为它们不需要穿过PCB。它们与PCB的接触也有2种形式，第一种是有引脚元件；第二种是无引脚元件。,2.元件封装（续）,在有引脚的元件中，也有2种引脚形式，J形和欧翼形。J形引脚的形状像字母J，J的底部与PCB焊盘相连；欧翼形引脚的形

4、状像海欧的羽翼。无引脚元件，它与PCB的接触是通过身体两端引出的金属端与PCB直接焊接而成。,2.元件封装（续）,第一节：基本概念,电抗组件标称值与偏差 电抗组件标称值单位与符号 电抗组件的标志 组件包装,电抗组件包括电阻器、电容器、电感器（变压器）,电抗组件标称值与偏差,由于工厂商品化生产的需要，电抗组件产品的规格是按特定数列提供的。考虑到技术上和经济上的合理性，目前主要采用E数列作为电抗组件规格。常用的阻值系列有E6,E12,E24,E96系列.见表3.1E620%(M,III)；E1210(K,II)；E245(J,I)；E960.1(B)、0.25(C)、0.5(D)、1(F,0)、2

5、(G)。,4.5K（4.53k-E96-B;4.7K-E24-J、K、M）,电抗组件标称值单位与符号,电阻 电容 电感m(毫)F（法拉）H（亨利）(欧姆)mF(毫)3 mH（毫）（千）F(微)6 H(微)（兆）nF(纳)9 nH(纳)（吉）pF(皮)12（太）10 的3次方关系,电抗组件的标志,直标法,电抗组件的标志,数码法,电抗组件的标志,色码法 p61（表3.4不同颜色代表不同数字，以表示标称值和精度）,电子元器件,电抗元件：电阻、电容、电感半导体分离器件：二极管、三极管集成电路：音/视频电路、数字电路 微处理器、存储器等机电组件：开关、继电器、连接器,1.电抗元件电阻,外形尺寸及封装结构

6、性能指标种类和用途表示方法,外形尺寸及封装结构,封装不同,尺寸不同,性能指标,电阻额定功率定义：额定功率是指电阻器在直流或交流电路中，在一定的工作环境下（87kPa-107 kPa的大气压，-55-125的工作温度）长期连续工作所允许承受的最大功率。额定功率标称值：通常有0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5、10W等规格。通孔元件的功率识别：可采用尺寸比较法确定功率大小。电阻器额定功率时，应使额定值高于在电路中的实际值1.52倍以上.非线性、温度系数、噪声、极限电压,种类和用途,种类,种类和用途,用途园柱形固定电阻器躁声电平和三次谐波失真都比较低，常用于高档音响的电子.薄膜

7、型（RN型）电阻精度高、电阻温度系数小、稳定性好，但阻值范围较窄，适用于精密高频领域；厚膜型（RK型）电阻在电路中应用最广泛。,表示方法,原理图上表示符号,表示方法,炭膜电阻 RT1/8W330KM 金属膜电阻 RJ 1/4W 5.1K J RM73 B 2B TE 102 J 表贴电阻 1K 5 0603,表贴元件封装尺寸常用外形尺寸长度和宽度命名，来标志其外形大小，通常有英制和公制称谓，如英制0805表示长为0.08英寸，宽为0.05英寸，其公制为2012，即长2.0毫米，宽1.2毫米：英制（inch）公制（mm）1206（3216）0805（2012）0603（1608）0402（100

8、5）0201（0603）01005 0402,1inch=1000mil 25.4mm；1mm40mil。头发丝直径23mil,电容器是一种储存电场能量的元件，它由两个金属片中间填充绝缘介质构成。电容器阻直流，对交流电的阻力随频率的增加而减小。这种阻力用容抗表示。电容器的符号:C，基本参数是标称容量和耐压。电容器作用:调谐电路、旁路电路、耦合电路、滤波电路。,电抗元件-电容器,聚酯膜电容器,电容的技术参数,电容器的技术参数（1）标称容量（2）额定电压（耐压）,按照所用介质的不同，可分为瓷介电容、云母电容、纸介电容、塑料薄膜电容、电解电容等。,一、电容器的分类及命名 CC/TCBBCL聚酯CY云

9、母CD（铝 方向）CA30（钽）,CL,CB,常用表面安装（SMT）电容器主要有以下五类：,可调电容器。,云母电容器;,铝电解电容器;,钽电解电容器;,多层片状瓷介电容器;,1、多层片状瓷介电容器,多层片状瓷介电容器又称多层陶瓷电容器或独石电容器简称MLC（Multilayer Ceramic Capacity）。方向无。,2、铝电解电容器,铝箔电解腐蚀(弱酸)而成；,二、电容器的主要参数：,1标称容量和允许误差范围：电容器的标称值通常是指电容器上标注的电容值。电容器的基本单位是法拉，简称法，用“F”表示。实际应用中很少用法拉。单位为微法（F）、纳（nF)、皮（pF）.换算关系：1F（法拉）=

10、106F 1F=103nF=106pF 实际电容量与标称电容量的允许最大误差范围称为允许偏差范围。一般分为三个等级，用级5%、级10、级20表示。标称容量和误差标志于壳体上。,标称电容量与实际电容量的相对允许误差，允许偏差1%时用绝对偏差表示。,电容器允许偏差表,在额定环境温度下可连续加在电容两 端的最高直流电压有效值称为电容器的耐压。如果工作电压超过电容器的耐压，电容器将被永久击穿。电容器的耐压分为6.3V、10V、16V、25V、50V等。,（二）电容器的耐压,3绝缘电阻（又称漏电电阻）：是指两个电极间绝缘介质的电阻，它的大小说明了电容器绝缘性能的好坏。电容器在一定的电压作用下，会有微弱的

11、电流通过介质，造成电能损耗，绝缘电阻越小，漏电流就越大，电能损耗越多，就会影响电路的正常工作。所以绝缘电阻小的电容器不能选用。,电容正负极测量,长脚是正极，短脚是负极,在灰色的部分一般有两条矩形框，那么挨着这个灰色部分最近的引脚就是负极,（四）用万用表判断电容器,阻值为无穷大，说明电容器适用，否则，说明电容漏电损坏或内部击穿。,电抗元件电感,电感表示方法：L、LGX结构：作用：扼流、退耦、滤波 延迟、补偿、调谐。关键参数,电感：变压器,互感原理外形和符号常用变压器充电器中低频变压器初级和次级的区分,2半导体分离器件,半导体PN结二极管结构：发光二极管 符号 极性 万用表区别,2半导体分离器件,

12、二极管普通二极管 符号 极性 用途：检波、整流 稳压、开关,整流二极管,晶体二极管,二极管是一种用途很多的半导体元件。内部结构实际上就是一个PN结，再加上相应的正负极引线，用玻璃。塑料或者金属管壳封装而成的。,它是一种非线性元件，它最大特性是具有单向导电性。因此常用它作为整流和检波元件。,（1）主要参数,最大整流电流，二极管长期工作时允许通过的最大正向电流。最高反向工作电压，防止击穿，反向电压极限值。,（2）极性判断,万用表置于电阻挡，两表笔分别接二极管的两个电极，记录测试的阻值，两表笔调换，再测一次阻值。两次测量中，阻值小的那一次，测出的是二极管的正向电阻，红表笔接触的电极是二极管的正极，黑

13、表笔接触的电极是二极管的负极。,（4）判断二极管的好坏：常用方法是测试二极管的正、反向电阻。然后加以判断。正向电阻越小越好，反向电阻越大越好，即二者相差越大越好。一般正向电阻为几百欧或者几千欧，反向电阻是几十千欧或者几百千欧以上，这样的二极管是好的。a、如果正反向电阻都为无穷大，表示内部断线。b、正反向电阻都为零表示PN 结击穿或短路，则说明二极管是坏的。c、若正反向电阻一样大，这样的二极管也是坏的。,（5）发光二极管的检测,发光二极管是一种把电能转换成光能的半导体器件，常用符号LED 表示。管子上通过合适正向电流便发光，其发光颜色与管子材料有关，常用作收音机和电子仪器的电平指示、调谐指示、电

14、源指示等。,发光二极管也具有单向导电特性，使用R10K档可测出正反向电阻。一般正向电阻应小于50K80K，反向电阻应大于400K，若正反向电阻均为零，说明内部击穿短路。若正反向电阻均为无穷大，说明内部开路。,2 半导体分离器件,三级管 结构：符号：作用:放大，控制 开关。,2 半导体分离器件,三级管 判断三极管 的e、b、c 不同封装 9014 SOT23 9013 TO92,1.三极管极性的判别,2.三极管性能的检测,(2)用数字万用表判别极性,(1)用万用表的 hFE挡检测 值,(1)目测判别极性,穿透电流的检测,反向击穿电压的检测,三极管的极性识别和检测,最简单方法：对于中小功率塑料三极

15、管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e b c。,用数字万用表判断三极管极性,红表笔是(表内电源)正极黑表笔是(表内电源)负极,基极B的判断：当黑（红）表笔接触某一极，红（黑）表笔分别接触另两个极时，万用表指示为低阻，则该极为基极，该管为PNP（NPN）。,C、E极的判断：基极确定后，比较B与另外两个极间的正向电阻，较大者为发射极E，较小者为集电极C。,用万用表的 hFE挡检测 值,拨到 hFE挡。将被测晶体管的C、B、E三个引脚分别插入相应的插孔中（TO-3封装的大功率管，可将其3个电极接出3根引线，再插入插孔）。从表头或显示屏读出该管的电流放大系数。,电声器件用于电信

16、号与声音信号之间的相互转换,如扬声器耳机蜂鸣器/受话器等,1.扬声器,补充 电声器件,压电陶瓷扬声器和蜂鸣器,耳机和耳塞机,集成电路,集成电路的英文为Integrated Circuits，缩写为IC。它是在极小的硅单晶片上，利用半导体工艺制作上许多晶体二极管、三极管、电阻器、电容器等。并连成能完成特定功能的电子电路，然后封装在一个外壳中，构成集成电路。,布满集成芯片的电路板,SMT Introduce,IC的主要封装形式有QFP，TQFP，PLCC，SOT，SSOP，BGA等。,SOP-Small Outline Package.小型封装,SSOP-Shrink Small Outline

17、Package.缩小型封装,TSSOP-Thin Shrink Small Outline Package.薄缩小型封装,SOT-Small Outline Transistor.小型晶体管,TQFP-Thin Quad Plat Package.薄四方型封装,QFP-Quad Plat Package.四方型封装,SMT Introduce,Outline（表面粘贴类）,小型三极管类,SOT,SOP,QFP,SSOP,TQFP,TSSOP,PQFP,两边,四边,鸥翼型脚,SMT Introduce,PLCC-Plastic Leaded Chip Carrie.宽脚距塑料封装,DIP-Dua

18、l In-Line Package.双列直插封装,BGA-Ball Grid Array.球状栅阵列,SIP-Single In-Line Package.单列直插封装,SOJ-Small Outline J.J形脚封装,CLCC-Ceramic Leaded Chip Carrie.宽脚距陶瓷封装,SMT Introduce,Outline（表面粘贴类）,BGA,SOJ,LCC,PLCC,CLCC,两边,四边,J型脚,球形引脚,焊点在元件底部,MOUNT,SMT Introduce,MOUNT,SMT Introduce,MOUNT,IC第一脚的的辨认方法,IC有缺口标志,以圆点作标识,SM

19、T Introduce,SMT电子工艺视频,二、集成电路的封装形式和引脚识别,1.通孔封装形式的集成电路方向：逆时针方向。,2.表面贴装形式的集成电路,（1）小外形封装集成电路 SOP DIP-缩小 1/9-1/3 J 和GULL PITCH=1.27（2）塑料有引线芯片载体 PLCC 方形、矩形 J引脚-铜材料，检测困难。方向：逆时针,（3）方形扁平封装芯片载体 QFP 矩形、方形；GULL 引脚。间距(mm)：1.0、0.8、0.5、0.4、0.3（408根，50mm）特点：吸收应力好，焊接强度高，I/O 口多。（4）BGA/CSP球栅阵列-数千条引脚,BGA/CSP的定义,BGA:Bal

20、l Grid Array，球栅阵列(门阵列式球形封装）CSP:Chip Scale Packaging，芯片级封装，进一步微型化,集成电路,用途 音频/视频电路：音频放大器、电视电路 数字电路：门电路、加法器、可编程逻辑电路 微处理器：单片机、DSP 存储器：动/静RAM、EPROM 接口电路：A/D、D/A、缓冲器 光电电路：光电开关 线性电路：运算放大器,机电元件是利用机械力或电信号的作用，使电路产生接通、断开或转接等功能的元件。机电元件通常包括开关、连接器、继电器等。,开关：P87极（刀）：活动触点位（掷）：固定触点,机电组件,2.常见开关介绍,钮子,按钮、轻触、滑动、拨码，旋转、钮子，

21、,3.连接器,1.电气连接的一类机电元件，使用十分广泛。连接器又称为接插件，或一部分称为接插件。2.连接器主要参数：如：连接点数、排数、排阵间距、交错或矩形间隔焊盘、安装方向、插拔力大小、安装方式。同轴连接器及光纤光缆连接器：必须考虑阻抗特性及光学性能等参数.,4.常用连接器介绍,（1）印制板连接器（2）针式插头或插座（3）IC插座。（4）其它类型,一.直流稳压电源,基本种类,线性稳压电路分立元件组成：淘汰集成元件组成：主流开关稳压电路优点：体积小；效率高缺点：成本高；辐射大；电压纹波大DC-DC电池供电；多电压电路AC-DC,基本种类,单电源：便携式仪器双电源：运算放大器多电源：低功耗表贴芯

22、片 3.3V,1.8V等,基本组成框图,两个个小问题：,U1/U2=N1/N2P1=P2 I1/I2=N2/N1,r1/r2=?U2多大合适？,学会用软件画框图！,常用三端稳压芯片,注意：端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.52.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差为23V，输出电压变化率为0.10.2,原理图,常见举例,正负12V（7812、7912）+单5V(7805)(练习：仿真一下)正负可调电源（LM317、LM337）记住公式Uo1=1.25*(1+Rv/R1)Uo2=-1.25*(1+Rv/R2),特例,7805电压可调电源7805恒流源见仿真文件,其他电源芯

23、片,电源转换芯片高压转低压(常见)低压转高压MAX756(3V5V)正压转负压TPS60400(5V-5V),小常识,1.电容值标称值：103：0.01uF；104：105；106；关于标称值：1100pf电容？钽电容：性能好2.电阻色标读法：棕：1；红：2；橙：3；黄：4；绿：5；蓝：6；紫：7；灰：8黑：0；白:9右图的电阻值是多少？3.二极管极性：长正短负；一样长？4.电解电容极性：长正短负,小练习,1.用软件画出电源的框图（包括每个部分的波形图）2.仿真：正负12V（7812、7912）+单5V(7805),C语言语句提纲,表达式语句表达式；复合语句局部变量定义；语句1；语句2；,If

24、语句,三种格式（语句多于1句，要用扩上1.if（表达式）语句2.if(表达式)语句1else 语句23.if(表达式)语句1else if语句2else if 语句nelse 语句m特例：表达式逻辑表达式？表达式1：表达式2,Switch开关（分支）语句,Switch(表达式)case 常量表达式1：语句1；break；case 常量表达式1：语句1；break；case 常量表达式n：语句1；break；default：语句；,循环语句,1.while(表达式)-当型：先判断，后执行语句1；语句2；特例：while(1)循环。如何跳出来？2.do-直到型：先执行，后判断 while(表达式)

25、,for(表达式1;表达式2;表达式3)典型语句：for(循环变量初值;循环条件;循环变量增值)for(i=1;i=100;i+)s=s+i;s+,返回语句,return（表达式）终止函数执行,变量类型,1.bit;2.char;83.int;16;4.long;32;5.float;6.*指针变量；*7.sfr特殊功能寄存器（0-255）一个内存单元寄存器（四个口）；sfr P1=0 x90;P1=255;*8.sfr16（0-65535）；两个内存单元寄存器（如T0和T1）；*9.sbit；访问芯片内部RAM中可寻址位或sfr中的可寻址位,数据存储类型,1.data:片内直接寻址数据存储区

26、（128B）2.bdata：片内可位寻址数据存储区（16B）3.idata：片内间接寻址数据存储区（256B）4.pdata：分页片外寻址数据存储区（256B）5.xdata：片外数据存储区（64k）6.code：代码存储区（64k）,运算符与表达式,1.赋值：变量=表达式；/与“=”区别2.算术：+、-、*、/、%；/注意：优先级与结合性3.增量和减量：i+；i-；+i；-I4.关系：;=;=;!=5.逻辑：!;,6.位运算：；;a+=6；8.条件运算：？：9.指针与地址：变量=*指针变量；/取内容；指针变量=&目标变量；/取地址；10.强制类型转换：（类型）表达式；11.字节个数求取siz

27、eof（）：注意：16进制表示：0 xF001；,三、信号及其调理电路模块,3.29,测量系统结构图,信号调理的位置,最前端，前向通道用以测量一个信号量的大小、频率、相位等信息温度、气压、湿度、光强、速度、位移、最后端，后向通道用以执行一个数字量或模拟量的输出加热电阻丝液晶显示电机转动,闭环测量控制系统,信号调理的位置,继电器控制大电压大电流电器工作,信号种类：,模拟信号（幅值、频率）微弱信号:uV小信号:mV大信号:V直流信号交流信号低频信号中频信号高频信号数字信号：高频和低频,调理电路作用,将信号按一定比例放大或缩小乃至滤波，提取得到一个后续电路（如AD、DA等）可以正常接受的满幅范围措施

28、：放大及滤波,电桥电路,基本运放电路种类（中低频）,反相比例同相比例：特例（电压跟随器）差分（减法）电路积分与微分电路仪用放大电路可变增益放大器隔离放大器I/V转换,基本运放电路种类（中低频）,电压比较器普通滞回比较器特别的电路电平平移,高频放大电路,高频小信号放大器高频宽带放大器高频功率放大器高频信号发生器,基本滤波器及其种类,RLC无源滤波器：f截=1/(2pi*R*C)有源滤波器低通高通带通带阻特例：50Hz陷波器,运放种类,集成芯片集成度单运放OP07双运放TL082、TLC2252、LM322四运放TL084、TLC2254、LM324供电电源要求单电源双电源单、双电源,运放种类,放

29、大范围普通：轨-轨：TLC2254、LM358频率响应普通高速,典型电路（EDP）,设计目的及任务,设计目的：掌握集成运放的原理；掌握集成运放构成的各种基本调理电路。设计任务：设计一个比例放大电路，并通过万用表测量输出信号电压。功能指标：输出信号电压具有过压保护功能（最大输出电压2.5V）。放大倍数自选或可调。设计要求：输出信号能够提供给EDP试验箱AD电路进行采样。,集成运放,集成运算放大器（简称运放）是一种高增益多级直接耦合放大器，其内部结构如下图：,集成运放的理想化条件,运放主要性能参数（直流）,输入失调电压：一个理想的运放，当两个输入端加相同的电压或直接接地时，其输出电压应为零，但实际

30、上不为零。为使输出电压为零，在两个输入端间加有补偿直流电压VIO，该VIO称为输入失调电压。输入失调电流：当运放的输出电压为零时，将两输入端偏置电流的差称为输入失调电流，即 IIO IB IB 其中IB为同相输入端基极电流，IB为反相输入端基极电流。,共模抑制比：将运放的差模电压放大倍数AVD与共模电压放大倍数AVC之比称为共模抑制比，用KCMR表示，单位一般用dB,运放主要性能参数（直流）,KCMR 愈大，表示放大器对共模信号（温度飘移，零点飘移等）的抑制能力愈强。,运放主要性能参数（交流）,增益带宽积：运放的带宽BW通常等于截至频率fc。增益越高，带宽越窄，增益带宽积为常数，即 AVBW常

31、数 将放大倍数等于1时的带宽称为单位增益带宽。转换速率（摆动率）：运放在大幅度阶跃信号作用下，输出信号所能达到的最大变化率称为转换速率或摆率，用SR表示，其单位为V/us。,集成运放的基本应用,反相放大器,集成运放的基本应用,同相放大器,集成运放的基本应用,差动放大器,集成运放的基本应用,弱信号检测放大器,增益及放大倍数,集成运放的基本应用,窗比较器,OP07管脚图,调理模块原理图（在软件中仿真出来，并将输出接入至AD的A1）,实物图,思考和发挥部分,参考设计中，运放构成的放大电路是什么类型，放大倍数为多少。输出端的稳压二极管的作用是什么。在集成运放构成的基本电路中，还有跟随器电路，该电路一般

32、用于什么场合。,EDP软件实验箱介绍,头文件（.h）及底层驱动程序(.c),8155扩展芯片:统一编址,1602显示电路：1602.c及1602.h44键盘电路：key.cAD:TLC1543:AD_TLC1543.cDA:TLC5615:DA_5615.cI2C:I2C.c,I2C.h,单片机接口定义,8155,练习一：设计一个温控器（在软件EDP实验箱上做）,前端信号调理电路接好，小信号范围是（0-0.3V），放大至（0-2.5V），温度与电压按线性关系计算（0V-0；0.3V-99）。LCD第一行显示设定的温度，并且可以通过按键K和K修改，每次按下按键增加（K）或减小（K）0.5；恒温控

33、制范围20 50 度，设置超出此范围则显示“error”；LCD第二行显示实际测量温度值，显示精度小于0.5。,51系列单片机开发流程,两个部分,硬件介绍及电路：软件设计流程：利用两个软件实现：Proteus7.3;Keil uvision2/3先软件学习，以后硬件实际调试,51单片机简介,上电复位电路,LCD1602液晶,DA TLC5615,AD TLC1543,单片机系统整体图,在桌面用鼠标双击KeilC图标运行软件,图标,Keil.C软件开发流程,建立工程编辑源文件编译连接仿真调试生成目标文件,菜单栏,工具栏,源文件编辑窗口,工程窗口,输出窗口,建立工程文件,新建工程为工程选择目标器件

34、编写源文件或添加已有源文件编译链接,建工程文件夹，所有文件均保存在里面,文件类型：.c；.h,1.新建工程文件,2.选择目标器件,3.编写或添加已有文件,加载文件 加载后 编译后,4.编译文件参数设置,4.编译文件开始编译,编译生成.hex文件及其他文件,源文件.c；.h,项目工程文件,最终生成的下载到单片机的16进制文件,单片机C 语言编程应注意,单片机C 语言主要特点用C 编写程序比汇编更符合人们的思考习惯，开发者可以摆脱与硬件无必要的接触，更专心的考虑功能和算法而不是考虑一些细节问题，这样就减少了开发和调试的时间。C语言具有良好的程序结构,适用于模块化程序设计，因此采用C语言设计单片机应

35、用系统程序时，首先要尽可能地采用结构化的程序设计方法，将功能模块化，由不同的模块完成不同的功能，这样可使整个应用系统程序结构清晰，易于调试和维护。不同的功能模块，分别指定相应的入口参数和出口参数，对于一些要重复调用的程序一般把其编成函数，这样可以减少程序代码的长度，又便于整个程序的管理，还可增强可读性和移植性。,在实际单片机程序设计中，程序结构一般均采用如下结构：,#include/*头文件说明部份*/unsigned char x1，x2；/*全局变量声明部份*/Function1()/*功能函数定义部份*/main()int i,j;/*整型变量声明部份*/Function1();/*功能

36、函数说明部份*/,单片机C 语言与标准C 语言的区别,由于现在越来越多的产品都采用单片机开发，所完成的计算和控制工作也日趋复杂，但是单片机系统是一种资源十分有限的系统，这主要表现在程序存储器资源的不足，因此在程序设计时如何使用好这些有限的资源就显得十分重要。用C 语言编程虽然具有许多的优点，但是生成的代码相对要长，要是编程技术不好，生成的代码甚至有可能比汇编语言生成的代码长几倍，因此对编程者来说，应该注意到单片机C 语言和一般意义上的标准C 语言的区别，对程序进行适当的优化。,小练习,1.在Proteus中画出单片机数字电压表硬件连接图2.第二行显示你的名字的汉语拼音。3.修改程序将电压当作是

37、温度（线性关系），第一行显示情况：0V对应00C；1.25V对应500C；2.5V对应1000C,大于90小于20在第一行显示“error”，否则显示“good”,简易温控器设计,1.第一行:测量温度值并显示,低于50度显示Heat,高于50度显示Cool(测量范围099度);2.第二行显示设定温度(50度)及温差(+.或者-.C),(实际温度-设定温度).3.DA输出电压值在(05V)之间;温差与输出电压成正比关系.(505V;0度2.5V;-500V)4.DA输出端接一个发光二极管和100电阻用以表示加热或降温程度)*5.做的快的同学考虑按键控制设定温度值(一个加,一个减).,AD转换模块

38、设计,AD转换器的主要技术指标,分辩率（Resolution）量化误差（Quantizing Error）偏移误差（Offset Error）满刻度误差（Full Scale Error）线性度（Linearity）绝对精度（Absolute Accuracy）相对精度（Relative Accuracy）转换速率（Conversion Rate）,AD转换器的选用原则,AD转换器的位数AD转换器的转换速率采样保持器工作电压和基准电压接口方式,TLC1543简介,TLC1543是TI公司的多通道、低价格的CMOS 10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比

39、高、易于和单片机接口的特点，芯片内部有一个14通道多路选择器可选择11个模拟输入通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试，可广泛应用于各种数据采集系统。,TL1543参数,分辩率：10位总 的 不 可 调 整 误 差：1LSB Max信号输入：11 个 模 拟 输 入 通 道内置采 样 与 保 持电路3 路 内 置 自 测 试 方 式接口形式：SPI串行数据总线转换时间：典型最大10 S电源电压：单电源5V,TLC1543管脚图,TLC1543采用20脚DIP封装,TLC1543管脚功能说明,A0 A10：11路模拟信号输入端，模 拟 信 号 输 入 由 内 部 多 路 器 选 择 REF+

40、：基准电压正（通常为VCC或采用基准电压）REF-：基准电压负端（通常为地）/CS：片选端，/CS端的一个下降沿变化将复位内部计数器同时控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK和DATA OUT。ADDRESS：串行数据输入端，是一个4位的串行地址，用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。DATA OUT：A/D转换结束后三态串行数据输出端。I/O CLOCK：为数据输入/输出提供同步时钟。EOC：转 换 结 束 端。在 第 十 个 I/O CLOCK 该 输 出 端 从 逻 辑 高 电 平 变 为 低 电 平并 保 持 低 直 到 转 换 完 成 及 数 据 准 备 传输。,TLC

41、1543模块原理图,参考电压电路,接口定义与跳线设置,J2：1、2短接为AD提供标准2.5V参考电压，如电压不标准可以调节电位器WR1；JP2短接可以通过查询P1.1状态确定转换是否结束，可以不使用，以一定的延时来代替；ADD P2.3 CLK P2.4 D_OUT P2.5/CS P2.6,AD模块实物图,TLC1543通道地址,软件设计中，应注意区分TLC1543的11个模拟输入通道和3个内部测试电压地址。下表为模拟通道和内部电压测试地址。程序软件编写应注意TLC1543通道地址必须为写入字节的高四位，而CPU读入的数据是芯片上次A/D转换完成的数据。,TLC1543通道地址,注：Vref

42、+为加到TLC1543REF的电压 Vref-为加到TLC1543REF的电压,TLC1543的软件设计,TLC1543其工作过程分为两个周期：访问周期和采样周期。工作时CS必须置低电平，CS为电高平时，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同时DATA OUT为高阻状态。当CPU使CS变低时，TLC1543开始数据转换，I/O CLOCK、ADDRESS使能，DATA OUT脱离高阻状态。随后，CPU向ADDRESS端提供4位通道地址，控制14个模拟通道选择器从11个外部模拟输入和3个内部自测电压中选通1路送到采样保持电路。同时，I/O CLOCK端输入时钟时序，CPU从DATA OUT

43、 端接收前一次A/D转换结果。,TLC1543的软件设计,I/O CLOCK从CPU 接受10时钟长度的时钟序列。前4个时钟用4位地址从ADDRESS端装载地址寄存器，选择所需的模拟通道，后6个时钟对模拟输入的采样提供控制时序。模拟输入的采样起始于第4个I/O CLOCK的下降沿，而采样一直持续6个I/O CLOCK周期，并一直保持到第10个I/O CLOCK的下降沿。转换过程中，CS的下降沿使DATA OUT引脚脱离高阻状态并起动一次I/O CLOCK的工作过程。CS的上升沿终止这个过程并在规定的延迟时间内使DATA OUT引脚返回到高阻状态，经过两个系统时钟周期后禁止I/O CLOCK和A

44、DDRESS端。,试验箱管脚定义,TLC1543转换电路,思考和发挥部分,假设TLC1543输入电压范围为02.5V，则电压分辨率为多少V。为了防止模拟信号与AD之间阻抗不匹配，请设计一个阻抗匹配电路。,练习二：设计一个多路采样电路,设计目的：掌握AD电路设计原则和方法设计任务：设计一个四路AD采样电路，能够对输入电压进行采样并通过LCD显示采样电压值技术指标：AD输入电压范围0.82V，超过此范围显示出错信息。设计要求：所设计AD模块能满足EDP试验箱要求。能够采集调理模块信号，并通过LCD显示采集结果。,练习三：设计信号发生器（利用DA）（周内完成）,设计一个正弦波、三角波、锯齿波、方波发

45、生器电路。可以利用键盘控制：0-正弦波；1-三角波；2锯齿波；3、方波。设定后显示如下：DA的输出接上放大电路（幅值调整用）及滤波电路,综合知识考试概要,考试方式 开卷：独立完成 网上考试：试题随机分布，其顺序各不相同 时间：135分钟 题型：是非16题，24分 选择13题，26分 填空8题，16分 简答3题，15分 综合2题，19分 附加题，20分总分：120分,考试方式,考试的主要内容,考试的主要内容 基本元器件的知识R.L.C.、二极管、三极管等 电子电路的基本知识RC电路、模电、数电等 计算机的基本知识组成、参数、接口、语言等 基本测量仪器及使用示波器、电压表、信号源、稳压电源等 综合

46、应用设计题、分析题,考试内容分述,考试内容分述 基本元器件 标识、应用、V与I的相位关系 变压器种类、特点、电压、电流、阻抗之比 二极管种类、特性、参数、应用等 三极管种类、特性、参数、应用等,考试内容分述,考试内容分述 基本电路与电路基本定律 基尔霍夫第一、第二定律 戴维定理、叠加定理 四种滤波器低通、高通、带通、带阻 基本电路做耦合、滤波、微分、积分 RLC串联、并联电路,R,R,C,C,Vi,Vo,Vi,Vo,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路基本放大电路 共e、共c电路为主，共b电路次之电路及电路特点，元件作用，应用、计算等,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路负反馈放大器

47、四种负反馈放大电路 电压串联负反馈放大器稳定Vo，提高Ri 电压并联负反馈放大器稳定Vo，降低Ri 电流串联负反馈放大器稳定Io，提高Ri 电流并联负反馈放大器稳定Io，降低Ri 负反馈对放大器的影响,Av=,Av,1+AvFv,1,Fv,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路正弦波振荡器 正弦波振荡器的种类RC，LC，晶振，DDS，PLL 正弦波振荡器的电路组成基本放大器，正反馈电路，选频电路 RC振荡器电路，特点，频率计算 LC三点式振荡器组成原则，等效电路 晶振特点，石英谐振器的作用 DDS信号源的特点 PLL信号源的特点,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路运算放大器 内部组成差

48、放输入级、中间级、输出级、偏置电路 理想条件“虚短”、“虚断”概念 应用正反向放大、加、减、跟随、比较、微分、积分、滤波 要求输入输出波形关系、幅值关系等,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路功率放大电路 主要指标功率、效率 主要电路OTL、OCL、BTL等 D类放大电路的组成与工作原理 要求电路、工作原理、交越失真、Po计算、效率计算,考试内容分述,考试内容分述 模拟电子电路稳压电源 二极管稳压电路电路、出入波形关系 串联调整型稳压电源 开关型稳压电源 要求：电路组成框图、工作原理 各主要点信号波形与幅值关系 部分电路图及元器件选择,考试内容分述,考试内容分述 数字电路 二进制、十进制、

49、十六进制间的相互转换 简单的逻辑化简 基本门电路与、或、非、异或、三态、TTL等的符号、波形、逻辑关系 简单的逻辑代数化简 触发器RS、JK、D 计数器、存储器、译码器 数码管共阴共阳段代码,考试内容分述,考试内容分述 PC基本知识 PC的系统组成硬件系统，软件系统 硬件系统微型计算机（C），外设 软件系统系统软件，应用软件 三种PC语言高级、汇编、机器 单片机 接口串行、并行、8251、8253、8255、8279、RS232 A/D、D/A作用、主要参数、选用条件,考试内容分述,考试内容分述 仪器及使用方法 示波器各旋钮作用，测V、f的方法 信号源输出阻抗问题 电压表输入阻抗问题 稳压电源指标，内阻大小等 扫频仪与频谱分析仪作用与选用,考试内容分述,考试内容分述 设计题 根据设计要求 画电路或系统的组成框图 分析电路指标及元器件选择 指明设计中的重点与难点 例：温度（压力、气体等）信号的数据采集、存储、显示、回控系统的设计 例：语音信号的采集、存储、回放系统的设计 例：交流信号的幅度、频率测试系统的设计,考试内容分述,考试内容分述 综合分析题 给定电路，进行工作过程的分析与计算 例：串联调整型稳压电源电路的分析与计算 例：照相机快门控制电路的分析 例：闭环温度控制电路的分析 例：正弦波信号源电路的分析与计算 例：运算放大器综合应用电路的分析与计算,