西科大电子设计基础课程设计全.docx
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西科大电子设计基础课程设计全
《电子设计基础》
课程报告
设计题目：
变调警笛电路设计
学生班级：
通信1303
学生学号：
学生姓名：
指导教师：
黎恒
时间：
2015.7.2
西南科技大学信息工程学院
实验一基于Protel的电路图编辑
一、实验目的
1.了解Protel99SE的功能。
2.了解库文件中常用的元器件的位置及功能。
3.了解常用元器件的属性、封装等信息。
4.掌握Protel99SE绘制电路原理图的基本步骤。
二、实验内容
本次实验设计采用在Protel99SE的平台下来设计相关的电路原理图以及PCB设计；因为Protel99SE是一款稳定、小巧、功能强大的电脑PCB设计软件，在Windows2000/xp下均能完美运行，另外它的功能也比较全面设计流程很清晰明了；因此采用在该平台下设计是一个很好的选择。
实验要求发光二极管按照“渐亮—渐灭—渐亮……”的方式进行闪烁，系统的核心器件为运算放大器U1A和U1B（同一双运放集成器件U1内部的两个运算放大器单元）。
同时采用“退耦电容”的方式来滤除经电源连接线传至电路的高频噪声。
实验步骤包括：
（1）了解涉及到的元器件：
电阻器、电解电容、运算放大器、无电性电容、接插件、发光二极管、晶体管、电源、地线。
（2）加载库文件，在库文件中找到对应的元器件。
（3）在原理图绘图窗口中对元件进行调整及属性修改，并对元器件进行封装。
（4）对已经布局好的元件进行电气连接、电气节电放置以及布置电源和地线。
（5）最后进行绘制总线、放置总线分支、放置网络标号。
电路原理图：
三、实验总结
这是我们第一次通过Protel99SE来绘制简单的电路原理图，第一次接触这个软件感觉还有一点陌生，在做实验时暴露了很多的问题，比如对于一些基本的操作或者在浏览器件时还不是很熟悉这些操作；不过在老师讲解了一遍以后，在对于简单原理图的绘制时就显得要稍微轻松一点；总的来说这次试验是很有意义的，又让我们了解一种新的工具，在对于将来的工作经验上有了一定的积累。
实验日期：
2015年3月20日实验时间：
18：
00—20：
35
座位编号：
16指导教师：
曹文
实验二电路PCB版简介
一、实验目的：
1、了解电子电路仿真软件Multisim的基本应用；
2、了解电子电路设计软件Protel的电路图编辑基本应用；
3、了解电子电路设计软件Protel的PCB编辑基本应用。
二、实验内容：
１、新建PCB文件：
单击主菜单【File】-->【New】选项，出现【NewDocument】窗口，双击【PCBDocument】图标，创建一个空白的PCB设计文件；双击新建的PCB文件进入PCB编辑状态的工作界面；
２、PCB前期准备工作：
１）覆铜板，２）工作层面的设置：
【ＴｏｐＬａｙｅｒ】、【ＢｏｔｔｏｍＬａｙｅｒ】、【ＴｏｐＯｖｅｒＬａｙｅｒ】，３）尺寸单位，４）ＰＣＢ库文件的加载，５）设置ＰＣＢ布线区域，６）定义ＰＣＢ设计规则；
３、元器件调入ＰＣＢ：
１）先导入网络表再导入网络窗口中弹出选择窗口，如果网络表不在当前文件夹，可单击【ＡＤＤ】从其他路径找出来，２）直接使用网络表更新的原理图，３）元器件的布局，４）布局的手工调整；
４、通过以上操作得出的ＰＣＢ版如下图所示：
Pcb原理图：
顶层：
底层：
丝印层：
三、实验小结：
本次试验操作的步骤还非常多，并且protel99se软件在编辑原理图时很难操作，特别是对元器件进行封装的时候，由于对封装信息不了解，生成了很多错误。
在那里花费了很长的时间，很容易就跟不上老师的节奏。
实验日期：
2015年4月3日实验时间：
18：
00—20：
35
座位编号：
16指导教师：
曹文
实验三基于Multisim软件电路的设计与仿真
一、实验目的
1.了解电子电路仿真软件Multisim的基本应用；
2.初步掌握Multisim基本方法和技术；
二、实验内容
1．回顾并熟悉Multisim仿真软件。
2．了解仿真软件的基本界面。
3.熟悉快捷工具栏。
4．熟悉仿真元器件库并进行操作：
（1）库元器件的调用。
（2）元器件的放置及调整。
（3）元器件参数的设置。
（4）元器件的连续放置。
5.了解虚拟仪器库。
（1）虚拟示波器。
（2）虚拟逻辑分析仪。
（3）虚拟万用表。
6．模拟电路的仿真：
（1）仿真电路的电气连线。
（2）电源与信号源的使用。
（3）调用虚拟示波器。
原理图与仿真如下图所示：
三、实验总结：
这次试验使用的是数模仿真软件Multisim，对于这个软件我很早就接触过了，所以此次试验完成起来非常轻松，老师也给了我们足够多的时间，这次试验相对于前两次实验来说还是更简单的。
实验日期：
2015年4月17日实验时间：
18：
00—20：
35
座位编号：
16指导教师：
胥磊
实验四电子元器件测试与焊接工艺训练
一、实验目的
1.初步掌握电路装配的基本方法和要求；
2.熟悉焊接工艺；
3.掌握电路调试的基本步骤与技巧。
二、实验内容
1．认识各种电子元器件：
（1）阻抗元件的参数标称值、标注方法（直标法、色标法、数码法）。
（2）电位器的主要技术指标、分类、合理选用及质量判断。
（3）电容器主要技术指标、分类、合理选用及检测。
（4）电感器基本参数、选择使用。
（5）变压器的主要参数、检测。
2.电路焊接工艺：
（1）知道焊接分类（熔焊、压焊、干焊）
（2）锡焊原理：
浸润是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。
（3）锡焊条件：
焊件必须具有良好的焊性，焊件表面必须保持清洁，使用合适的助焊剂，焊件加热温度适当，适当的焊接时间。
（4）助焊剂：
助焊剂的熔点应低于焊料，表面张力、粘度、密度应小于焊料，助焊剂的残渣容易清楚，助焊剂不应腐蚀母材，助焊剂不应产生有害气体和刺激性气味。
（5）焊接工具：
电烙铁；辅助工具：
钳子、镊子、螺钉旋具。
3.手工焊接：
明白手工焊接的操作姿势，了解手工焊接的基本步骤，焊点质量分析；4.学会手工拆焊。
三、实验总结：
通过这次实验课，我初步掌握了焊接的方法。
虽然焊接出来的产品很粗糙，面相很是丑陋，而且浪费了很多材料。
经过反复训练，逐渐找到了一些感觉，作品也美观不少。
焊接训练要求注意安全，多操作，和其他实验比较起来，这次试验比较有趣，因为是实际操作，边操作边学习，乐在其中。
实验日期：
2015年5月8日实验时间：
18：
00—20：
35
座位编号：
14指导教师：
黎恒
实验五电子产品的装配与测试
一、实验目的
1.初步掌握电路装配的基本方法和要求；
2.掌握电路调试的基本技巧及步骤。
二、实验内容
1.元器件的插装：
（1）卧式插装（将元器件水平的贴近ＰＣＢ的底层），
（2）立式插撞（竖直的插入ＰＣＢ），
（3）横向插装（垂直插入ＰＣＢ后再将其水平倒置），
（4）混合式插装；
2.集成电路的插装。
3.重型元器件的插装。
4.插装前的准备工作：
（1）元器件的型号、参数检测。
（2）元器件的质量检测。
（3）元器件的引脚可焊性检测。
（4）元器件的整形。
5.焊接一个小型电路；
6．电路调试基本步骤：
（1）预检查。
（2）通电测试。
7.LED闪烁灯思考题回答如下：
（1）Uia及其外围元件构成电压比较器电路单元；
（2）Uib及其外围元件构成电压跟随器电路单元；
（3）R1起到一个稳压限流的作用，R2形成一个偏置电阻；
（4）T1的作用是实现电流的放大；
（5）C2起到一个平衡电压的作用；
（6）R4能够稳定输入电压；
（7）LED等不会再正常工作，因为交换后T1不能再放大电流。
三、实验总结：
这次试验是本学期本门课最后一次实验了，按照老师的要求与相关原理图，我们连接出来一个实物后，之后再到老师那里进行了测试。
比起上一次焊接电阻，这一次算是第一次正式焊接原件，由于有了上次焊接工艺训练的基础，这次试验基本是很简单的，只要在焊接过程中没有误操作，LED灯都会闪烁。
本次试验让我们真切的体会了成功的乐趣，也让我学会了如何排除问题，找到失败的真正原因。
本次实验用到的工具-万用表，这个基本的仪器，可以帮助我们排除很多电路的问题。
本次试验算得上一次真正的实践课了，让我们获益良多。
实验日期：
2015年5月22日实验时间：
18：
00—20：
35
座位编号：
14指导教师：
黎恒
课程设计报告
一、设计课题
1.题目：
变调警笛电路设计
2.基本要求：
1）.系统能够驱动扬声器发出类似警笛的变调声响（用虚拟示波器可以观察到频率变化情况），例如从200~500Hz扫频。
2）.扫频控制信号须自行产生。
扩展要求：
扫频控制信号波形可实现正弦波、三角波和矩形波，并通过一只按钮开关控制切换。
二、设计内容
3.题目分析：
本课题主要是要产生一个有规律频率变化的电路。
因此我们需要设计一个能产生高低频率的电路，可以用两片555定时器解决。
4.方案选择
可用第一片555定时器产生一个方波信号，用来切换频率，作为第二片555定时器的5号引脚的输入信号。
当第一片555输出高电平的时候，频率就会变低。
第二个波形频率变化的时候，就是第一个波形电平切换的时候。
因此第二片555定时器的3脚产生一个频率不断变化的信号。
5.主要元器件介绍
元器件：
555定时器芯片，二极管，电阻，电容。
555定时器简介
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
一般用双极型（TTL）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物（CMOS）工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图所示：
555定时器的功能
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为低电平。
它的各个引脚功能如下：
1脚：
外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：
低触发端TR。
3脚：
输出端Vo
4脚：
是直接清零端。
当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：
VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：
高触发端TH。
7脚：
放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
8脚：
外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。
一般用5V。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。
表6—1555定时器的功能表
555功能表如下：
555的应用：
555定时器
（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；
（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；
如右图，
振荡周期：
T=0.7（R1+2R2）C[2]
（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。
555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。
6.电路设计与计算
555定时器单稳态触发器
555构成单稳态触发器（上图）由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。
D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，
输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。
并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。
当Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。
波形图见下图。
暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小。
Tw=1.1RC
通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。
当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。
此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。
多谐振荡器：
多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。
在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。
两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。
多谐振荡器可用作方波发生器。
接通电源后，输出假定是高电平，则T截止，电容C充电。
充电回路是VCC—R1—R2—C—地，按指数规律上升，当上升到2Vcc/3时（TH、端电平大于Vc），输出翻转为低电平。
Vo是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到Vcc/3时（TH、端电平小于Vc），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得
输出高电平时间T=（R1+R2）Cln2
输出低电平时间T=R2Cln2
振荡周期T=（R1+2R2）Cln2
输出方波的占空比为
A．多谐振荡电路B.工作波形
7.总电路设计及PCB
Multisim电路仿真：
示波器波形如下：
PCB原理图：
Pcb布线后效果图：
顶层：
丝印层：
底层：
三、设计体会
通过此次课程设计，我更加扎实的掌握了有关数字电路方面的知识， 掌握了555定时器的原理和使用方法，以及了解数字逻辑芯片的结构和作用，同时掌握Multisim软件的使用方法。
原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后是在正确性和布局合理的前提下力求美观。
在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
并且通过这次设计，我也明白了，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
四、参考资料
——555定时器XX百科
——《电子设计基础》曹文主编
——《数字电子技术基础》第五版
附件报告及课程设计评分表（参考）
1.
综合评分表
平时成绩
（10分）
实验成绩
（20分）
电路实训
（20分）
课程报告
（30分）
答辩成绩
（20分）
总分
（100分）
2.
课程设计报告评分表
项目
分值
得分
备注
选题难度等级
5
由命题教师给定
系统设计思想、原理及深度
2
扩展部分
电路设计部分内容阐述及参数计算
3
过程详细
仿真及分析
5
仿真波形、关键点捕捉
电路原理图绘制及规范
2
端口、IC利用率
PCB图元件布局
3
幅面尺寸，布局规整、紧凑
PCB图完成效果
5
线宽、安全间距、布通率
仿真图、原理图、PCB图打印质量
5
白底、无栅格
合计
30
升级会员 