电子制作课程设计

1、智能电子产品设计与制作实训课程安排一、课程教学目标1.通过该课程的学习，掌握multisim 11.0的使用。要求利用该软件设计简单电路并仿真以及给出印制板的三维图形。对于较复杂的电路，在给出原理图情况下可以利用multisim画出电路图，并进行仿真。2.可以利用面包板搭接简单电路。二、授课对象2013级电子信息工程专业和汽车电子专业学生。三、课程内容及所占分数1Multisim11.0软件安装；（10分）2. 简易抢答器的仿真；（5分）3. 简易信号发生器的仿真；（5分）4. 简易测频仪电路的仿真；（5分）5. 集成功放电路的仿真；（5分）6. 双路防盗报警器的仿真；（5分）7. 简易秒表的

2、仿真、组装与调试。（5分）8. 用面包板搭接一位计数器电路；（20分）以上内容都要求独立完成。如果已经自主完成某项内容，经老师检查并认可后将获得以上分数。四、授课地点S1-210(信息工程系主任办公室兼实训室)。五、授课方式由文建国老师根据学生名单分批来S1-210进行讲授或检查，课表将另发。学生也可自由来办公室找文老师。6、 考核方式 教师将预约学生来S1-210进行考核验收，要进行询问和操作测试，根据理解和完成情况给分。学生如果自主提早完成了以上项目，可以随时来S1-210找老师验收并登记分数。七、成绩计算参加了系里组织的电子设计仿真竞赛并提交了答卷的同学自动获得30分，获得特等奖的同学另

3、加10分，获一、二、三等奖的同学、分别加8、6、5分。装好软件10分，独立正确完成6个仿真题共30分（要求提供三维PCB板图），独立完成一个面包板实现实际电路题，经测试功能正确20分。共100分。八、参考资料1.高职院校技能抽查题库应用电子及技术，湖南大学出版社。2.NI电路设计套件快速入门+（辅导员提供）。九、相关电路及说明1简易抢答器的仿真，原图见应用电子技术P29图1. 简易抢答器的电路原理图见图1，图2为PCB板图，图3为PCB板立体图(1)4名选手编号为：1、2、3、4.各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为S1、S2、S3、S4。(2)K1给主持人设置一个控制按钮，

4、用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3)抢答器具有数据所存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示其编号，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4)74LS373为地址锁存器，G端为锁存控制端。图2.简易抢答器的PCB板图图3.简易抢答器的PCB板三维图 2. 简易信号发生器的仿真，原图见应用电子技术P30图4. 简易信号发生器原理图图5.简易信号发生器波形图该简易信号发生器电路产生两种波形，一种为正弦波，另一种为矩形波。故电路也就由正弦波发生器和过零比较器两大部分组成。根据原理电路（

5、见图4）分析，由放大电路、正反馈网络、选频网络、稳幅环节组成的正弦波振荡电路当达到起振条件，即AF>1时产生正弦波，同时用稳幅二极管来维持输出电压幅度的稳定，正弦波振荡电路的输出端作为电压比较器的反相输入端，同相输入端接参考电压UREF，通过输入电压与上下门限电压的比较，使比较器发生反转，产生方波。注意图2中很多元器件是黑色的，说明这些器件是虚拟器件，要换成实际器件才能转换成PCB板电路，请自行完成此工作。用图4中的虚拟示波器可以测试输出波形，图5是虚拟示波器测出来的波形图。3.简易测频仪电路的仿真，原图见应用电子技术P34图6. 简易测频仪原理图测频仪是一种基本的测量仪器，是用数字显示

6、被测信号频率的仪器。它的基本测量原理是，在定时的同时，要用计数器开始计数，记录下定时时间中走过的脉冲个数，即频率。简易测频仪是由时基集成电路NE555、十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器CD40110、四二输入与非门CD4011及周围元件组成，可以测量由F-IN输入的1-99Hz方波信号，每按下一次S1键，就重新测量一次。工作原理如下：1、时基集成电路NE555U1及周围元件构成一个单稳态触发器，正常工作时，其第3脚为低电平，LED1不亮，U4A与非门关闭，F-IN端输入信号无效。2、每按下一次S1，U1第3脚变为高电平（暂稳态），使得LED1亮，同时U2和U3复位清零，U4A与非门开启

7、，F-IN输入信号有效，U3和U4开始计数，同时数码管显示相应的数值，延时一定时间后，U1第3脚又自动恢复为低电平，U4A关闭，测量结束，此时数码管显示的数字即为输入信号的频率。3、根据以上原理，应调节RP1使得按下S1时，U1第3脚的高电平保持时间为1秒，计算1秒钟时间内的输入信号脉冲个数即为频率值，调试时可借助带频率显示的信号发生器来校准，其输出信号接本电路中的F-IN处，信号峰峰值为5V，频率范围为1-99Hz的方波。注意图6中很多元器件是黑色的，说明这些器件是虚拟器件，要换成实际器件才能转换成PCB板电路，请自行完成此工作。以下各电路同此要求，不再说明。4.集成功放电路的仿真，原图见应

8、用电子技术P38TDA2030功放电路（见图7），其制作简单，价格低廉，输出功率大，保真性好，其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片，输出功率大于10W，频率响应为10-1400HZ，输出电流峰值最大可达3.5A。其内部电路包含输入级，中间级和输出级，具有短路保护盒过热保护，可确保电路工作安全可靠，TDA2030使用方便，外围所需元器件少，一般不需要调试即可成功。图7. 集成功放原理图图7中：C1：是输入耦合电容C2：交流旁路C3：起隔离直流作用，以使电路直流为100%负反馈，静态工作点稳定性好。C4、C5：为电路高频率旁路电容，防止电路产生自激振荡。R6、C6：吸收高频尖峰，避免高频自

9、激，起稳定作用的RC消振电流图7中很多元器件是黑色的，说明这些器件是虚拟器件，要换成实际器件才能转换成PCB板电路，请自行完成此工作。测得的波形图见图8.其中红色的为输入波形，绿色的为输出波形，它们的峰峰值分别169mV和5.57V，其放大倍数约为33倍，与预期的一致。图8. 集成功放电路波形图5.双路防盗报警器的仿真，见应用电子技术P44工作原理分析，参见图9。其主要功能为延时触发和即时触发，该部分电路主要由K1常闭开关（延时触发开关）、K2常开开关（即时触发开关）。通过K1、K2，与非门（实为非门）输出到“4”“10”脚。复位端。正常时（未发现盗）都为“0”。使两个定时器置“0”状态。未发

10、生振荡，故不报警（发光二极管不亮，喇叭不响）发现盗情（即K1、K2发生动作） 非门输出为“1”至“4”、“10”脚。这样置位端不起作用。双定时器发生振荡，“5”“9”脚输出为矩形脉冲致使两组“红”“绿”发光二极管亮、喇叭响（报警）“5” “11”端。改变控制电压。图9.双路防盗报警器原理图Multisim仿真图见图10、图11。注意图10是第一路报警时的仿真效果，此时红灯亮起，图11是第二路报警时的仿真效果，此时绿灯亮起。图10.第一路报警时的仿真效果图11.第二路报警时的仿真效果6.简易秒表的仿真，见应用电子技术P27仿真电路见图12（1）首先利用555电路产生一个方波脉冲信号输送给计数电路

11、，见图12的左边部分。（2）利用CD4518对秒表进行计数。CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。 CD4518引脚功能(管脚功能)如下： CP1、CP2：时钟输入端。 MR1、MR2：清除端。 EN1、EN2：计数允许控制端。 1A、1B、1C、1D、2A、2B、2C、2D：计数器输出端。 Vcc：正电源。Vss：地。利用CD4518对秒表个位进行计数，从1到9，将低位的2D端接高位的EN端，当秒表个位数为9时，通过2D对EN产生一个负脉冲，从而得到一个“逢十进一”的进位信号，十位数进位。以此类推。（3）译码及显示电路.利用CD4511和数码管实现。 显示译

12、码器CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的电流。可直接驱动LED显示器。 CD4511管脚功能介绍如下：LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，CD4511输出被保持在LE=0时的数值。 A0、A1、A2、A3、为8421BCD码输入端。YA、YB、YC、YD、YE、YF、YG：为译码输出端，输出为高电平1有效。 BI：是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

13、LT：是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否正常。图12.简易秒表的原理图7.用面包板搭接电路因为面包板上接线位置有限，难以完成复杂电路的设计，本实训课拟用面包板搭接一位计数、译码、显示电路。即图12电路中的一半。要完成实际电路，必须要了解实际器件每个管脚的编号和用途。用Multisim 11仿真时，找到需要的器件后可以查出管脚信息。在图13中。点击详细信息后出现报告窗口，见图14，将滚动条拉到最后，即可找到管脚信息。不过更直接的是搜索网页或查找集成电路手册，例如从网上找到的CD4518、CD4511、LM555和数码管的管脚图见图15。要注意的是，实际器件与multisim 11上查出来的引脚名称标注可能有区别，不过一般不会引起误解。例如CD4511译码输出引脚为a、b、c、d、e、