《电子设计基础》报告.doc

电子设计基础课程报告设计题目：4位密码锁防盗报警器学生班级：通信0901班学生学号：20096013学生姓名：李婕指导教师：刘春梅时 间：2010-2011-2学期19周西南科技大学信息工程学院实验报告实验三：基于Protel的PCB图编辑1、 实验目的：电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。Protel 99 SE为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。2、 应用Protel 99 SE设计PCB的步骤：(1)打开印刷电路板设计界面：执行菜单File/New命令，从框中选择PCB Document图标，双击该图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。 (2)电路板根据要设计的电路确定电路板的尺寸。设定原点选取Keep Out Layer复选框，通过Edit/Origin/Set设置原点，再执行菜单命令Place/Keepout/Track，绘制电路板的边框。 (3)装入元件封装库执行菜单命令Design/Add/Remove Library，在“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库 (4)装入网络表执行菜单Design/Load Nets命令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表文件（扩展名为Net），如果没有错误，单击Execute。若出现错误提示，必须更改错误。 (5)元器件布局Protel 99 SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自动布局。布局是布线关键性的一步，为了使布局更加合理，最好采用手工布局方式。 （6）自动布线执行菜单命令Auto Routing/All，并在弹出的窗口中单击Route all按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。 （7）手工调整 自动布线结束后，可能存在一些令人不满意的地方，如自动布线出现绿色线，则表明这根线连接错误，可以手工调整，把电路板设计得尽善尽美。 (8) 打印输出 印刷电路板图执行菜单命令File/Print/Preview，形成扩展名为PPC的文件，再执行菜单命令File/print Job，就可以打印输出印刷电路板图.若要分层打印则选择Design/Options 的Layers下将不需要显示的层前面的勾去掉，若不需要网格，则可将此对话框最后一项前的勾去掉，再打印。实验四：元器件识别与焊接训练一、训练目的：1、了解常用电子元器件的分类、主要参数；2、电子元件焊接的常用工具、材料；3、熟悉电子元件焊接基本工艺与操作技能；二、训练设备器材1、训练用工具：万用表、螺丝刀、电烙铁、镊子等； 2、训练用材料：废电子元器件、废印制电路板（或电子套件）、松香、海绵、锡。三、训练内容要点1、常用电子元器件的识别 电阻在电路中用R加数字表示，电阻的参数标注方法有3种方法，即直标法、色标法、数码法和文字符号法。选择电阻时要考虑电阻大小、功率、误差等因素。电阻颜色色环代码表如下：颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银数值01234567890.10.01误差值+-1%+-2%+-5%+-10% 二极管的识别：一般整流二极管的封装是黑色的，稳压二极管是玻璃封装的，发光二极管是塑料封装的。用万用表测三极管的方向性：（1） 判别基极和管子的类型选用欧姆档的R*100（或R*1K）档，先用红表笔接一个管脚，黑表笔接另一个管脚，可测出两个电阻值，然后再用红表笔接另一个管脚，重复上述步骤，又测得一组电阻值，这样测3次，其中有一组两个阻值都很小的，对应测得这组值的红表笔接的为基极，且管子是PNP型的；反之，若用黑表笔接一个管脚，重复上述做法，若测得两个阻值都小，对应黑表笔为基极，且管子是NPN型的。（2）判别集电极因为三极管发射极和集电极正确连接时大（表针摆动幅度大），反接时就小得多。因此，先假设一个集电极，用欧姆档连接，（对NPN型管，发射极接黑表笔，集电极接红表笔）。测量时，用手捏住基极和假设的集电极，两极不能接触，若指针摆动幅度大，而把两极对调后指针摆动小，则说明假设是正确的，从而确定集电极和发射极。2、电子元器件的焊接1 锡焊的条件：第一是可焊，可焊就是想焊接在一起的两种材料发源是可以焊接的。第二是焊伯的表面必须保持清洁。第三是焊锡和助焊剂的合理选择。第四是焊件要加热到适当的温度。第五是要掌握合适的焊接时间。2 焊接的基本方法：一，烙铁头同时接触元件的引脚和板子上要焊接的部位。二，送入焊锡丝。将焊锡丝向烙铁头上推送，可以看到焊锡边送边化，等焊锡量正好时停止送焊锡。三，保持烙铁头不动的状态，在焊锡完全熔化后继续加热35秒时间。四，烙铁头离开焊点。五，剪去多余的引脚。实验五：小电路装焊与调测1、 实验目的：1 学习简单电子电路的焊接、调试；2 分析电路及其元件的功能、作用。二、实验电路： U1：LM358，双通用运算放大器，属双极性模拟极性电路。3、 焊接要求:1.装焊顺序：按元器件高度为先低后高，按元器件何种为先小后大，PCB上的直线表示跳线，可使用剪下的元件引脚装焊2.注意元器件的极性，引脚排列顺序和安装位置，避免装错。四、电路调测：1 首先，应仔细检查电路板元器件安装和导线的连接是否正确，然后，将LM358装到插座上，注意方向。2 电路5V电源电压，观察LED发光二极管的显示状态，记录电源电压和电流数值，说明电路功能。课程设计报告一. 设计题目及要求 设计一个4位密码锁防盗报警器，要求只有10s内按顺序键入4位正确密码才能把门打开，超过时间，发出频率为1000HZ的音响信号。二. 题目分析与方案选择1. 共设了9个用户输入键，以开关代替按键。其中只有4个是有效的密码按键，1个清零键，其它的都是干扰按键，若打开清零键或按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过10秒，电路将报警。2. 电路设计涉及秒脉冲的产生，原来想过两个方案产生秒脉冲： 一是由32768HZ的晶振经过15分频到精确的秒脉冲；振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一时间脉冲信号。二是由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。原本鉴于由晶振分频产生的脉冲更精确，所以选用了一方案，但由于multisim中14与12分频器件仿真不对，最后选择了方案二。3. 总体设计框图：产生高电平，可使开锁正确停止计时错误（清零）键盘输入（含伪键）计时报警超时三. 主要元器件介绍电路设计的密码输入电路采用拨盘开关，输入的密码经过两片74LS112D双JK触发器验证后将输出信号传递给计数器74160，计数器的输出又反作用于自身，控制74160的工作状态， 同时计数器的输出连接7448N译码器和七段式显示器，显示密码输入的时间。计数器输出控制蜂鸣器的工作状态。其中计数器的时钟脉冲信号由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。555定时器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。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 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 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 4 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 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 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，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 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 概述 是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5k的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。 555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 两个比较器 C1和 C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。 比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。 555的应用： （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； （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555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构，如图 4a,b所示，特性如表3所示，以及本设计的电路如图5a,b所示： 图4(a）外引线排列 图4 (b) 内部结构图GND：接地端 ：低触发端 OUT：输出端 ：复位端CO：控制电压端 TH：高触发端 D：放电端 VCC：电源端 表2 特性表COUTHUTRUOUTT的状态00*UOL导通10UOL导通不变不变*UOH截止1VCOUOL导通VCOUOL不变*不变截止 图5 设计的555多谐振荡器振荡周期为： 振荡频率为：74LS160 74LS160 是一个中规模具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器 , 功能管脚图 ,原理如下：74LS160的管脚图如 图6所 示，真值表如 表3所 示： 图6管脚图表 3 74LS160真值表 74LS160的逻辑图如图7所示 图7 74LS160的逻辑图简要说明:160为可预置的十进制计数器，共有74160和54/74LS160两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如表(不同厂家具体值有差别):下表是74LS160的主要电器特性异步清零端CR为低电平时，不管时钟端CP信号状态如何，都可以完成清零功能。160的预置是同步的。当置入控制器DE为低电平时，在CP上升沿作用下，输出端Q0-Q3与数据输入端D0-D3一致。对于74160，当CP由低至高跳变或跳变前，如果计数器控制端EP、ET为高电平，则DE应避免由低至高电平的跳变，而74LS160无此种限制。160的计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的。当EP、ET均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于4LS160的EP、ET跳变与CP无关。160有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。对于74LS160，在CP出现前，即使EP、ET、CR发生变化，电路的功能也不受影响。74LS112双下降沿 J-K 触发器（有预置、清除端） 简要说明: 112 为带预置和清除端的两组 J-K 触发器，共有 54/74S112 和 54/74LS112 两种线路 结构型式，其主要电特性的典型值如下：型号FMAXPDCT54S112/CT74S112125MHz150mWCT54LS112/CT74LS11245MHz20mW管脚图：引出端符号：CLK1、CLK2 时钟输入端（下降沿有效） J1、J2、K1、K2数据输入端 Q1、Q2、/Q1、/Q2 输出端CLR1、CLR2直接复位端（低电平有效）PR1、PR2直接置位端（低电平有效）功能表：输入输出PRCLRCLKJKQ/QLHXXXHLHLXXXLHLLXXX*HHLLQ0/Q0HHHLHLHHLHLHHHHH/Q0Q0HHHXXQ0/Q0说明：H高电平L低电平X任意高到低电平跳变Q0稳态输入条件建立前的Q的电平/Q0稳态输入条件建立前Q的电平或Q0 的补码*不定逻辑图（1/2）四. 仿真及结果分析1. 当密码按顺序正确输入时，输出高电平