高频电子线路课程设计.doc

1.课程设计目的 随着现代电子电路的快速发展，以及电子行业对现有电子工程技术的不断需求，特别是对实际操作实践的电子人才的需求越来越多，所以加强学生动手能力、重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。实践动手能力的培养是一种综合能力，这种能力当然是在一定难度的前提下完成的，通过一定数量的实践才能逐步形成的。因此在培养实践能力的同时，要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法，从而提高实践能力。 近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。本次实习设计的题目为基于单片机的抢答器。在本次的课程设计中我主要负责了该系统的电路板PCB的制作2.课程设计的题目描绘及原理1课程设计题目：基于AT89S51单片机的八路抢答器2方案论证：该系统采用AT89S51单片机作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。 51单片机特点如下： 可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU ，程序指令和数据都可以烧写在ROM许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性高。 易扩充：单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各种规模的微电脑系统 控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分支跳跃指令。原理框图如1-1所示; 3电路原理分析：1. 本电路采用单片机STC89C51作为控制芯片，单片机的P0口外接八个开关按键，每个按键分别作为八位选手的抢答开关，按键另一端接地。由于P0口为高电平呈输入状态，当有按键按下时，P0口呈低电平。在程序编程上采用查询，查询P0口P0.0到P0.7的八个端口呈低电平，即查询是哪个选手先按键，然后将选手号码的字节数据送至串行口输出并在数码管上显现出来。2. 蜂鸣器是利用三极管处于开关状态是的导通与截止工作，在三极管导通时蜂鸣器工作，三极管截止时蜂鸣器不工作。三极管采用8550 PNP型基极接于P2.7口置其低电平时三极管导通，置其高电平时三极管截止。3. 数码管采用共阳极七段显示，其内部发光二极管为共阳极接高电平，当对应发光二极管一端为低电平时发光二极管点亮，显示的数字或字符由送入的字节数据控制，字节数据的输出采用串形口工作模式0，8位串行字节数据的输出通过RXD端口送出，TXD端用于送出同步移位脉冲，作为外接器件的同步移位信号。数据的发送是在TI=0的情况下，由一写发送缓冲器的指令开始CPU执行完该指令，串行口即将8位数据从RXD端送出，同时TXD端发出同步移位脉冲。8位数据发送完毕后由硬件置位TI=1，通过查询TI位来确定是否发送完一组数据，TI=1表示发送缓冲器已空，当要发送下一组数据时用软件使TI清零，然后即可发送下一组数据。4. 软件设计分析首先在程序的开始为选手设置了一段违规程序，该程序的作用是为了防止选手在主持人没有按下抢答键时，有的选手已经提前抢答了，本次抢答为无效抢答，并有报警和记录下该位选手的选号，做违规处理，如果选手超出了在规定的提前抢答次数，则该选手将被取消以后的抢答资格。如果在主持按下抢答键时再抢答，该次抢答被视为有效抢答，在主持按下回答问题的键时选手就可以在规定的时间内回答问题了。 3电路原理图： 主控芯片部分 数码管及蜂鸣器驱动 4电路PCB原理图： 抢答器PCB原理图5电路流程图： 6电路元器件清单:元件名称型号参数数量元件名称型号参数数量电源5V1电容30pF2排阻1K1蜂鸣器1电阻10k18电解电容10pF1晶振11.0592M1数码管1电阻1k1开关1双排针8三极管PNP8单片机STC89C5217EWB仿真电路：仿真题目：RC选频网络实验 。实验目的：1、 用实验的方法研究RC选频网络的选频特性。2、 进一步熟悉EWB中频率特性测试仪和示波器的使用方法。3、 会用频率特性测试仪测量选频的频率。4、 会用示波器测量对应所选频率输出电压与输入电压的幅值和相位关系。实验器材：信号发生器 1台频率特性测试仪 1台示波器 1台电阻、电容 各2个仿真电路原理及实验：如图81所示RC选频网络实验电路。图81 RC选频网络实验电路RC电路除了具有移相作用外，还具有选频作用。当由阻容元件以串并联方式组成如图81所示电路并加以正弦波电压U1时，输出U2与输入电压存在着如下关系：当f= 时，输出电压U2与输入电压U1同相位，电路成电阻性。当使R1=R2=R；C1=C2=C 且频率f= 时， 。 图82 RC网络频率特性曲线图83 频率为f时U2与U1的波形仿真实验步骤:1、 建立如图81所示的RC选频网络实验电路。2、 双击频率特性测试仪展开该仪器，单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。观察频率特性测试仪的波形，确定中心频率f如图82所示。3、 改变不同的R、C值重复上述步骤，观察R、C值变化对中心频率f影响。4、 双击示波器图标，打开示波器。单击仿真电源开关，计划电路进行动态分析。观察对于不同的频率f，出电压U2与输入电压U1之间的关系。测量当U2出现最大值时的f值是多少。是否满足U2max= U1 ，其相位如何？所测波形如图83所示。5、 改变R、C值重复步骤4，把所测得数据记录下来与计算值相比较。课程设计题目：基于51单片机的电子密码锁设计总体方案及工作原理： 采用以单片机为核心的控制方案，总体框图见图1.1.由于单片机总类繁多，各种型号都用一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选择单片机时下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，以及控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接LCD1602显示器用于显示作用。当用户修要开锁时，先按键盘用户键之后按键盘的数字键0-9输入密码。密码输入完成后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误从新输入密码，当三次输入密码错误时则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下用户键后再按设置键，接着输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。新密码输入后按下确认键后系统要求再次输入新密码接着按下确认键当两次密码输入相同时新密码将得到存储，密码修改成功。图1.1 设计总体框图电路原理图： 密码锁原理图电路PCB原理图： 密码锁PCB原理图主要元器件介绍： 1.主控芯片AT89S52 AT89S52时一种低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K字节 ISP的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52 性能简介：AT89S52具有如下特点：40个引脚，8K字节Flash片内程序存储器，256字节的随机存储数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz可通过软件设置省电模式，空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需要。2.存储芯片AT24C02AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含2568位存储空间，具有工作电压宽（2.55.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且它是采用了I2C总线式进行数据读取的串行器件，占用很少的资源和I/O线，并且支持在线编程，进行数据实时的存储十分方便。AT24C02中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。I2C总线式一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA及SCL两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。AT24C02正是运用了I2C规程，使用主/从机双向通信，主机和从机均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号并发出控制字，控制总线的传送方向，并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号ACK。AT24C02的控制字有8位二进制数构成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以选择从机并控制总线的传送方向。AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。在AT89S52实验开发板上它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源口。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，在AT89S52实验开发板上和单片机的P1.1连接，第6脚SCL为串行时钟输入线，在AT89S52实验开发板上和单片机的P1.0连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5K的电阻上拉，第7脚写保护接地。3.LCD 1602显示器现在的字符型液晶显示器模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符 ，有8位数据总线D0-D7和RS，RW，E三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。接口信号说明1602型LCD的接口信号说明如表2.1所示：表2.1 1602型LCD的接口信号说明编号符号引脚说明 编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DATA I/O2VDD电源正极10D3DATA I/O3V0液晶显示偏压信号11D4DATA I/O4RS数据/命令选择端12D5DATA I/O5RW读写选择端13D6DATA I/O6E使能信号14D7DATA I/O7D0DATA I/O15BLA背光源正极8D1DATA I/O16BLK背光源负极5.结束语在做本次课程设计的过程中，我学到了一些理论知识和做课程设计的基本思路，同时也对自己真正的水平也有了一个更清晰的认识。在每次课程设计之前都要能清楚的知道自己想要设计的是什么东西，而设计这些东西有需要哪些器件，如何把这些器件组合起来才能实现想要的功能，由于开始的时候一直觉得课程设计很难，不知道该从何处下手，耽误了很多时间都没选定题目。 对于电路的设计过程我通过查资料，才了解到抢答器、密码锁的原理、功能，再根据原理及功能，确定电路，画出电路图。同样，在这次课程设计中也遇到了不少问题，集中体现在Protle99se及EWB运用不够熟练，对元器件不熟悉。尤其是在Protle99se中找元器件时不知道其原理图及封装的型号，操作不灵便。 经过这次课程设计，让我对前面的路有了更多的信