电子产品创作设计PPT学习教案

1、会计学1电子产品创作设计电子产品创作设计2021-10-17第1页/共104页2021-10-17第2页/共104页2021-10-174. 授课方式：讲课、讨论和指导式相结合;5. 课程开课时间:9月28日至11月2日；6作品和报告验收时间:10月29日至11月2日下午2：005：30;7制作场地: 新校区E楼222实验室,开放时间10月15日后每天下午、晚上；8. 管理方式:器件各组自行解决,制作作品归个人所有,制作工具、仪器、导线、焊锡、器件手册由实验室提供;第3页/共104页2021-10-17第4页/共104页2021-10-17第5页/共104页2021-10-17第6页/共104

2、页2021-10-17第7页/共104页2021-10-17本课程是一门理论和实践紧密结合的课程。它利用基本电子电路原理，设计、制作出合乎要求的具有实用价值的电子装置的过程。是考察学生电子技术基本应用技能、实践创新能力的重要实践过程。主要侧重以下方面：设计内容具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学的基本内容和新技术的应用趋势。学习者综合运用基础知识进行理论设计的能力、创新精神和独立工作能力。4.1性质和目的四 电子产品创作设计基础第8页/共104页2021-10-174.2 设计的基本原则(1)满足系统功能和性能的要求。这是电子电路系统设计时必须满足的基本条件。(2)电路简单，成本低，体积小

3、。系统集成技术是简化系统电路的最好方法。(3)电磁兼容性好。电磁兼容特性是现代电子电路的基本要求。 (4)可靠性高、性价比高。(5)系统的集成度高、节能。(6)调试简单方便。(7)生产工艺简单。 第9页/共104页2021-10-174.3电路兼容设计第10页/共104页2021-10-174.4 电子产品设计步骤调查研究方案选择与可行性论证单元电路设计和元器件选择 生成PCB图组装与调试编写设计文档与总结报告第11页/共104页2021-10-174.4.1 电子电路的基本设计方法自顶向下第12页/共104页2021-10-171、明确系统设计任务和要求 对设计任务分析，了解性能、指标、内容

4、及要求。这点十分重要，充分理解题目的要求、每项指标的含义，这是完成综合设计和实验的前提。2、制订方案与构筑总体框图 对于同一个题目，实现的方案可能是多个，实现的途径和技术路线也可能是多方面的。可以将不同的方案与途径加以对比。从中选择一种方案来实现。 选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性价比高”。4.4.2 电子电路的基本设计方法自顶向下第13页/共104页2021-10-173、单元电路设计 设计单元电路的一般方法和步骤如下： (1) 根据设计要求和已选定的总体方案原理框图，确定对各单元电路的设计要求，拟定主要单元电路的性能指标、与前后级之间的关系、分析电路的构成形式。应注意各单元电路之间

5、的相互配合，注意各部分输入信号、输出信号和控制信号的关系。 (2) 拟定好各单元电路的要求后，按信号流程顺序分别设计各单元电路。 第14页/共104页2021-10-17第15页/共104页2021-10-17 此外还要注意前后级单元之间信号的传递方式和匹配，尽量少用或不用电平转换之类的接口电路，并考虑到各单元电路的供电电源尽可能统一，以便使整个电子系统简单可靠。另外，尽量选择现有的、成熟的电路来实现单元电路的功能。有时找不到完全满足要求的现成电路，可在与设计要求比较接近的某电路基础上适当改进，或自己进行创造性设计。为了使电子系统的体积小，可靠性高，电路单元尽可能用集成电路组成。第16页/共1

6、04页2021-10-174、器件的选择第17页/共104页2021-10-17第18页/共104页2021-10-17第19页/共104页2021-10-1723184AU 1 AA D 8 2 2 A N1 KR 11 0 KR 2V C CV inV S I N1 2 vV 2V S R CV C Cv iv o第20页/共104页2021-10-17第21页/共104页2021-10-17 0V输出：多数运放不能输出0V值LM358 ; LM324特殊运放可以0V输出。例如OP295等满幅输出:普通运放不能满幅输出 LM324,LM358,AD711特殊运放能够满幅输出 AD822,P

7、OA350运放的输出幅度和“轨至轨”满幅输出第22页/共104页2021-10-17 为保证单元电路达到功能指标要求，常需计算某些参数。例如放大器电路中各电阻值、放大倍数，振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 一般来说，计算参数应注意以下几点：(1) 各元器件的工作电压、电流、频率和功耗等应在允许的范围内，并留有适当的裕量.(2) 对于环境温度、交流电网电压等工作条件，计算参数时应按最不利的情况考虑。5、参数计算第23页/共104页2021-10-17（3） 涉及元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般按1.5倍左右考

8、虑。 （4）对于电阻、电容参数的取值，应选计算值附近的标称值。电阻值一般在1M欧姆内选择；非电解电容器一般在100pF0.47uF选择；电解电容一般在1uF2000uF范围内选用。（5）在保证电路达到功能指标要求的前提下，尽量减少元器件的品种、价格、体积等。第24页/共104页2021-10-17 随着计算机的普及和EDA技术的发展，电子电路设计中的实验演变为仿真和实验相结合。仿真具有下列优越之处：(1)对电路中只能依据经验来确定的元器件参数，用电路仿真的方法很容易确定，而且电路的参数容易调整。(2)由于设计的电路中可能存在错误，或者在搭接电路时出错，可能损坏元器件，或者在调试中损坏仪器，从而

9、造成经济损失。而电路仿真中也会损坏元器件或仪器，但不会造成经济损失。(3)电路仿真不受工作场地、仪器设备、元器件品种、数量的限制。 6、计算机仿真和实验验证第25页/共104页2021-10-17第26页/共104页2021-10-177、电路图和PCB图的绘制 总体电路图是在总框图、单元电路设计、参数计算和元器件选择的基础上绘制的，它是组装、调试、印刷电路板设计和维修的依据。目前绘电路图一般是在计算机上利用绘图软件完成。绘制电路图时主要注意以下几点：（1）总体电路图通常按照信号的流向，从输入端画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出各单元电路；（2）注意总体电路图的紧凑和协调，要求布局合

10、理，排列均匀。图中元器件的符号应标准化，元件符号旁边应标出型号和参数。第27页/共104页2021-10-17（3）连线一般画成水平线和垂直线，并尽可能减少交叉和拐弯。对于相互交叉的线，应在交叉处用圆点标出。第28页/共104页2021-10-17第29页/共104页2021-10-17第30页/共104页2021-10-178、 电路组装与调试第31页/共104页2021-10-17 设计电路完成以后要进行电路的安装，一般采用印刷电路板、通用电路板和面包板，在进行安装时注意以下方面： （1）准备好常用的工具和材料。要将各种各样的电子元器件及结构各异的零部件装配成 （2）所有电子元器件在安装前

11、要全部测试一遍，有条件的还要进行老化，以保证元器件的质量。符合要求的电子产品，一套基本的工具是必不可少的。如烙铁、钳子、改锥、镊子和焊锡。正确使用得心应手的工具，可大大提高工作效率，保证装配质量。第32页/共104页2021-10-17（3）有极性的电子元器件安装时其标志最好方向一致，以便于检查和更换。集成电路的方向要保持一致，以便正确布线和查线。（4）在电路板上组装电路时，为了便于查线，可根据连线的不同作用选择不同颜色的导线。如正电源采用红色线、负电源采用蓝色导线、地线采用黑色导线、信号线采用黄色导线等。（5）布线要按信号的流向有序连接，连线要做到横平竖直，不允许跨接在集成电路上。另外，选择

12、导线粗细要适中，避免导线与面包板插孔之间接触不良。 （6）印刷电路板的设计原则是性质相同的电路安排在一块板上。例如模拟电路或小信号电路安排在一块板上；大功率电路、高压电路、发射电路单独配置，甚至要安排必要的屏蔽盒、绝缘盒、散热装置等。第33页/共104页2021-10-17 B、调试第34页/共104页2021-10-17（1）调试电路的常用仪器 万用表。它可以测量交直流电压、交直流电流、电阻、电容及半导体二极管和三极管。具有精度高，使用方便，应用广泛等特点。 示波器。示波器可以对电路中的各点电位进行测量和观察波形，同时可比较任意两点波形的相位关系。示波器具有高的灵敏度、高的交流阻抗、对负载影

13、响小等特点。在使用示波器应注意的是所用示波器的频带一定要大于被测信号的频率。 信号发生器。因为经常要在加信号的情况下进行测试，则在调试和故障诊断时最好备有信号发生器。如函数发生器，它可产生正弦波、三角波、方波等波形。第35页/共104页2021-10-17（2）调试电路前的检查。 电路安装完毕后，不要急于通电，首先要根据电路原理图认真检查电路接线是否正确。主要直观检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路，连线有无接触不良，元器件有无漏焊，二极管、三极管和电解电容极性有无错误。查线时最好用数字万用表的蜂鸣器挡来测量。 （3）调试步骤。对于电子系统的调试一般采用化整为零，分块调试： 通电观察

14、。在确认电路连接没有错误的情况下，接通电源。电源接通后不要先急于测量数据，而应首先观察有无异常现象，如有无冒烟，是否闻到异常气味，手摸元器件是否发烫，电源是否有短路现象等。如有异常，应立即关断电源 ，待故障排除后方可重新通电。第36页/共104页2021-10-17 分块调试。把电路按功能分成不同的模块，分别对各模块进行调试。通常调试顺序是按照信号的流向进行，这样可把前级测试过的输出作为后一级的输入信号，为最后联调创造条件。分块调试包括静态和动态调试。静态测试是在没有外加信号的条件下测量电路各点电位，通过静态测试可以及时发现已经损坏的元器件或其他故障。动态测试是在信号源的作用下，借助示波器观察

15、各点波形，进行波形分析，测量动态指标。把静态和动态测试的结果与设计的指标加以比较，经深入分析后对电路与参数提出合理的修整。调试电路过程应对测试结果作详尽记录。 整机联调。各单元电路调试好以后，还要将它们连接成整机进行统调。整机统调主要观察和测量动态特性，把测量的结果与设计指标逐一对比，找出问题及解决办法，然后对电路及参数进行修正，直到整机的性能完全符合设计要求为止。第37页/共104页2021-10-17C、故障诊断与排除方法第38页/共104页2021-10-17 撰写总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练，通过编写设 计报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，以提高学生

16、的文字组织表达能力， 而且也把实践内容上升到理论高度。从设计报告中可以反映出设计人员的知识水平和层次。 第39页/共104页2021-10-17 课程结束后要在规定的时间内交一份设计总结报告。 总结报告的首页包括课题名称、课程设计时间、使用仪器及编号、学生姓名、班级和指导教师等。 设计总结报告内容包括： (1) 课题名称； (2) 内容摘要； (3) 设计指标(要求)； (4) 系统框图； (5) 各单元电路设计、参数计算和元器件选择； (6) 画出完整的电路图，并说明电路的工作原理； 第40页/共104页2021-10-17第41页/共104页2021-10-17第42页/共104页2021

17、-10-17第43页/共104页2021-10-17第44页/共104页2021-10-17第45页/共104页2021-10-17第46页/共104页2021-10-17第47页/共104页2021-10-17第48页/共104页2021-10-17（1）开关量驱动输出接口电路（轻负载）b、高电平驱动电路？6.1 驱动负载第49页/共104页2021-10-17二极管D的作用是什么？第50页/共104页2021-10-17当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管，复合管有四种形式。第51页/共104页2021-10-17第52页/共104页2021

18、-10-17模块1模块2V out接地第53页/共104页2021-10-17第54页/共104页2021-10-17电源电路传感器信号处理/其他功能驱动温度、湿度、微波、红外、光敏、气体等。调制、解调、放大、比较、延时等。继电器、LED、蜂鸣器、扬声器、音乐芯片电机等。第55页/共104页2021-10-17第56页/共104页2021-10-17第57页/共104页2021-10-17第58页/共104页2021-10-17第59页/共104页2021-10-17第60页/共104页2021-10-17C、压敏电阻 压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很

19、大，不起作用。一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过（很有牺牲精神！），从而保护了电路。正规的电话机中少不了压敏电阻，其实你家的电视机中也有这东西。 第61页/共104页2021-10-17D、霍尔器件 霍尔器件几乎是每台计算机中都用的器件，另外在各种精密的工业设备中也有它的身影。它主要用来检测磁力，而且基本上都是以“集成霍尔传感器”的形式出现。用高灵敏的霍尔器件还可以制作电子罗盘呢。 当喇叭上的磁铁靠近或移开霍尔芯片时就会交替输出方波脉冲！第62页/共104页2021-10-17第63页/共104页2021-10-17第64页/共104页2021-10-17A（阳极）

20、J3J2J1P2N1P1K（阴极）G（控制极）N2（a）内部结构示意图KGGA(b）图形符号UCUANPNPNPKAGG可控硅内部结构和符号 第65页/共104页2021-10-17第66页/共104页2021-10-17第67页/共104页2021-10-17第68页/共104页2021-10-17电达林顿型、集成电路型等。电达林顿型、集成电路型等。第69页/共104页2021-10-17第70页/共104页2021-10-17 光电耦合器用于隔离、控制作用高低电平转换、线性控制。可以实现“电气隔离”的信号传输第71页/共104页2021-10-17八、 设计题目介绍第72页/共104页20

21、21-10-17第73页/共104页2021-10-17烟雾报警器由烟雾检测器、单稳态触发器、语言发生器和功率放大电路组成。第74页/共104页2021-10-17第75页/共104页2021-10-17第76页/共104页2021-10-17第77页/共104页2021-10-17该装置由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。第78页/共104页2021-10-17第79页/共104页2021-10-17第80页/共104页2021-10-17第81页/共104页2021-10-17第82页/共104页2021-10-17热释红外照明灯控制器设计热释电红外孩童

22、监护器设计电子讲解员电路设计热释电红外门迎电路设计红外反射式音乐喷泉定时控制器红外光控自动冲水器珍贵物品防接近声光报警器红外和光照双控路障提示器设计红外线多路编码遥控灯开关第83页/共104页2021-10-17声光电子“骰子”设计触摸式声光提示器设计触摸式声光提示游戏电路演讲定时声光告诫器设计光控触摸式多用电源开关声、光、触摸三控时延照明灯第84页/共104页2021-10-17光控触摸式多用电源开关声、光、触摸三控时延照明灯太阳能自动跟踪控制器设计电子驱鸟器烟雾报警器设计激光通信演示装置的设计制作第85页/共104页2021-10-17防盗电子狗设计车辆倒车防撞告警器超声波多普勒效应防盗报

23、警器微波传感自动灯超声波测距仪设计声控防盗报警器无线数显温度监控器超短波物品遗留提醒器无线多路遥控灯开关射频感应电子门锁第86页/共104页2021-10-17沼气泄露报警器温湿度超限报警器可靠的可燃性气体报警器农用土壤湿度控制电路第87页/共104页2021-10-17第88页/共104页2021-10-17题目1热释红外照明灯控制器设计红外、光敏电阻LM324 题目2锂离子电池充电器设计555，CD4017，比较器题目3射频感应电子门锁PT2262,PT2272题目4太阳能自动跟踪控制器设计光敏电阻LM358，直流电机题目5热释电红外孩童监护器设计红外555。第89页/共104页2021-

24、10-17题 目6 超声波电子驱蚊器设计555，CD4017题 目7 简易计数式频率计设计CD4060，CD4017，CD4011，LED题 目8 电子变压器设计可控硅题 目9 防盗电子狗设计微波震荡器题 目10 声光电子“骰子”设计触摸电极LED,555,CD4017第90页/共104页2021-10-17题 目11 触摸式声光提示器设计触摸电极LED,可控硅,MA741题 目12 光控式电子发光追逐器设计555，CD4017，LED题 目13 电子讲解员电路设计红外ISD14XX系列语音芯片题 目14红外和光照双控路障提示器设计红外，光敏电阻555，比较器题 目15三色光交替流水闪光音乐树

25、电路设计555，CD4017，LED第91页/共104页2021-10-17题 目16 低成本4位数字式工频表MC4060，CD4013，CD40110，CD4046，LED题 目17 热释电红外门迎电路设计红外题 目18 触摸式声光提示游戏电路触摸电极UA741，语音芯片题 目19 房间取电、用电控制器设计反射式光电耦合器555，语音芯片，LED题 目20红外反射式音乐喷泉定时控制器红外555，语音芯片，LED第92页/共104页2021-10-17题目21 演讲定时声光告诫器设计触摸电极555，语音芯片，LED题目22 电器定时断电控制电路555，CD4020，语音芯片，LED，TL431

26、题目23 红外光控自动冲水器红外555，语音芯片，LED题目24 高精度定时器CD4040，CD4060题目25 农用土壤湿度控制电路水分传感器或石墨电极CD4002，CD4017，555第93页/共104页2021-10-17题目26可靠的可燃性气体报警器气敏传感器LM324，CD4011题目27光控触摸式多用电源开关触摸电极，光敏三极管/二极管3DU33CD4011题目28家用数字式能耗检测器LM1458，LM339，LM741题目29 车辆倒车防撞告警器超声波传感器UA741，语音芯片题目30超声波多普勒效应防盗报警器超声波传感器UA741，语音芯片第94页/共104页2021-10-1

27、7题目31 剩余时间定时器NE555，MC14522B，MC14511B，LED题目32 数字式波形信号发生器74HC4040，2764，74HC574，ROM题目33单次触发的固体定时继电器双向可控硅BAT12，光耦MOC3061，.NE555题目34 烟雾报警器设计光敏元件3DU33555，语音芯片，LED题目35珍贵物品防接近声光报警器红外555，语音芯片，LED第95页/共104页2021-10-17题目36 优先电子呼叫器LM324，语音芯片，LED题目37 数控直流稳压电源CD40193，CD4093，LM324题目38 电子驱鸟器光敏电阻555，语音芯片，LED，太阳能电池,直流电机题目39 农作物自动防霜控制器温敏传感器/热敏电阻555和高压变压器题目40 电子驱鼠器555，语音芯片，LED第96页/共104页2021-10-17题目41 沼气泄露报警器气敏传感器CD4069，语音芯片，LED题目42 温湿度超限报警器温度传感器/热敏电阻CD4069，语音芯片，LED题目43 电缆防盗割报警器可控硅，LED