吕富勇-电工电子课程设计指导书.doc

电工电子课程设计指导书课程设计的基本任务本课程设计的基本任务，是着重提高学生在电子电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。课程设计的基本要求通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1、初步掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：（1）根据设计任务和指标，初选电路；（2）通过调查研究、设计计算，确定电路方案；（3）选择元器件，安装电路，独立进行试验，并通过调试改进方案；（4）分析实验结果，写出设计总结报告。2、培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力。包括：（1）学会自己分析、找出解决问题的方法；（2）对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案。（3）掌握一些测试电路的基本方法，实验中出现一般故障，能通过“分析、观察、判断、试验、再判断”的基本方法独立解决；（4）能对实验结果进行分析和评价。3、掌握安装、布线、调试等基本技能，巩固常用仪器的正确使用方法。4、通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。课程设计的基本步骤和方法 1方案设计根据设计任务书给定的技术指标和条件，初步设计出完整的电路（这一阶段又称为“预设计”阶段）。这一阶段的主要任务是准备好实验文件，其中包括：画出方框图；画出构成框图的各单元的逻辑电路图；画出整体逻辑图、系统控制时序图；提出元器件清单；画出各元件之间的连接图。要完成这一阶段的任务，需要设计者进行反复思考，大量参阅文献和资料，将各种方案进行比较及可行性论证，然后才能将方案确定下来。具体步骤是： （1）框图设计：所谓框图设计就是针对所提出的任务，要求和条件，从全局着眼选用若干个具有一定功能的单元电路方框来组成一个整体，以实现各项时间要求，即形成所谓的总体方案。通常满足设计要求的总体方案不止一个，我们应针对任务、要求和条件查阅有关资料，广开思路，提出若干不同方案，逐一分析其优缺点，加以比较，择优录用。 （2）总体电路设计：首先根据己确定的总体方案的原理框图，进一步明确对各单元电路的要求，进而设计出各单元电路的具体结构形式，选择元器件并根据元器件的要求进行参数计算和控制时序设计。画总体电路时的几点注意事项： 画图时应注意信号的流向，通常从输入端或信号画起，由左至右或由上至下按信号沟的流向依次画出各单元电路，但一般不要把电路图画成很长的窄条，必要时可按信号流向的主通道依次把各单元排成类似字母“ U ，的形状，它的开口可以朝左，也可以朝其它方向。 电路图中所有的连线都要清楚的表示，各元件之间的绝大多数连线应在图上直接画出。连线通常画成水平线或竖线，一般不画斜线。互相连通的交叉处用圆点标出，还应注意尽量使连线短些。画图以“清晰明了，容易看懂”为原则。 电路图中的中大规模集成电路器件，通常用方框表示。在方框中标出它的型号，在方框的边线两侧标出每根连线的功能名称和管脚号。除中大规模集成电路器件外，其余元器件的符号应当标准化。当集成电路器件的管脚较多，管脚的连线可以选择时例如多输入的门电路，此时画原理图时可不标出管脚号，布线时应随时把实际接线的管脚号填在原理电路图上，以便以后调试或维修。衡量一个电路设计的好坏，主要是看是否达到了技术指标及能否长期可靠地工作。此外还应考虑经济实用、容易操作、维修方便。为了设计出比较合理的电路，设计者除了要具备丰富的经验和较强的想象力之外，还应该尽可能多地熟悉各种典型电路的功能。只要将所学过的知识融会贯通，反复思考，周密设计，一个好的电路方案是不难得到的。 2方案试验 对所选定的设计方案进行安装调试。由于生产实际的复杂性和电子元器件参数的离散性，加上设计者经验不足，一个仅从理论上设计出来的电路往往是不成熟的可能存在许多问题，而这些问题不通过实验是不容易检查出来的，因此在完成方案设计之后，需要进行电路的装配和调试，以发现实验现象与设计要求不相符合的情况。对某些较复杂的电路，可分单元电路依次进行安装调试，一般先装调主电路后装调控制电路，分别达到指标要求之后，再联系起来统调。 （l）安装在装配电路的时候，一定要认真仔细、一丝不苟，注意集成电路，几点注意事项如下： 要根据电路图确定元器件在面包板上的排列位置为了能够正确布线并便于查线，所有集成电路的插入方向尽量要保持一致。 根据信号流向的顺序，采用边安装边调试的方法。元器件安装之后，先连接好电源线和地线。面包板最外的两派插孔一般用来作为公共的电源线、地线和信号线为了查线方便，连线应用不同颜色的导线。 连线要求紧贴在面包板上，以免造成接触不良。另外，连线要从集成块周围通过，不允许跨接在集成块上方，也不要使导线互相重叠在一起，尽可能做的横平竖直，以便于去线及更换元器件和导线。 为了使电路能够正常工作和测量，所有的地线必须连在一起。形成一个公共“地”参考点。（2）检查连线电路安装完毕后。先认真检查电路连线是否正确，包括错线（连线一端正确，另一端错误），少线（安装时完全漏掉的线）和多线（连接的两端在电路图上都是不存在的）。 （3）调试检查连线正确后，通电，检查每片集成电路的工作电压是否正常。这是电路有效工作的基本保证。调试该单元电路直至正常工作。统调主电路的方法是将己调试好的若干单元电路连接起来，然后跟踪信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试，直至正常工作。因此时控制电路尚未安装，需人为地给受控电路加以特定信号使其止常工作。调试控制电路常分为两步：第一步单独调试控制电路本身，施加于控制电路的各个信号可以人为设定为某种状态，直至正常工作。第二步将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来，进行电路统调。（4）故障排除实验中出现了故障和问题，不要急躁，要善于用理论与实践相结合的方法，去分析原因、这样就可能较快地找出解决问题的方法和途径。一般常见故障源为：接触不良（特别是当电源线接触不良时可能工作不稳定）、接线错误（错接或漏接）、器件本身损坏（需单独测试其功能方能确定确实损坏）、多余控制输入端未正确处理（一般若悬空会有较大干扰，应接固定电平）、设计上有缺陷（出现预先估计不到的现象，这就需要改变某些元件的参数或更换元器件，甚至需要修改方案）。 3工艺设计 完成制作实验样机所必需的文件资料，包括整机结构设计及印制电路板设计等。4样机制作及调试包括组装、调试等。 5总结鉴定考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期可靠工作同时写出设计总结报告。课程设计实验文件的标准格式在整个课程设计的过程中，每个同学应完成三个文件：预设计作业、方案实验预习报告及课程设计总结报告。1 预设计作业：应按下述原则画出框图、逻辑图和控制时序图交指导教帅审阅。 （l）画框图的原则： 比较简单的逻辑电路的框图一般由几个方框构成，复杂一些的电路由十几个方框构成，所画的框图不必太详细，也不能过于含糊，关键是反映出逻辑电路的主要单元电路、信号通路、输入、输出以及控制点的设计思路。 框图要能清晰地表示出控制信息和数据信息的流向。 每个方框不必指出功能块中所包含的具体器件，但应标明各方框的功能名称。 所有连线必须清晰整齐。（2）画逻辑图的原则： 所有小规模器件应使用标准逻辑符号 中、大规模集成电路的符号，我们规定画成一个方框，框内应注明器件的型号或名称，引出脚的符号应标注清楚。必要时还可以标注出引出脚的顺序号。各引出脚不要求按顺序排列，可按设计者要求排列。 电阻、电容、电感类元件应计算出具体值 若作为正式图纸还应列出元器件清单，放在图纸的右下角。（3）画控制时序图的原则： 需要在一个图上同时反映多个控制信号之间的相对时序关系。 每行只能画一个控制信号，并在信号前注明信号的含义。2方案试验预习报告应由学生自己拟定，内容包括：调试和指标测试内容、方法及步骤，测试线路图，所用仪器设备，记录测试结果的表格等。 3课程设计总结报告要限期完成，内容及格式要求如下：表一：总结报告封面格式要求 表二：总结报告格式要求 电子技术课程设计总结报告 目录题 目：一、设计任务书指导教师：二、设计框图及整机概述设 计 人：三、各单元电路的设计方案及原理说明学 号：四、调试过程及结果分析专业及班级：五、设计、安装及调试中的体会日 期：六、附录：（包括：整机电路图及元器件清单）课程设计题目 带频率测量功能的方波发生器设计一、 设计任务1、任务要求：设计一个带频率测量功能的方波发生器，由频率测量电路检测方波频率，从而实时指示输出信号频率。2、性能技术要求：方波发生器输出方波信号频率范围10-999Hz可调（方波信号占空比随意）；频率测量电路的频率测量范围10-999Hz，并用三位LED数码管显示测量的频率值；频率测量电路断开与方波发生器的连接时，可单独作为频率计使用。二、 设计提示带频率测量功能的方波发生器如图1所示，主要由方波产生电路，频率测量控制电路、数字显示电路几部分组成。图1 系统功能框图1、 方波发生器电路可由NE555构建多谐振荡器实现。2、3、2、频率测量控制电路主要是通过计算固定时间长度范围内被测信号的周期数实现频率测量。可由NE555作为测频所需时序的核心，产生测频所需的计数闸门控制信号、显示锁存信号等时序信号。3、数码管显示电路负责将频率测量计数器的值转为十进制数并经过译码及显示驱动电路，控制LED数码管显示，实现测量频率的指示功能。4、系统电源采用9v电池供电，采用7805将9V电压稳至5v，再给集成电路供电。三、 设计进度（二周）1、 弄清原理，熟悉各元器件（2天）2、 设计系统控制时序及设计原理图（3天）3、 实际连线，安装调试（3天）4、 完成总结报告（2天）四、 考核指标1、 预设计作业、方案实验预习报告及课程设计总结报告。2、 面包板电路考核（是否完成任务、是否达到指标要求、能否长期安全可靠工作）。附件1：元器件清单型号数量备注1N40073二极管1N41481开关二极管100k13296电位器S90131三极管CD401103十进制加减计数器/锁存/七段LG5011AH37段共阴数码管NE5552时基发生电路注：1/4W电阻（51、430、2K、5.1K、68K、75K）、电容（0.1uF、2.2 uF、10uF、100uF）、各色导线若干，面包板一组，镊子一把附件2：元器件引脚图 数码管 NE555 CD40110 S9013附表：电子技术课程设计耗材名称规格单价（元）数量小计（