1、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Protel 99SE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Protel 99SE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Protel 99SE的平台下来设计相关的电路原理图以及PCB设计;因为Protel 99SE是一款稳定、小巧、功能强大的电脑PCB设计软件,在Windo
2、ws2000/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
3、、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Protel 99 SE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:18:0020:35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
4、: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:、新建PCB文件:单击主菜单【File】-【New】选项,出现【New Document】窗口,双击【PCB Document】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;、PCB前期准备工作:)覆铜板,)工作层面的设置:【】、【】、【】,)尺寸单位,)库文件的加载,)设置布线区域,)定义设计规则;、元器件调入:)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
5、前文件夹,可单击【】从其他路径找出来,)直接使用网络表更新的原理图,)元器件的布局,)布局的手工调整;、通过以上操作得出的版如下图所示: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:18:0020:35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
6、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
7、,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:18:0020:35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
8、)(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
9、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:18:0020:35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的底层),(2)立式插撞(竖直的插入),(3)横向插装(垂直插入后再将其水平倒置),(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
10、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
11、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:18:0020:35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
12、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200500Hz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
13、。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 4.5V16V 工作,7555 可在 318V 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
14、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Vo4脚:是直接清零端。
15、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0.01F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61示。表61 555定时器的功能表555功能表如下
16、: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)C2(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
17、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
18、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VCCR1R2C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CR2T地,按指数
19、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PCBMultisim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
20、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
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