自行车速度表 电子课程设计报告(测速表、测量放大器).doc

数电课设自行车速度表第一章 设计要求设计任务根据车轮周长、辐条数和车轮转数等参考设计、调试完成一个进行车用速度表，要求具有根据不同的车型随时进行调整的功能，以保证速度表显示的正确。1 显示数字为三位，精度为0.1公里，即（00.0-99.9公里）。2 数码管要有小数点显示，即个位于十分位之间的小数点要亮起来。3 标明你所设计的条件，（轮周长、辐条数等）。给出根据不同车型进行调整的依据。4 结构简单、所用器件尽量少、便于调整、成本低。5 所用芯片、元件等在参考元器件范围内选择（实验室没有的需自行解决）。一、 设计参考方案 通过测量在单位时间内通过红外光电传感器的轮辐数，折算出车轮走过的距离，即每秒通过多少根辐条等于1公里每小时的速度。时速值按十进制由多位数码管显示。假定车速为1公里/小时，那么车轮每秒走过的距离为100000厘米/3600秒27.8厘米/秒。因测得的是每秒通过光电传感器的辐条数，故须将27.8厘米/秒化作多少根辐条/秒，两根辐条间的车周长=轮周长/辐条数。对于每小时一公里的速度，相当于每秒通过的辐条数为27.8厘米/辐条间轮周长（即门控脉冲的频率），此数的倒数即为每通过一条辐条所需要的时间（秒）。如果在此时间内通过1根辐条即表示速度为1公里/小时，数码管显示01.0，若通过20根辐条，则车速为20公里/小时，速度表（数码管）就显示20.0。框图：红外传感器脉冲整形 轮辐计数器译码驱动器整形复位脉冲门控脉冲电路锁存信号第二章设计与说明设计方案的选择根据分析，我们将测速仪分为四个模块：信号输入模块，锁存和复位模块，计数器驱动模块，显示模块。信号输入模块由红外线传感器和施密特组成，红外线传感器用于产生信号，施密特用于波形整形。此模块没有可选性。计数器驱动模块用计数器CD4553和译码器CD4543或CD4511组成。两者从功能上并无本质区别。CD4553用于对输入信号基数，译码器用于驱动三位数码管。此模块无可选性。显示模块由数码管和三极管组成。共阴数码管接PNP，共阳数码管接NPN，两者同样在功能上无本质区别。此模块无可选性。锁存和复位模块将产生锁存和复位信号，最初我们设计了两种方案。由NE555产生多谐信号，在高电平时计数，在低电平时先锁存后清零，为下次计数做好准备。当下个高电平来临时，重新从零开始计数，测速。测速仪停下来时显示的数为要测的速度。系统框图：轮辐计数器译码器动器数码显示器红外线传感器脉冲整形门控脉冲电路脉冲整形复位脉冲锁存信号延迟各单元电路的原理图：显示模块计数器驱动模块各单元的工作原理：信号输入模块：该模块由红外线传感器和施密特组成。红外线传感器平时的输出信号为低。当有物体切断红外线时，红外线传感器会产生一个高电平。高电平经过施密特整形，成为整齐的矩形波。从而送到计数器CD4553的12管脚。锁存和复位模块：该模块由NE556和施密特及电阻电容组成。NE556和电阻电容搭乘多谐振荡器。多谐振荡器的两个电阻为300k。电容为5.1uf。将输出接到CD4553的锁存端（管脚10）然后经积分电路，接到清零端(管脚13)，是清零信号比锁存信号稍晚一些到达CD4553。实现先锁存后清零。计数器驱动模块：该模块有计数器CD4553和译码器CD4543组成。CD4553负责接收由红外线传感器传送过来的输入信号，并计数。同时，在锁存端和复位端接受由锁存和复位模块传送过来的锁存和复位信号。显示模块：该模块由数码显示管和三极管组成。我们的数码显示管是共阳的。所以三极管为PNP。数码管由计数器CD4553和译码器4543驱动。计算说明：我们假设自行车,有32根条幅。车轮半径为77厘米，则周长为241.8厘米。如果速度为0.1公里。0.1*1000*100=10000（厘米/小时） 10000/3600=2.78(厘米)两个条幅间的弧长为：241.5/32=7.51（厘米/条）经过一个条幅的距离所需的时间： 2.78/7.51=0.37 (个/秒)T=1/0.37=2.7(秒)f=0.37Hz组成多谐后，经过不断测试。最终我们选择了5.1uf的电容和两个300k的电阻和NE556搭成多谐振荡器。该多谐振荡器的频率约为0.37Hz电位器为100k，则频率可调范围为0.31Hz至0.37Hz。 材料电阻：7个3k 3个510,2个300k电位器：k电容：5.1uf 100p 2个1uf 三极管：3个9012芯片：1个CD4553,一个CD4551一个CD40106。其他：三位数码显示管 (共阴)各芯片连接方法CD4553管脚连接1数码管管脚82数码管管脚95CD4543管脚46CD4543管脚27CD4543管脚38接地9CD4543管脚510锁存11接低12输入13复位14无连接15数码管管脚1216接电源数码管管脚连接1经3k电阻接CD4543管脚132经3k电阻接CD4543管脚123无连接4经3k电阻接CD4543管脚115经3k电阻接CD4543管脚156无连接7经3k电阻接CD4543管脚108接三极管PNP发射级9接三极管PNP发射级10经3k电阻接CD4543管脚1411经3k电阻接CD4543管脚912接三极管PNP发射级元器件的参数，器件的引脚：CD4543 NE556 数码管：CD40106CD4553多谐震荡的两个电阻为k,电容为5.1uf.数码管与CD4543连接的电阻为3k.数码管经三极管与CD4553连接的电阻为510欧姆。电位器k.第三章调试与分析调试中的问题，现象分析故障的原因采取解决问题的方法和手段：多谐振荡器的调试：将线接好后，将管脚5的输出接示波器，调节示波器的时间旋钮，幅度旋钮，观察波形。第一次观察，没有观察到波形。然后根据设计图，检查接线是否有错误。接线并无错误，然后挨个检察元器件是否有损坏。最后发现一个电容损坏。换上一个新电容后，观察波形。示波器的屏幕上出现多谐的波形。由于该多谐信号的频率较小，无法观察到稳定波形。只观察到示波器上的信号时高时低。数码管接线的调试：将1Hz信号接入计数器CD4553，观察数码管的显示。第一次调试数码管出现乱码。检查CD4553与CD4543之间的连接，没有发现问题。检查CD4543与数码管的连接，出现错误。CD4543管脚14接在了数码管的管脚10，应该接数码管的管脚5。CD4543管脚15接在了数码管的管脚5，应该接数码管的管脚10。改过后测试，发现显示的数与一到十相反。检查CD4543接线，发现管脚6接低，应该接高。三极管接反。改过后，将1Hz信号接入。数码管显示正确。复位的调试：将多谐的输出经过CD40106的整形接到CD4553的复位端(管脚13)，将10Hz的信号接入CD4553的12管脚，观察数码管，发现数码管计数到三十左右时自动清零，从新开始计数，说明复位功能良好。锁存的调试：将复位端接低。将多谐的信号经CD40106的整形后，接到CD4553的锁存端（管脚10），将10Hz的信号接入CD4553的12管脚，观察数码管，发现数码管的计数从零开始计到三十左右时停住一段时间，当再次计数时直接跳到七十左右。说明锁存功能正常。先锁存后复位的调试：将多谐的信号经CD40106的整形后同时接入CD4553的复位和锁存。然后将10 Hz的信号接入，观察数码管。发现数码管计数到三十左右立即清零。一段时间后从新计数。说明清零信号比锁存信号先到达CD4553。需要加一个积分电路让清零信号迟于锁存信号到达CD4553.先将多谐信号经整形接到锁存。然后用一个100p的电容和一个10k的电阻并联一个积分电路。然后从电容出拉出线接入到CD4553的清零端。将10Hz信号接入，观察数码管。当计数到三十左右时停住，一段时间后从零重新计数。说明实现了先锁存后清零的功能。整体测试：用Hz的信号作为输入信号接入CD4553，数码管显示数为31-32.根据计算结果33。基本正确。整理记录的数据分析结果：1kHz输入信号的测试结果为41.6。附加功能的多谐振荡器的频率约为.6Hz。最终总图：、四章收获和改进收获：上学期我们上了电路实验。但都是我照着课本上的设计图，在面包版上讲各个芯片进行连接。实际上我只进行了布线这一项工作。即使在实验中出现问题，只要检查线是否正确，并改正，最终都会完成实验，而实际上并没有学到什么真正的知识，更不能让我真正走进数字电路的世界。这学期的课设，我必须通过自己的双手去解读任务，分析任务。我必须运用自己的大脑将一个非常实际的，生活中很小的问题，转换成我们的数字电路，用芯片，电阻，电容等电路元器件去解决这个问题。然后通过各种途径去查阅相关资料，查找我们需要的芯片。找到芯片后，我必须通过自学熟练掌握芯片的功能，各个管脚的作用。一个管脚接不对就会使整个实验以失败告终。熟悉芯片后。我们要将各个陌生的芯片，严谨的，认真的连接起来，去实现我们最终的目的。在设计和调试的过程中。我学会了将问题分成各个模块，然后通过将各个模块的功能分别实现从而实现最终的目标。调试过程同样需要分模块测试。通过分别测试信号输入模块，锁存和复位模块，计数器驱动模块，显示模块，将每个模块的问题一一解决，最后使试验成功。在这次试验中，我除了学会了CD4543,CD4553,数码管等数电上的知识。我还得到其他的锻炼。我学会了如何与别人合作，如何搜集，筛选自己所需的资料。加强了我的自学能力，锻炼了自己的耐力，耐心。遇到问题不慌不忙，冷静地分析问题。有步骤，有目的将问题解决。 模电部分 测量放大器要求完成的主要任务: 设计并制作一个测量放大器。参见图1。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R1R2R3R4时，VI0。R2改变时，产生VI 0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。 要求：(1)测量放大器a、 差模电压放大倍数 AVD1500，可手动调节；b、 最大输出电压为10V，非线性误差 105 ； d、在AVD500时，输出端噪声电压的峰峰值小于1V； e、通频带010Hz ；f、 直流电压放大器的差模输入电阻2MW（可不测试，由电路设计予以保证）。（2）前置放大器 a 输入正弦波信号最小幅度为有效值10毫伏 b 频率为100hz-10khz c 放大器增益到达60db (3)信号变换放大器将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。二、设计要求1.1 任务设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1.1。输入信号V1取自桥式测量电路的输出。当R1=R2=R3=R4时，V1=0。R2改变时，产生V10的电压信号。测量电路与放大器之间有1m长的连接线。1.2 要求1. 基本要求(1) 测量放大器a、 差模电压放大倍数 AVD1500，可手动调节；b、 最大输出电压为10V，非线性误差 105 ；d、 在AVD500时，输出端噪声电压的峰峰值小于1V；e、 通频带010Hz ；f、 直流电压放大器的差模输入电阻2MW（可不测试，由电路设计予以保证）。(2) 电源设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。由单相220V交流电压供电。交流电压变化范围为1015。(3) 设计并制作一个信号变换放大器，参见图2。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。二、方案论证与比较1、 放大器部分方案一、低噪声前置放大电路设计本电路结构简单，输入阻抗高，放大倍数可调；但是共模抑制比较小，实测只有104，共模抑制能力太差。其电路图如图所示方案二、同相并联式高阻抗测量放大器同相并联式高阻抗测量放大器电路具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移互相补偿、双端变单端以及输出不包括共模信号等优点。同相并联式高阻抗测量放大器电路图如图所示。对比两个方案，方案二比方案一的抑制共模能力强，故采取方案二.不难证明，方案二电路的理想闭环增益和共模抑制比分别为 Ac=R3/R2(1+2R1/Rw) CMRR=(Ac12*CMRR3*CMRR12)/( Ac12*CMRR3+ CMRR12)若 CMRR12Ac12*CMRR3则有 CMRR=AC12*CMRR3其中Ac12和CMRR12为A1和A2组成的前置级的理想闭环增益和共模抑制比，CMRR2为A3组成的输出级的共模抑制比。3.前置放大器设计 输入及输出电容器(C1及C4)只是选项，可根据实际情况考虑选用。适用与否取决于用户系统的输入与输出如何连接。若输出设有直流补偿，那么便需要增设C1输入电容器，以便阻塞直流电信号。输出电容器也可发挥相同的作用。4、信号变换放大器设计 设计要求将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真的转换为双端输出信号，用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。为了史信号不失真，就需保证电路的对称性。 设计采用单端输入、双端输出的差动放大级进行信号的变换电路中使用OP07运算放大器，同相放大器结成射级跟随器，前端输入进行分压，从而使Vo+=1/2Vin，反相放大器的Av=-R6/R2=-0.5,使得Vo-=-0.5Vin，从而实现不失真变换。电路图如图所示 3、原理分析和说明 测量放大器基本原理 在工业自动控制等领域中，常需要对远离运放的多路信号进行测量，由于信号远离运放，两者地电位不统一，不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引入的误差。为了抑制干扰，运放通常采用差动输入方式。对测量电路的基本要求是：高输入阻抗，以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差。高共模抑制比，以抑制各种共模干扰引入的误差。高增益及宽的增益调节范围，以适应信号源电平的宽范围。以上这些要求通常采用多运放组合的电路来满足，典型的组合方式有以下几种：同相串联式高阻测量放大器，同相并联式高阻测量放大器。抑制共模信号传递的最简单方法是在基本的同相并联电路之后，再接一级差动运算放大器，它不仅能割断共模信号的传递，还将双端变单端，适应接地负载的需要，电路如图二所示。它具有输入阻抗高、增益调节方便、漂移相互补偿，以及输出不包含共模信号等优点，其代价是所用组件数目较多，共模抑制能力略有下降。不难证明，方案二电路的理想闭环增益和共模抑制比分别为 Ac=R3/R2(1+2R1/Rw) CMRR=(Ac12*CMRR3*CMRR12)/( Ac12*CMRR3+ CMRR12)若 CMRR12Ac12*CMRR3则有 CMRR=AC12*CMRR3其中Ac12和CMRR12为A1和A2组成的前置级的理想闭环增益和共模抑制比，CMRR2为A3组成的输出级的共模抑制比。 三 实验记录前置放大电路:差动放大器信号变换放大器:四 调试和分析 在做电路设计时，我设计的电路参数都能满足题目要求，所用的电路也都是比较简单的两级放大电路，应该很容易就可以调适出结果。但是连接完电路后，我们的电路却出现了失真、不稳定、OP07不工作等问题。在调试时，我们修改了前置放大电路的供电方式，并去掉了一个接地的电容，才达到了设计要求。在调试信号变换放大器时，我们先将两运放调0，然后又调节了R7、R6使两个输出端的幅值相等。在调试差动放大器时，我们遇到了很大的问题。运放调0后，信号经过第一级差放后，不能到达第二级放大器，我发现问题出在了第一级差放的电阻不对称上，于是将R10换成了滑变，才使差模信号能够传输到第二级运放上。然后我们调节R7、R6使AVD从1到500内可调节，并使AVD=500时，输出的噪声电压小于1v，在调节共模抑制比时，我们电路的共模抑制比始终达不到100000，在达到50000时，输出波形就发生了严重的失真。五 实验收获 做完模电课设后,我最大的感受是实际电路与理论计算之间有很大的差别。设计电路时，我们的参数都能达到要求，但连好电路后，电路工作情况与之前的设计有很大差别，我们通过修改供电方式、改变电阻电容大小等方法，才使电路达到设计要求。 在设计和调试的过程中，我学会了将问题分成各个模块，然后通过将各个模块的功能分别实现从而实现最终的目标。 通过模电课设，我学会了运放放大电路的知识，学会了如何与别人合作，如何搜集，筛选自己所需的资料。特别是锻炼了自己的耐力，耐心。经典婚庆主持词炮竹声声贺新婚,欢声笑语迎嘉宾.尊敬各位来宾,各位领导,各位亲朋好友,先生们,女士们,活泼可爱的小朋友们,大家好! 好歌好语好季节,好人好梦好姻缘.来宾们今天是公元*年*月*日(农历六月初八)是良辰吉日,在这大吉大利吉祥喜庆的日子里,我们怀着十二分的真诚的祝福相聚在*酒楼一楼婚宴大厅共同庆贺*先生与*小姐新婚典礼.(首先我们给予掌声的恭喜)大家都知道结婚是人生中的一件大事,而婚礼更是人生中最幸福神圣的时刻,尤其婚礼上浪漫温馨高雅别致的婚礼仪式以及亲朋好友的良好祝愿会给新人一生永远带来最美好的回忆.各位亲朋好友,我是本次婚礼庆典的主持人*.今天我十分荣幸地接受新郎新娘的重托,步入这神圣而庄重的婚礼殿堂为新郎*,新娘*的婚礼担任司仪之职.让我们在这里共同见证一对新人人生中最幸福神圣美好的一刻！真是:百鸟朝凤凤求凰,龙凤呈祥喜洋洋.让我们用掌声祝贺他们祝福新人凤凰展翅迎朝晖,恩爱鸳鸯比翼飞.携手同步知心人,共创宏图献真情.郎才女貌天作美,洞房花烛喜成双.在神圣的婚礼进行曲中一对新人手挽手,肩并肩缓缓步入婚礼大厅.脸上充满了无比幸福的笑容让我们用掌声与鲜花给予一对新人最诚挚的祝福.婚姻是人生大事,结婚典礼对青年男女来说是一生中最重要的时刻.你也笑,我也笑,亲朋好友齐来到.天也新,地也新,众星捧月迎新人.新郎新娘台上站,甜蜜感觉涌心间.风风雨雨牵手过,今天喜结美姻缘.亲朋好友齐相聚,欢欢喜喜来贺喜. * * * 天仙配,幸福的生活比蜜甜.在这个激动人心的美好时刻,作为婚庆司仪,首先请允许我代表新郎新娘以及新郎新娘的双方家长,对今天百忙当中来参加婚礼的各位来宾,各位亲朋好友的光临表示最诚挚的谢意和热烈的欢迎(谢谢大家)!欢迎你们!婚礼对每一个新婚的人而言,都是神圣,浪漫,唯美和经典的,随着神圣的婚礼进行曲奏响,英俊的新郎和美丽的新娘在掌声与祝福声中,缓缓的步上红地毯,那是万众瞩目的一瞬,那是梦寐以求的一瞬,那是凝结爱的万语千言的一瞬,那是最激动人心的一瞬,一同迷醉在尘世间最美妙的气氛里.爱情是古老而年轻的话题,也是不朽的人生主题.许多人已经拥有,更多人正在追求,今天这两位新人从有过初恋时月上柳梢头,人约黄昏后的热烈心跳,到也有热恋中冷落清秋伤