《电子设计基础》lwj.docx
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《电子设计基础》lwj
《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1304
学生学号：
20135922
学生姓名：
卢文杰
指导教师：
曹文、黎恒
时间：
2015.3.2—2015.5.25
西南科技大学信息工程学院
实验一基于Multisim的电路仿真
一、实验目的
1.了解电子电路仿真软件Multisim的基本应用；
2.利用Multisim绘制LED闪烁灯电路，并记录仿真数据。
二、实验内容
1、实验步骤
（1）安装并运行Multisim仿真软件，熟悉该软件的操作界面和各项菜单、子菜单的功能。
（2）从元件库里查看常用元件的属性、封装信息，并在电路原理图下放置元件，进行拖动、翻转等操作。
（3）用该软件仿真LED闪烁灯电路并运行，观察实验波形图。
Multisim仿真实验电路图：
仿真结果及分析：
三、实验总结
本次实验是要求我们掌握Multisim的基本操作与仿真运用，由于上学期上过数字电子技术以及数电实验的原因，已经对Multisim的操作有了一定的了解，这次实验对我来说也算温习和巩固对这个软件的运用，也比较容易，所以这个LED闪烁电路也很快连接完成并成功运行了仿真。
实验日期：
2015年3月22日实验时间：
3周星期一11-13节
座位编号：
19指导教师：
黎恒
实验二基于Protel的电路图编辑
一、实验目的
1.了解电子电路设计软件Protel的电路图编辑基本应用；
2.了解电子电路设计软件Protel的PCB编辑基本应用；
3.结合基本门电路在脉冲电路中的应用，绘制出简单的电路图。
二、实验内容
1、打开protel99se软件，熟悉如何新建原理图，如何加载库，对原理图的基本操作，包括保存、修改、删除等；
2、学习并熟悉元器件的操作，包括放置元器件、修改属性等，了解各元器件的封装信息；
3、按照LED闪烁灯电路原理图进行protel99se软件里的原理图的建立。
电路原理图如下：
原理图的设计流程：
1、新建原理图文件：
启动Protel软件，新建一个PCB项目文件，并在其中添加原理图文件。
2、设置图纸参数：
根据需要设置图纸打尺寸、方向和标题栏外观，以及网络参数大小等。
3、加载元件库：
将需要用到的元件库加载到Protel中，以便查找和选取库中元件。
4、放置元器件：
将所需要元件从元件库中取出并放置到图纸上，然后编辑元件属性，并调整元件位置，使其分布整齐、合理。
5、原理图布线：
用具有电气意义的导线，网络标签等将各个元件的引脚连接起来，使各元件之间具有电气连接关系。
6、电气检查与修改：
利用Protel提供的各种校验工具，依据设定的电气规则对原理图进行检查，并根据检查结果对原理图进行调整和修改。
7、生成报表：
当完成编译检查后，生成网络表。
8、保存原理图：
保存设计好的原理图文件。
三、实验小结
通过本次本次实验，了解了protel的使用方法，在对protel的使用中，了解了更多的知识。
而protel里的封装是最难的一步，在老师的指导下，在同学的帮组下，最终还是成功的封装好了。
下节课我们将在封装的基础上继续对这次的实验进行加工，也希望自己在下一次能够做得更好。
实验日期：
2015年4月7日实验时间：
5周星期二11-13节
座位编号：
19指导教师：
曹文
实验三基于Protel的PCB图编辑
一、实验目的
1.了解并掌握PCB图的编辑方法，包括原理图网络表的建立与导入，元器件的手工布局与全局自动布线，以及依据布局布线规则对布线作出适当调整，使元器件排列疏密得当；
2.掌握PCB的分层打印方法，以及各层的具体形式。
二、实验内容
1、依据原理图生成相应网络表，若网络表报错，则返回原理图纠正之后再重新生成，；
2、新建PCB文件，导入已生成的网络表，设置布线区域；
3、对导入的元器件进行手工布局，尽量做到排列整齐紧凑；
4、手工布局完成后进行全局自动布线，布线之后根据布线情况作出相应修改；
5、最后进行打印预览，将各层文件分层打印。
PCB网络表导入：
PCB元器件布局：
PCB全局自动布线：
PCB分层打印效果图：
Toplayer：
Bottomlayer：
TopsilkscreenOverlay：
三、实验总结
本次实验是上一次PCB原理图文件的进一步操作，利用上节课的知识和封装好的电路图进行排版。
这次实验还是很有难度的，首先需要我们上次的实验是正确完成的，然后，我们才能继续实验。
还好我上次的实验是保质保量的完成的，在今天的实验中也算是开了个好头。
然而后面的排版，也是让我摸不着头脑。
不过在反复的摸索下，通过老师教授的知识，还是成功的做出了一个不太好看的排版，也让我感到了一丝快乐。
希望我在以后的实验中能够再接再厉。
实验日期：
2015年4月20日实验时间：
7周星期一11-13节
座位编号：
19指导教师：
曹文
实验四元器件识别与焊接训练
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、掌握电阻、电容的万用表测试方法；
2、掌握二极管的测试方法；
3、掌握三极管的管脚排列及放大倍数的测量方法；
4、掌握色环代表的物理含义；
5、掌握电烙铁的基本焊接方法以及拆焊方法，
6、进行对元器件的焊接，熟练焊接技巧。
三极管的管脚测量：
NPN管。
色环识别以及电阻值读取：
色带
电阻编号
电阻值
黑色
红色
红色
棕色
棕色
R1
22
黄色
紫色
黑色
红色
棕色
R2
47k
黄色
紫色
黑色
红色
棕色
R3
47k
棕色
黑色
黑色
棕色
棕色
R4
10k
黄色
紫色
黑色
红色
棕色
R5
47k
红色
红色
黑色
红色
棕色
R6
22k
三、实验总结
通过本次实验，初步的对焊接实验有了了解。
焊接中最要紧的便是对锡条的把握。
这节课主要学习和认识了对电阻的使用和认识。
通过对色环的辨别，我们能够快速的分清电阻的大小，然后继续用仪器测量的方法快速确定电阻的电阻值。
本节课主要是为了下节课的焊接实验练手，但是我也学到了很多的东西。
实验日期：
2015年5月11日实验时间：
10周星期一11-13节
座位编号：
19指导教师：
胥磊
实验五小电路装焊与调测
一、实验目的
1、了解元器件的装配工艺，、插装元件的顺序、电路焊接工艺；
2、对焊接工艺所用材料基本了解；
3、实际操作，按原理图进行焊接实验。
二、实验内容
1、材料准备：
电路板、焊具、焊锡、待焊接的元器件；
2、检查电源，将电烙铁头插入电源板上；
3、开始焊接实验，焊接时注意安全，小心操作。
4、根据实验原理图回答下列问题：
（1）U1A及其外围元件构成何种电路单元？
答：
。
自激振荡器。
（2）U1B及其外围元件构成何种电路单元？
答：
同相输入迟滞比较器。
（3）R1和R2的作用？
答：
R1是限流电阻，保证发光二极管不被烧坏，R2是限压电阻，保证整个电路工作在稳定状态。
（4）T1的作用？
答：
三极管在这里起了开关作用。
（5）C2作用？
答：
C2为滤波电容，也就是退耦电容，滤除高频噪声。
（6）R7的作用?
答：
限流作用，避免损坏三极管。
（7）若T1的基极改接至U1A的输出端,LED的工作状态如何改变？
答：
常亮。
三、实验总结
通过本次实验，我学到了很多关于焊接的知识。
焊接看起来很简单的一种实验，却让人摸不着头脑，在焊接实验中，不是锡条用多了，便是用少了。
但是在老师和同学的帮助下，我也成功的将自己的焊板成功焊好了。
在焊接完成的时候，喜悦的心情溢于言表。
这是我的最后一次实验了，但是，我在实验中学习到得知识，我想会宁我受用终生的。
实验日期：
2015年5月25日实验时间：
12周星期一11-13节
座位编号：
19指导教师：
黎恒
课程设计报告
一、设计任务及要求
1.题目：
变调警笛电路设计
2.要求
（1）基本要求：
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。
（3）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
1.课题分析
根据题目要求，可以看出设计的电路需要产生有规律的频率可变的信号去驱动扬声器，频率规定在200-500HZ之间，回顾了一下上学期数字电子技术的知识，想起了555定时器的应用，用555定时器可以变换成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器，本课题就就需要将555定时器变换为多谐振荡器，一共使用两片555定时器，第一片用于产生一个固定频率的方波信号，第二片用于产生一个可变的频率的方波信号。
2.系统方案选择
使用第一片555定时器产生一个方波信号，用一个大电容接至输出端，得到锯齿波，再用一个电压跟随器，削掉锯齿波下尖端（为了使第二片555定时器引脚3输出高频持续一段时间），作为第二片555定时器的5号引脚的输入信号。
这样就可以使第二片555定时器的3脚产生一个频率不断变化的信号。
将此信号来驱动扬声器，就可发出救护车警笛声了。
器件名称
数量
555集成芯片
2件
二极管
1件
电压跟随器
1件
电阻
7件
电容
4件
扬声器
1件
3.电路设计及计算
555芯片的介绍：
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。
一般用双极性工艺制作的称为555，用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定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图所示。
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3
4.555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A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，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A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
555定时器具体内部结构：
逻辑集成块引脚图：
引脚对应：
CON：
控制电压端THR：
高触发端VCC：
电源端OUT：
输出端RST：
复位端
DIS：
放电输入端GND：
接地端TRI：
低触发
RST
CON
UTH
UTR
UOUT
T的状态
0
0
*
*
UOL
导通
1
0
UOL
导通
不变
不变
*
UOH
截止
1
>VCO
UOL
导通
UOL
不变
*
不变
截止
555定时器构成的多谐振荡器
单元结构电路图如下：
示波器A通道为控制电压输入Uc，为三角锯齿波，B通道为方波信号输出Uo。
原理波形图如下：
仿真结果如下
上图为第一片555多谐振荡器的输入电压与输出电压波形。
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。
当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，Uc下降。
当Uc下降到VCC/3时，UO又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。
如此重复上述过程，在输出端Uo产生了连续的矩形脉冲。
振荡频率的估算
电路谐振频率f的估算：
振荡周期为：
振荡频率为：
第二片555定时器芯片Uc输入端信号波形如下：
可见其为频率可变的锯齿波信号。
下图为两片555定时器控制电压输入CON波形：
可见控制555多谐振荡器输出方波频率变化的信号输入为CON，CON上升，输出低频，CON下降，输出高频。
5、具体电路原理总图
中间跨接一个电压跟随器隔离干扰，使前后两级电路互不影响，从而使对信号失真的影响降低。
最终输出仿真结果：
2号示波器：
当按开始仿真后，用2号示波器可以观察到频率的变化情况。
输出的脉冲波形如上图，上面是第一片555多谐振荡器的输出波形，下边是第二片555多谐振荡器的输出波形。
电容充电即锯齿波上升时的输出脉冲比较宽，即为低频信号。
电容放电即锯齿波下降时的输出脉冲比较窄，即为高频信号。
另外对比第一片555的输出方波信号可以看出当第一片555输出高电平时，第二片555的输出频率低，反之为低电平时，输出频率高。
由此可以观察到最终输出方波频率变化。
。
6、PCB设计
原理图如下：
手工布局：
全局自动布线后:
顶层:
底层：
丝印层：
7、设计总结
当时分到这个题目的时候，我是没有什么思路的，只觉得课程设计这东西太复杂太难了，但是这又是必须自己去完成的，所以只有抓紧想办法，上网查资料，找数电模电书出来看，慢慢得还是有了些思路，555定时器是整个电路的核心，整个电路的设计都是围绕其展开的，利用555定时器构成的多谐振荡器，然后进行脉冲变形接第二片555定时器，在输出端口得到频率可变的脉冲信号。
大体思路就是这样，此次设计让复习了本已经遗忘了的数电知识，以及利用这些知识进行电路设计，最为难的其实是protel软件的运用，这个软件有点复杂，元器件不好找，操作我也不是很熟练，所以设计电路时进程很缓慢，不过我还是克服过来了，并且对protel更加了解了。
总之这是一次相当有意义的实践过程，锻炼了我的独立工作思考能力，收集资料整合知识的能力，使我学得了许多理论知识以外的东西，不过，这次设计有很多不足之处，扩展要求也没有做，不过能顺利完成基本要求对我来说也算满意了，其他的难点相信接下来我也能攻克。
6、参考资料
电子技术基础（数字部分）康华光高等教育出版社
电子技术基础（模拟部分）康华光高等教育出版社
救护车警笛电路课程设计_XX文库
NE555多谐振荡电路_XX文库
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