电子技术基础课程设计报告.docx
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电子技术基础课程设计报告
扬州大学广陵学院
本科生课程设计
题目：
响应时间测试仪
课程：
电子线路课程设计
专业：
电气工程及其自动化
班级：
电气81201班
学号：
120010121
姓名：
刘海飞
指导教师：
年漪蓓、刘伟
完成日期：
总目录
第一部分：
任务书
第二部分：
课程设计报告
第三部分：
设计图纸
第一部分
任
务
书
电子技术基础课程设计计划
1、方案设计；（1.5天）
根据设计任务书给定的技术指导和条件，进行调查研究、查阅参考文献，进行反复比较和可行性论证，确定出方案电路，画出主要单元电路，数据通道，输入、输出及重要控制信号概貌的框图。
2、电路设计：
（2.5天）
根据方案设计框图，并画出详细的逻辑图
3、装配图设计：
（1天）
根据给定的元器件，结合逻辑图，设计出电路制作的具体装配图（即绘出组件数量，管脚号以及器件布置的实际位置）。
同时配以必要的文字说明。
4、电路制作：
（3天）
对选定的设计，按装配图进行装配，调试实验。
5、总结鉴定：
（2天）
考核样机是否全面达到现定的技术指标，能否长期可靠地工作，并写出设计总结报告。
电子技术课程设计任务书
一、课程设计的目的
本课程是在学完《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》之后，集中两周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实践环节，要求达到以下目的：
1.使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，学会查询资料，方案比较，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；
2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；
3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
二、课程设计的要求
1.设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求；
2.必须独立完成设计课题；
3.合理选用元器件；
4.按时完成设计任务并提交设计报告。
三、课程设计进度安排
1、方案设计；（1.5天）
2、电路设计：
（2.5天）
3、装配图设计：
（1天）
4、电路制作：
（3天）
5、总结鉴定：
（2天）
四、设计题目及内容
课题：
响应时间测试仪
内容：
设计、安装、调试响应时间测试仪
课程要求：
测试者按下按钮1，灯亮，被测试者见灯亮按下按钮2，灯灭，用二位数码管显示被测者的响应时间（精度为百分之一秒）
五、设计要求
用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。
六、参考文献
1、“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”教材；
2、有关“电子技术课程设计指导书”；
3、“集成电路特性应用手册”；
4、其他。
第二部分
课
程
设
计
报
告
目录
1设计任务及要求…………….………………………………………….….….（8）
2系统总体设计方案………………………………………….…………….…（9）
2.1总体设计方案…………………………………………..………..……….….….…（9）
2.2方案特点…………………………………………………..………..…………..….（9）
3电源设计…………………………………………...………………………（10）
3.1电源设计方案…………………………………………..………..……….….…….（10）
4控制电路设计…………………………………………...…………………（10）
4.1控制电路工作原理………………………………………..………..…………（10）
4.2参数计算…………………………………….……………………………（10）
5振荡电路设计…………………………………………...…………………（11）
5.1振荡电路工作原理………………………………………..………..…………（11）
5.2参数计算…………………………………….……………………………（11）
6计数译码显示电路设计………………………………...…………………（12）
6.1计数译码显示电路工作原理……………………………..………..…………（12）
6.2参数计算…………………………………….……………………………（13）
7系统总体电路设计……………………………………...…………………（14）
7.1系统总体电路…………………………………..……….………..……………..（14）
7.2电路说明…………………………………….……………………………（14）
8电路调试………………………………………………...…………………（15）
8.1电源调试及实验结果分析………………………………………….….….（15）
8.2振荡电路调试及实验结果分析…………………………………….….….（15）
8.3计数译码显示电路调试及实验结果分析…………………………….…..….（15）
8.4控制电路调试及实验结果分析……………………………………….….….（15）
9改进意见及收获体会…………………………………...…………………（16）
10器件明细清单…………………………………………...…………………（17）
参考文献……………………………………….……………………………….（18）
1设计任务及要求
设计任务及要求
设计任务：
1.加强对电子技术电路的理解，学会查询资料，方案比较，以及设计计算等环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。
2.独立开展电路实验，锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，真正实现知识向技能的转化
3.独立书写课程设计报告，报告应能正确反映设计思路和原理，反映安装、调试中解决各种问题。
设计要求：
测试者按下按钮1，灯亮；被测试者见灯亮，按下按钮2，灯灭。
两位LED数码管显示被测试者的反应时间，精度0.01秒。
课题分析：
测试者：
灯亮
受控振荡（T=0.01s）
瞬时清0后，计数，译码（锁存），驱动，显示
被测者：
灯灭
停止振荡
锁存显示当前计数
2系统总体设计方案
2.1总体设计方案
课题：
响应时间测试仪
内容：
设计、安装、调试响应时间测试仪
电
路框图
初步设计思想：
当测试者按下开关1时，通过控制电路，灯得到信号亮，同时数码管清零，重新开始计数，被测试者按下开关2，停止计数，锁存其结果。
2.2方案特点
用中小型规模集成电路设计、安装、调试出所要求的电路。
简单明了，易实现设计要求。
3电源电路设计
稳压电源结构图：
电路说明：
利用一个220V/9V的变压器，4个IN4077的二极管，1个1000uf/16V，1个1uf/50V，1个1uf的电容，7805和741集成块，一个3k欧和一个5k欧的电阻构成一个稳压电路。
4控制电路设计
4.1控制电路工作原理
先利用一个降压变压器将220V的电压转变为9V，通过整流桥将电压稳定，C1起滤波作用，能是输出比较平滑，C2能消除电感效应产生的自激振荡，再通过7805稳压器和电压跟随器运算放大，C3消除噪音，调节RP2能改变输出电压。
4.2参数计算
V0=V1（R7+RP2）/R7
当RP2最大为5K欧时，V0最大为40/3V.
当RP2最小为0欧时，V0最小为5V.
5振荡电路设计
5.1振荡电路工作原理
（1）当开关S1断开时，电容C4前为低电平，电容不发生跳变，经过C4后仍然为低电平，通过IC1后变为高电平，锁存器IC2后跳变为低电平，再经过IC2后变为高电平，发光二极管不亮；当按下S1时，情况相反，信号到达发光二极管是为低电平，二极管亮。
（2）开关S1，S2都断开时，锁存器右下角的输出为低电平，通过IC1变为高电平，清零信号有效，计数器清零。
（3）当开关S1断开，S2按下的时候，锁存器下方的IC2的输出为高电平，锁存信号有效，数据被锁定。
（4）当S1断开时，振荡电路中的IC1输出为高电平，对C5开始充电，当C5冲满电后，变为低电平，C5放电，通过IC1对C5不断的充电和放电，在电路中产生一个振荡频率为100Hz的方波，通过示波器能显示出来。
6计数、译码电路设计
6.1计数、译码显示电路工作原理
计数与显示电路最主要的是用到CD40110集成块,其结构如下图所示：
其中RD为清零端
9脚的CPU是加计数时钟输入端
7脚的CPU是减计数时钟输入端
QBD是借位输出端
QCD是进位输出端
a-g为7个与数码管相接的管脚
计数与显示的模块电路如下图所示：
计数与显示电路的工作原理大体为：
时钟信号到来时（即本实验中的s1开关按下以后），开始计数，A-G端向数码管输送信号，由于是共阴极接法，所以A-G端为低电平时有效，当左面一个40110从0计数到9以后再来一个时钟信号时，左面的一个40110的10脚QCD向右面一个40110的9脚送进位信号，然后继续计数，如此循环往复。
7系统总体电路设计
7.1系统总体电路
7.2电路说明：
其工作原理大致分为3步：
1.S1、S2未闭合时，S1开关端电路的电容C4两端的电压不能突变，所以都是低电平0，IC1右端的为高电平。
S2端电路的IC2左端为高电平1，锁存器维持原来的状态，即上下与非门的右端电平分别为0,1。
上端经过Ic1（8脚）后从10脚输出的状态变为高电平1，对C5充电。
2.S1闭合，上边电路的对C4充电，电容C4两端都为高电平，因为电容两端的电压不能突变，经过IC1变为低电平0。
下面输入端的状态同上不变，还是1，所以经过锁存器后的上下2个IC2右边的状态变为1，0。
这时分布走，1状态经过1,2脚或者5,6脚，或者8,9脚输出地状态为0，二极管D1导通，灯亮。
同时锁存器1状态信号经过8脚到10脚输出为低电平0，电容C5放电，放到V-时1脚的电平为低电平0，经过IC1后再变为高电平1，对C5充电，如此往复，10脚送出一个上升沿有效地方波时钟信号到上面一个40110的9脚，进行加计数。
回到锁存器输出的低电平0端（即IC2的4脚），经过后面的12,13脚变为高电平1送至2个40110的清零端，实行清0的功能。
3.S2闭合，此时S2端接的6脚位低电平，同时s1处于断开状态，因为C4要对地放电，所以IC1输入和输出端分别为0,1，锁存器的输出变为0,1，锁存器下面的IC2输出为高电平1进入下面的一个40110的LE锁存端进行数据的锁存。
8电路调试
8.1电源电路调试及实验结果分析
1、焊接好电路板。
元件位置摆放正确，注意二极管等正负；焊点不能碰到一起，不要焊错。
2、插座插上电源，等两三分钟，用手指背触碰7805，看是否有温度，若稍微有些度，则正常；若很烫，则电路有问题。
断开电源。
8.2振荡电路调试及实验结果分析
3、插上741，通电，测其输出电压，即C3的输出。
通过调节RP2，可测的其电压范围为7.1V~11V；调节RP2，使其电压为8V。
8.3计数译码显示电路调试及实验结果分析
4、调节RP1，使示波器扫描周期为10ms，其输出波形如下图。
断电。
5、安装2个40110和2个数码管，通电。
按S1灯亮，开始计数；按下S2停止计数。
8.4控制电路调试及实验结果分析
6、按下S1灯不亮，断电。
7、将2个7493插上，通电，按下S1灯亮，按下S2，灯灭。
9改进意见及收获体会
这次的数电课程设计听上去很困难，因为有“设计”两个字，虽然我们已经学过数电和模电，但是如果要我们运用所学的知识和元器件，用感觉是困难重重。
但其实不然，在未进实验室之前，老师一步一步引导我们，让我们了解响应时间测试仪中必备的原理和电路，也让我们画出一些简单的设计图；而且进实验室后，老师给我们带有字母标记的电路板和电路设计图，我们要做的只是焊接电路，而我们在大一第二学期末进行过万用表的焊接。
虽然在实习过程中和搭档有过分歧和争执，但当老师肯定我们两人的劳动成果时，所有一切都算不了什么，反而让我们更加默契配合。
这次实习真的让我受益匪浅，不仅锻炼了我的动手能力，让我深入了解课本所学的知识，也懂得课本上所学不到的知识，最重要的是使我和搭档的默契更上一层楼！
10器件明细清单
名称
规格
数量
备注
变压器
220Ｖ/9Ｖ
1
变压器固定用线接线柱
2
二极管
D1~4，1N4007（黑正白负）
4
电容
C1,1000μｆ/16Ｖ
1
C3,1μｆ/50Ｖ
1
C2,1μｆ（105）
1
C4,C5,0.022μｆ（223）C6,0.033μｆ（333）
2,1
电阻
R1,R2,R3,R5,51k
4
R4,1M
1
R6,2kR7,3k
1,1
R8~21,680Ω
14
电位器
RP1,500k（504）RP2,5k（502）
1,1
发光二极管
长正短负
1
稳压管
7805
1
集成块
40110，管座
2,2
4093，管座
2,2
741，管座
1,1
数码管
共阴极，管座
2,1
参考文献
[1]阎石主编．数字电子技术基础（第五版）．北京：
高教出版社，2008
第三部分
设
计
图
纸
图纸目录
序号
图纸名称
图幅
图纸编号
备注
1
系统总体方框图
A3
电01
2
系统总电路图
A3
电02
3
系统总接线图
A3
电03
附设计深度规定：
系统总体方框图：
标注各单元模块，图中给出各单元模块的正确连接、标出各信号的流向。
系统总电路图：
标明各器件的型号、标注器件参数、标注集成块各引脚的逻辑符号
系统安装接线图：
以集成块为单位画出各引脚之间的接线，标注各集成块的型号、注明引脚编号。
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