《电子课程设计》PPT课件.ppt

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 Transistor 1947: first point contact transistor at Bell Labs,The First Integrated Circuit,1966: ECL 3-Input gate at Motorola,High Performance Processors,2001: Intel Pentium Microprocessor 42 M transistors, 1.5 GHz operation CMOS, 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（Electronic 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 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：10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 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。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。,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