课程设计基础知识 一、电子电路的设计方法 1. 2. 3. 4. 明确系统的设计任务要求 相关技术资料的搜集与整理 方案选择 单元电路的设计、参数计算和器件选择 （1）单元电路设计 （2）参数计算 （3）器件选择 ① 阻容元件的选择 ② 分立元件的选择 ③ 集成电路的选择 5.电路图的绘制 为表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计 时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图、单元电路 设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装、调 试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点： （1）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于 对图的理解和阅读。 （2）注意信号的流向。 （3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。 （4）连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。 二、电路的组装、调试与总结 1.电子电路的组装 ① 集成电路的装插:认清方向，不要倒插，所有集成电 路的插入方向要保持一致，注意管脚不能弯曲。 ② 元器件的位置:根据电路图的各部分功能确定元器件 在线路板上的位置，力争按信号的流向将元器件顺序地 连接，以易于调试。 ④ 导线的选用和连接：导线应选用不同的颜色，一般 习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信 号线用其他颜色的线。连接用的导线不允许跨接在集成 电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直， 这样便于查线和更换器件。 ⑤ 合理的布局：无相互干扰，便于散热、电路整齐美观 2.电子电路的调试 • 通常有以下两种调试电路的方法： 第一种是采用边安装边调试的方法。把一个总电路按 框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试，在完 成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最 后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试， 又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。 第二种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。 这种方法适于定型产品。 • 调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的 测试数据和波形，以便于分析和运行时参考。 3.一般调试步骤 电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要 的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排 除故障，完成调试要求。 1)通电前检查 电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否 正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无 短路，器件有无接错。 2)通电后检查 接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器 件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电 源，待排除故障后方可重新通电。 3)单元电路调试 在调试单元电路时应明确本部分的调试要求．按调 试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流 向进行。可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输 入信号，为最后的整机联调创造条件。 4)整机联调 整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的 信号关系．主要观察动态结果，检查电路的性能和参数， 分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故 障和问题及时采取处理措施。 三、电子电路设计中常见问题 1、电路功能模块之间级联时，注意数字电路的高低电平匹配、模拟 电路阻抗匹配问题、耦合方式等问题。 2、芯片等元器件选择（参数、电源电压）。 3、PCB设计中要注意的问题（模拟、数字电路的布局、走线）。 4、电路的安装调试（分块调试、关键点测试）。 5、注意电路安装工艺。 6、电路板的焊接（虚焊、焊点适中）。 7、注意数字电路中滤波电容的使用。 音乐彩灯控制器设计和制作 一、设计任务 设计一个音乐彩灯控制器。 1.要求 （1）电路把输入的音乐信号分为高、中、低三个频段， 并且分别控制三种颜色的彩灯，输入音乐信号≥10mV 。 （2）每组彩灯的亮度随各自输入音乐的变化而变化。 （3）当输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯全亮 2.技术指标 （1） 基本要求 1）高频段2000～4000Hz，控制蓝灯； 2）中频段500～200 Hz，控制绿灯； 3）中频段50～500Hz，控制红灯； 4）彩灯供电电源为电压直流12V。 （2） 发挥部分 输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯亮暗闪烁； 二、总体设计方案 1.基本原理 根据题目要求： 1）用滤波器把音乐信号分成三个频段； 2）经放大器放大后经过整流器变为直流，其直流电 平随音乐信号大小而上下浮动； 3）此电平作为电压比较器的参考电压，由同步触发 脉冲作为计数信号的比较器的输出高电平的时间与参 考电压成正比，并控制与门打开时间，以决定放过同 步脉冲的个数去触发彩灯控制端； 方案一： 参考电压 阶梯波 同步脉冲 发生器 发生器 音乐 信号 带通 滤波 器 电压 放大 器 整流器 比较器 10mV 音乐 信号鉴别器 & 彩灯控 制电路 音乐彩灯控制器的电路框图 1）优点 •此方案用模拟和数字两种电路实现的。从掌握知识 的角度来看是好的。 •采用滤波器来区分音乐的频率较容易实现，方法也 很多。（有源、无源、数字） 2）缺点 •从安装调试的角度上看，要了解模拟电路与数字电路之间 的连接关系。 •滤波器的设计、调试还是较为困难，尤其是二阶以上的滤 波器。 方案二： 音乐 信号 频率电 压转换 器 参考电压产 生电路 放大及 标定 电压 比较器 彩灯控 电压 比较器 彩灯控 制电路 电压 比较器 彩灯控 制电路 10mv 电 压鉴别 电路 制电路 1）优点 •此方案用全部由模拟电路实现的。 •采用频率电压转换电路来代替滤波器、较容易实现。 2）缺点 •方案中没有数字电路，有缺憾。 •利用电压标定来确定频带的截频点，标定时要准确。 •可加入A/D转换。 电子技术课程设计 充电电池用充电器 一、常用充电电池的类型 电池是一种化学电源，通常分为一次电池和二次电池。一 次电池是一次性应用的电池，二次电池是可多次反复使用的电 池，即可充电电池和蓄电池。目前经常使用的充电电池有：铅 酸电池(LA)、镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池 (Li-ion)等。 小型充电器主要指的是对镉镍电池(NiCd)、镍氢电池 (NiMH)、锂离子电池(Li-ion)三种类型电池充电。 二、常用充电电池的特点 1.
Download ReportTranscript 课程设计基础知识 一、电子电路的设计方法 1. 2. 3. 4. 明确系统的设计任务要求 相关技术资料的搜集与整理 方案选择 单元电路的设计、参数计算和器件选择 （1）单元电路设计 （2）参数计算 （3）器件选择 ① 阻容元件的选择 ② 分立元件的选择 ③ 集成电路的选择 5.电路图的绘制 为表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计 时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图、单元电路 设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装、调 试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点： （1）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于 对图的理解和阅读。 （2）注意信号的流向。 （3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。 （4）连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。 二、电路的组装、调试与总结 1.电子电路的组装 ① 集成电路的装插:认清方向，不要倒插，所有集成电 路的插入方向要保持一致，注意管脚不能弯曲。 ② 元器件的位置:根据电路图的各部分功能确定元器件 在线路板上的位置，力争按信号的流向将元器件顺序地 连接，以易于调试。 ④ 导线的选用和连接：导线应选用不同的颜色，一般 习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信 号线用其他颜色的线。连接用的导线不允许跨接在集成 电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直， 这样便于查线和更换器件。 ⑤ 合理的布局：无相互干扰，便于散热、电路整齐美观 2.电子电路的调试 • 通常有以下两种调试电路的方法： 第一种是采用边安装边调试的方法。把一个总电路按 框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试，在完 成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最 后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试， 又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。 第二种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。 这种方法适于定型产品。 • 调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的 测试数据和波形，以便于分析和运行时参考。 3.一般调试步骤 电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要 的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排 除故障，完成调试要求。 1)通电前检查 电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否 正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无 短路，器件有无接错。 2)通电后检查 接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器 件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电 源，待排除故障后方可重新通电。 3)单元电路调试 在调试单元电路时应明确本部分的调试要求．按调 试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流 向进行。可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输 入信号，为最后的整机联调创造条件。 4)整机联调 整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的 信号关系．主要观察动态结果，检查电路的性能和参数， 分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故 障和问题及时采取处理措施。 三、电子电路设计中常见问题 1、电路功能模块之间级联时，注意数字电路的高低电平匹配、模拟 电路阻抗匹配问题、耦合方式等问题。 2、芯片等元器件选择（参数、电源电压）。 3、PCB设计中要注意的问题（模拟、数字电路的布局、走线）。 4、电路的安装调试（分块调试、关键点测试）。 5、注意电路安装工艺。 6、电路板的焊接（虚焊、焊点适中）。 7、注意数字电路中滤波电容的使用。 音乐彩灯控制器设计和制作 一、设计任务 设计一个音乐彩灯控制器。 1.要求 （1）电路把输入的音乐信号分为高、中、低三个频段， 并且分别控制三种颜色的彩灯，输入音乐信号≥10mV 。 （2）每组彩灯的亮度随各自输入音乐的变化而变化。 （3）当输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯全亮 2.技术指标 （1） 基本要求 1）高频段2000～4000Hz，控制蓝灯； 2）中频段500～200 Hz，控制绿灯； 3）中频段50～500Hz，控制红灯； 4）彩灯供电电源为电压直流12V。 （2） 发挥部分 输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯亮暗闪烁； 二、总体设计方案 1.基本原理 根据题目要求： 1）用滤波器把音乐信号分成三个频段； 2）经放大器放大后经过整流器变为直流，其直流电 平随音乐信号大小而上下浮动； 3）此电平作为电压比较器的参考电压，由同步触发 脉冲作为计数信号的比较器的输出高电平的时间与参 考电压成正比，并控制与门打开时间，以决定放过同 步脉冲的个数去触发彩灯控制端； 方案一： 参考电压 阶梯波 同步脉冲 发生器 发生器 音乐 信号 带通 滤波 器 电压 放大 器 整流器 比较器 10mV 音乐 信号鉴别器 & 彩灯控 制电路 音乐彩灯控制器的电路框图 1）优点 •此方案用模拟和数字两种电路实现的。从掌握知识 的角度来看是好的。 •采用滤波器来区分音乐的频率较容易实现，方法也 很多。（有源、无源、数字） 2）缺点 •从安装调试的角度上看，要了解模拟电路与数字电路之间 的连接关系。 •滤波器的设计、调试还是较为困难，尤其是二阶以上的滤 波器。 方案二： 音乐 信号 频率电 压转换 器 参考电压产 生电路 放大及 标定 电压 比较器 彩灯控 电压 比较器 彩灯控 制电路 电压 比较器 彩灯控 制电路 10mv 电 压鉴别 电路 制电路 1）优点 •此方案用全部由模拟电路实现的。 •采用频率电压转换电路来代替滤波器、较容易实现。 2）缺点 •方案中没有数字电路，有缺憾。 •利用电压标定来确定频带的截频点，标定时要准确。 •可加入A/D转换。 电子技术课程设计 充电电池用充电器 一、常用充电电池的类型 电池是一种化学电源，通常分为一次电池和二次电池。一 次电池是一次性应用的电池，二次电池是可多次反复使用的电 池，即可充电电池和蓄电池。目前经常使用的充电电池有：铅 酸电池(LA)、镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池 (Li-ion)等。 小型充电器主要指的是对镉镍电池(NiCd)、镍氢电池 (NiMH)、锂离子电池(Li-ion)三种类型电池充电。 二、常用充电电池的特点 1.
课程设计基础知识 一、电子电路的设计方法 1. 2. 3. 4. 明确系统的设计任务要求 相关技术资料的搜集与整理 方案选择 单元电路的设计、参数计算和器件选择 （1）单元电路设计 （2）参数计算 （3）器件选择 ① 阻容元件的选择 ② 分立元件的选择 ③ 集成电路的选择 5.电路图的绘制 为表示设计的整机电路及各单元电路的连接关系，设计 时需绘制完整电路图。电路图通常是在系统框图、单元电路 设计、参数计算和器件选择的基础上绘制的，它是组装、调 试和维修的依据。绘制电路图时要注意以下几点： （1）布局合理、排列均匀、图面清晰、便于看图、有利于 对图的理解和阅读。 （2）注意信号的流向。 （3）图形符号要标准，图中应加适当的标注。 （4）连接线应为直线，并且交叉和折弯应最少。 二、电路的组装、调试与总结 1.电子电路的组装 ① 集成电路的装插:认清方向，不要倒插，所有集成电 路的插入方向要保持一致，注意管脚不能弯曲。 ② 元器件的位置:根据电路图的各部分功能确定元器件 在线路板上的位置，力争按信号的流向将元器件顺序地 连接，以易于调试。 ④ 导线的选用和连接：导线应选用不同的颜色，一般 习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信 号线用其他颜色的线。连接用的导线不允许跨接在集成 电路上，一般从集成电路周围通过，尽量做到横平竖直， 这样便于查线和更换器件。 ⑤ 合理的布局：无相互干扰，便于散热、电路整齐美观 2.电子电路的调试 • 通常有以下两种调试电路的方法： 第一种是采用边安装边调试的方法。把一个总电路按 框图上的功能分成若干单元电路分别进行安装和调试，在完 成各单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围，最 后完成整机调试。对于新设计的电路，此方法既便于调试， 又可及时发现和解决问题。该方法适于课程设计中采用。 第二种方法是整个电路安装完毕，实行一次性调试。 这种方法适于定型产品。 • 调试时应注意做好调试记录，准确记录电路各部分的 测试数据和波形，以便于分析和运行时参考。 3.一般调试步骤 电路调试包括静态和动态调试，通过调试掌握必要 的数据、波形、现象，然后对电路进行分析、判断、排 除故障，完成调试要求。 1)通电前检查 电路安装完毕，首先直观检查电路各部分接线是否 正确，检查电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无 短路，器件有无接错。 2)通电后检查 接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分器 件有无异常现象。如果出现异常现象，则应立即关断电 源，待排除故障后方可重新通电。 3)单元电路调试 在调试单元电路时应明确本部分的调试要求．按调 试要求测试性能指标和观察波形。调试顺序按信号的流 向进行。可以把前面调试过的输出信号作为后一级的输 入信号，为最后的整机联调创造条件。 4)整机联调 整机联调时应观察各单元电路连接后各级之间的 信号关系．主要观察动态结果，检查电路的性能和参数， 分析测量的数据和波形是否符合设计要求，对发现的故 障和问题及时采取处理措施。 三、电子电路设计中常见问题 1、电路功能模块之间级联时，注意数字电路的高低电平匹配、模拟 电路阻抗匹配问题、耦合方式等问题。 2、芯片等元器件选择（参数、电源电压）。 3、PCB设计中要注意的问题（模拟、数字电路的布局、走线）。 4、电路的安装调试（分块调试、关键点测试）。 5、注意电路安装工艺。 6、电路板的焊接（虚焊、焊点适中）。 7、注意数字电路中滤波电容的使用。 音乐彩灯控制器设计和制作 一、设计任务 设计一个音乐彩灯控制器。 1.要求 （1）电路把输入的音乐信号分为高、中、低三个频段， 并且分别控制三种颜色的彩灯，输入音乐信号≥10mV 。 （2）每组彩灯的亮度随各自输入音乐的变化而变化。 （3）当输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯全亮 2.技术指标 （1） 基本要求 1）高频段2000～4000Hz，控制蓝灯； 2）中频段500～200 Hz，控制绿灯； 3）中频段50～500Hz，控制红灯； 4）彩灯供电电源为电压直流12V。 （2） 发挥部分 输入信号的幅度小于10mV时，要求彩灯亮暗闪烁； 二、总体设计方案 1.基本原理 根据题目要求： 1）用滤波器把音乐信号分成三个频段； 2）经放大器放大后经过整流器变为直流，其直流电 平随音乐信号大小而上下浮动； 3）此电平作为电压比较器的参考电压，由同步触发 脉冲作为计数信号的比较器的输出高电平的时间与参 考电压成正比，并控制与门打开时间，以决定放过同 步脉冲的个数去触发彩灯控制端； 方案一： 参考电压 阶梯波 同步脉冲 发生器 发生器 音乐 信号 带通 滤波 器 电压 放大 器 整流器 比较器 10mV 音乐 信号鉴别器 1 & 彩灯控 制电路 音乐彩灯控制器的电路框图 1）优点 •此方案用模拟和数字两种电路实现的。从掌握知识 的角度来看是好的。 •采用滤波器来区分音乐的频率较容易实现，方法也 很多。（有源、无源、数字） 2）缺点 •从安装调试的角度上看，要了解模拟电路与数字电路之间 的连接关系。 •滤波器的设计、调试还是较为困难，尤其是二阶以上的滤 波器。 方案二： 音乐 信号 频率电 压转换 器 参考电压产 生电路 放大及 标定 电压 比较器 彩灯控 电压 比较器 彩灯控 制电路 电压 比较器 彩灯控 制电路 10mv 电 压鉴别 电路 制电路 1）优点 •此方案用全部由模拟电路实现的。 •采用频率电压转换电路来代替滤波器、较容易实现。 2）缺点 •方案中没有数字电路，有缺憾。 •利用电压标定来确定频带的截频点，标定时要准确。 •可加入A/D转换。 电子技术课程设计 充电电池用充电器 一、常用充电电池的类型 电池是一种化学电源，通常分为一次电池和二次电池。一 次电池是一次性应用的电池，二次电池是可多次反复使用的电 池，即可充电电池和蓄电池。目前经常使用的充电电池有：铅 酸电池(LA)、镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池 (Li-ion)等。 小型充电器主要指的是对镉镍电池(NiCd)、镍氢电池 (NiMH)、锂离子电池(Li-ion)三种类型电池充电。 二、常用充电电池的特点 1. 镉镍电池 工作电压为1.2V左右，具有优良的大放电性能，可靠性高， 电池种类多，充放电次数多（可重复500左右），使用寿命长， 稳定耐用。重量比能量为50，体积比能量为150。自放电率为每 月15%~30%。缺点是镉价格较高且污染环境，镉镍电池还具有 记忆效应。 电池的记忆效应是指电池放电不完全就再次充电，那么在 下次再放电时就不能放出全部电量。因此，镉镍电池充电前每 节电池应放电至1V（放电终止电压）以下。 2. 镍氢电池 工作电压为1.2V左右，能量高，是镉镍电池的1.8~2倍。具有良 好的冲放电性能，可随充随放、快充深放，无记忆效应。不含有害 物质，对环境无污染。电池种类多。具有较好的低温放电性。充放 电次数多（可重复500次以上）。重量比能量为60~80，体积比能量 为240~300。其缺点是自放电率较高，为每月25%~35%；无耐过充 特性，即在镍氢电池端电压达到要求值时应停止充电。 3. 锂离子电池 工作电压为3.6V左右，能量高。具有良好的冲放电性能，放电 曲线平稳，可随充随放，无记忆效应。不含有害物质，对环境无污 染。电池种类多。充放电次数多（可重复1000次以上）。重量比能 量为120~140，体积比能量为300。自放电率为每月2%~5%。锂离子 电池在充电过程中的充电电压高于规定电压，充电电流超过规定电 流；或在放电过程中有过大的放电电流；或放电到终止放电电压 （电压小于2.5V）后还继续放电，这些都会损坏锂离子电池或使之 报废。 三、常用充电方法 充电电池充电的常用方法，以充电方式来分有恒定和脉冲 两种常见的方式；以充电电流来分有慢速充电（涓流充电）和 快速充电（大电流充电）。 涓流充电是指用小电流长时间充电，在涓流充电的方式下， 通常采用恒定电流和电压方式进行充电，这种方式实现的充电 电路比较简单，但充电时间很长，要求充电器的输出电压和输 出电流很稳定。过长的充电时间会使电池内部产生“极化”现 象，从而降低充电电池的寿命。 快速充电是指用大电流充电，用以减少充电时间。在这种 方式下若还采用恒定大电流方式进行充电，电池会发热。电池 在充到80%以后，若继续大电流充电，电池发热会有较大增加。 当温度过高时，电池中的气体产生的压力很大，一种情况是气 体通过减压孔外溢，从而使电解液减少，因此会使电池的寿命 减小；另一种情况是电池中的气体压力过大，使得电池发生爆 炸。同时恒定电流长时间充电同样会产生“极化”现象。 因此，快速充电通常采用脉冲充电方式，即先向待充电电 池进行较长时间的恒定大电流充电，然后对待充电电池进行暂 短大电流放电（目的是消除“极化”现象），反复多次直至充 到规定要求。充电电池上电压达到要求后，电路断开大电流充 电电路，然后进行长时间小电流（涓流）充电直至充满（目的 是减少电池的发热）。 四、电池充满电后的常用检测方法 1. 电压检测法 电压检测法是指检测电池充电达到指定电压即为充满， 但通常电池达到80%的容量时就会显示已经达到指定的充电电 压，为此在后面的涓流充电时通常用定时器进行控制。 另一种电压检测法是检测充电电池的最大电压（峰值电 压）。镉镍电池和镍氢电池最大充电电压可达到1.4V，锂离 子电池的最大充电电压可以达到4.1V。当充电器检测到最大 电压时即可认为充满。 2. -V（负电压）检测法 -V （负电压）检测法是利用电池充到峰值电压后电池 电压会下降的现象进行检测。为防止电压波动，通常采用多 次检测来确定充电电压确实是电池充到峰值后开始下降。 3. 电池温度检测法 电池温度检测法是利用电池在充满电后，电池的温度会 有较大升高的现象进行检测的。 五、充电器电路设计方案 充电器电路设计方案框图如下 ~220V 降压 整流 滤波 充电电路 控制电路 充电电路 控制电路 待 充 电 池 待 充 电 池 A/D 数字显示 A/D 数字显示 降压、整流和滤波电路组成一个直流电源电路，其作用之一， 是向充电电路提供合适的电压和电流；作用之二，是向其他电路提 供相应的直流电压。 ~220V 降压 整流 滤波 充电电路 控制电路 充电电路 控制电路 待 充 电 池 待 充 电 池 A/D 数字显示 A/D 数字显示 充电电路可以根据上述充电电池的特点和常用充电方法进行设 计，也可以利用专用充电集成电路进行设计。控制电路主要是完成 快速充电电路的充放电控制和检测控制等。目前，已经有多种充电 专用集成电路，其作用包括充电、监测和保护等方面，使电路的设 计简单方便。 六、A/D转换电路和数字显示电路 为了更好的监测充电电压，电路可采用数字式电压显示电路， 其中A/D转换电路是将模拟量转换成数字量。 1. A/D转换的基本原理 A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号 的编码过程。 数字D永远不能精确地表 示被测物体质量mx，而只能以 一个最小砝码mmin的精度去逼 若模拟参考量为R，则输出数字量D和输入模拟量A之 间的关系为 近。 D≈ A/R R（UREF） A A/D转换器 A/D转换 D A/D转换类 似用天平 测量质量 mXX m X 质量天平仪 mmin mmin称为量化单位。无论mmin多小，总不能是无穷 小，由mmin不能是无穷小而带来的误差称为量化误差。 D 量化误差是不能消除 的 。 但 A/D 转 换 得 出 的 数 字量可以提供较模拟量更 多的有效数字，使得数据 处理的总体精度大大提高。 LSB O A A/D转换器的主要技术参数 分辨力：A/D转换器分辨最小模拟量的能力。 分辨率：A/D转换器的二进制位数。 量化误差：量化误差通常是指1个LSB的输出变化所对应 模拟量的范围。 转换精度：A/D转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差， 而是由多种因素决定的。 A/D转换器的转换精度一般表示为 γ±nLSB。 转换时间：完成一次转换所用的时间。 转换速率：每秒转换的次数。 A/D转换器产品举例 ①ADC0809 特点： ·属CMOS电路 ·8路模拟输入，8 bit 输出(3S门) ·与常用μP兼容 ·采用逐次比较法，转换时间约100μs ADC0809 ②ICL7106/7107 特点： ·直接输出7段译码信号 ·7106驱动LCD；7107驱动LED ·十进制3位半A/D转换器 ·双积分型电路，内含基准源 ICL7107 ICL7107构成直流电压表 2. 数字显示译码器 (1) 七段数码管 每一段由一个发光二极管组成。 共阴极：高电平亮 共阳极：低电平亮 (2) 七段显示译码器 输入：二—十进制代码 输出：译码结果，可驱 动相应的七段数码管显 示正确的数字。 七、检查和调试 分阶段、分层和分块检查、调试 1. 设计检查 2. 电路检查（通用电路可以用仿真软件仿真） 3. 工艺检查 4. 参数检查和调试 5. 元器件检查和调试 八、设计报告的撰写 1. 封面（单独一页） 2. 目录（单独一页） 3. 设计任务书（单独一页） 4. 设计框图及电路系统概述（可以包括不同方案的评价） 5. 各单元电路的设计方案及原理说明（附：总电路图和印 刷电路板图） 6. 调试过程及结果分析（可以包括所选设计电路的缺点） 7. 设计、安装及调试中的体会 8. 参考文献（单独一页） 九、成绩评定 1. 电路设计与调试 完成情况、工艺和制作、指标完成情况 2. 报告 是否规范、阐述是否清晰、体会 3. 答辩 论述设计报告、回答提问 4. 发挥 及格标准：完成设计和制作、撰写报告、参加答辩 电子电路课程设计 电话线路防盗器 课程设计的流程 一、分组：三人一组，小组成员分工合作； 二、电路设计与仿真； 三、购买元器件，准备电路制作的工具与材料； 四、电路板的焊接与调试； 五、写实验报告； 六、演示设计作品，答辩。 购买元器件 一、设计方案确定之后，组员去中关村购买电路板、 导线和元器件； 二、必用器材，如电路板、导线、芯片底座、焊锡等， 可以班级统一购买，节省金钱和时间； 三、购买比较贵的集成模块，如无线模块、音乐模块 等，应该索要说明书和收据，以方便以后的使用和 更换。尽量让售货员先通电测试一下，再付钱； 四、优秀作品报销需要提供发票。持收据去市场开发 票，交5%的税。单位写“北京交通大学”，物品 写“元器件”。 电话线路防盗器的设计要求 一、基本部分： 1. 当他人盗用你的电话时，使盗打电话无法正常通话； 2. 能够用声音或灯光指示电话线路正在被盗打； 3. 不影响本人的电话使用。 二、发挥部分： 1. 当盗用者盗打时，盗打电话的听筒发出警示音； 2. 当盗用者电话结束后，仍能显示电话被盗用过； 3. 计数器显示被盗打次数。 电话线路防盗器 一、基本原理 电话线路的电压在未被使用时大约为50V左右，正在使用 时大约小于10V。当主机挂机而有人盗打电话时，线路电压低 于某个电压值，稳压管截止，防盗器开始工作。 二、参考文献 ［1］路勇. 电子电路实验与仿真. 北京: 清华大学出版社. ［2］李金平. 模拟集成电路基础. 北京: 清华大学出版社. 电话线路防盗器 三、思考题： 1. 防盗器上应该有几个电话线接口？ 2.是否可以利用电话线电压，不使用额外电源？ 四、参考元件： 二极管（稳压管）、三极管、电阻、电容、蜂鸣 器（喇叭）、LED、电话线插槽等。 电话线路防盗器原理框图 电话线路防盗器参考原理图 设计技巧 焊接前，可 以先借助仿真软 件验证设计电路 的正确性，提高 元件布局的合理 性。合理的元件 布局可以提高焊 接的速度，让成 品更加美观。 设计技巧 电路板和导线的购买很重要。可以节约焊接时间、 提高焊接的成功率、让电路美观。 PCB板 焊接技巧 1. 元件放置在电路板顶面，导线尽量都焊接在电路板 底面； 2. 元件布局要求合理美观，导线布局尽量整齐条理； 3. 集成芯片尽量不要直接焊接到电路板上，可以先焊 接一个相应大小的底座，然后把芯片插在底座上， 这样既可以防止焊接的时候损坏芯片，也可以方便 将来更换芯片； 4. 焊接与调试要交叉进行。每完成一个模块的焊接， 都要进行调试。全部焊接完成之后，再调试整体电 路。 外形美观 电子技术课程设计 小功率线性稳压电源的设计与实现 小功率线性稳压电源的设计要求及技术指标 一、基本部分 1. 输入电压：交流220V、50HZ，电压波动范围±10%； 2. 输出直流电压：双路输出，其中一路为固定输出5V/1A；另 一路为可调输出9～15 V/1A； 3. 稳定系数：Su<0.5%； 4. 输出纹波电压：Upp<5mV； 5. 电源内阻：RO<0.15Ω； 6. 输出设有过流截止式保护电路； 7. 要求数码显示电压与电流，LCD、LED均可，不提倡使用现 成的数字表头。 二、发挥与扩展部分 1. 2. 3. 4. 在现有的基础上，提出几种提高效率的方案； 输出电压从0~15V连续可调； 根据设计电路设计相应的PCB图； 制作PCB板，焊接并调试设计电路，进行指标测试。 直流稳压电源种类与比较 开关电源 直流稳压电源的种类: 线性电源 1. 开关电源：优点 体积小、转换效率高（90%以上） 缺点 纹波电压大 2. 线性电源：优点 纹波电压小 缺点 体积大、转换效率低（小于50%） 小功率线性直流稳压电源设计 1. 工作原理(系统框图) 输 变 整 滤 稳 入 AC 输 出 压 流 波 压 LCD 2. 实施方案 方案一： 过流保护 ui 变 压 器 整流 、 滤波 稳 压 输出 、 显示 本方案优点是变压器次级为多抽头输出，当稳压输出为连 续可调时，降低了稳压器的功耗，提高了转换效率。 缺点为增加了变压器的制作难度；为使输出连续可调，需 设计自动换档电路。 方案二： 过流保护 ui 变 压 器 整流 、 滤波 扩流电路 稳 压 输出 、 显示 本方案采用扩流的办法增加稳压器的耗散功率，降低变压器 的制作指标。可变输出低电压时，转换效率会大大降低。 封装形式： 3. DC稳压核心技术（三端稳压器） LM78xx (1) 固定输出三端稳压器 典型产品：78XX（79XX） 输入 地 典型电路： 输出 输入 LM78XX C1 C2 封装形式： (2) 可变输出三端稳压器 典型产品：LM317 LM317 基本参数： 输出：1.25V―37 V(1.5A) 工作压降：大于2.5V 工作电流：大于5mA 恒压源： 1.25V 功率：7.5W（加足散热片） 调整 输出 输入 J OUT IN 典型电路： OUT IN LM317 I0 J R0 Uin Rp R R1 UO ≈1.25+1.25R/R0 Uin >Uo+2.5V + + UO 4. 过流保护 恒流保护型型 过流保护类型： 断电保护型 (1) 恒流保护型 当电流达到某一设定值时，保护电路起作用，原来的恒 压源变为恒流源。多数商品面板设有一电流调节旋钮，该旋钮 用来设定恒流值。 (2) 断电保护型 当电流达到某一固定值时，保护电路起作用，切断稳压 器的输入，电源输出为0，待故障排除后，恢复正常输出。 Kr KR R1 T1 R2 W 1 设计参考电路 LM317 5. 数码显示电路 ｛ A/D转换技术 解决方案 数字电压表芯片 数字电压表技术指标 位数：三位半 量程：0000~19.99V 推荐芯片：7106 （LCD），40脚双列直插式封装 7107 （LED）， 40脚双列直插式封装 6. 器件选择 本设计所用器件多为功率器件，选用时要考虑其耗散功 率，否则会因器件过热而导致损坏，乃至系统瘫痪。 (1) 导线：每平方毫米/2.5A； (2) 变压器：次级电流大于电源输出电流；功率为直流输出总 功率的2倍； (3) 整流桥：I > 2Io； (4) 滤波电容耐压：﹥√2变压器次级电压（有效值）； (5) 电阻功率：﹥2倍电路功率； (6) 稳压器电流：﹥电源输出电流； (7) 显示芯片：双列直插。 7. 组装工艺 (1) 集中接地（导线粗、短）； (2) R0要靠近稳压器，温度系数、噪声要小； (3) 调压电位器Rp多圈、长柄，便于操作； (4) 稳压器与散热片绝缘，接触良好牢固； (5) 散热片散热面积足够大（散热功率大于稳压器最大耗散功率）； (6) 电源部分PCB板要单面，显示部分为双面； (7) 所有芯片为双列直插式，并配管座使用。 简易数控直流电源的设计 一、设计任务 1. 设计一个有一定输出电压范围和功能的数控电源； 2. 输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V，纹波电压不 大于10mV； 3. 输出电流：500mA； 4. 输出电压值由数码管显示； 5. 由“+”、“-”两键分别控制输出电压增减； 6. 工作电源为220V。 二、数控直流电源的设计 设计内容： • 数控直流电源的原理框图 • 直流稳压电源的设计 • 可逆计数器的工作原理及实现 • LM317调节电压的产生 • 输出电压值的数码管显示 1、数控直流电源原理框图 数显电路 “+”“—” 键 可逆 计数器 D/A 转换 稳压电源 输出 调整 2. 直流稳压电源的设计 固定输出的直流稳压电源的构成。 220V~ 变压器 整流 滤波 稳压 输出 输出可调的直流稳压电源的构成。 220V~ 变压器 整流 滤波 稳压 调节电路 输出 • 数字电路芯片需要+5V电源 • D/A转换电路需要+15V和-15V电源 • 可调输出电源需要+15V输入电源 3、可逆计数器的工作原理及实现 • 可逆计数器—可实现加法计数和减法计数的计数器。 • 可逆计数器实现芯片：74LS192。 • 74LS192—可预置的BCD/十进制加减计数器。 可逆计数器的实现 • 输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V。所以可逆计数器的 计数范围从0~99。 • 因为74LS192是0~9十进制计数器，所以需要两片74LS192 构成0~99十进制计数器。 4、LM317调节电压的产生 0~99个位 计数器 个位D/A转 换，权值为 0.1v，产生 0~0.9v电压 加法器 0~99十位 计数器 十位D/A转 换，权值为 1v，产生 0~9v电压 0~9.9v 减法器 1.25v LM317 -1.25v~8.65v • LM317公共端的调节电压可以通过数/模(D/A)转换，将 数字量转换为模拟调节电压。 • DAC0832是8位的D/A转换芯片。能够与多数通用的微处 理器相接口，工作电源5~15V。 5、输出电压值的数码管显示 • 74LS248是数显译码驱动集成电路。它把从计数器输出的 ８４２１BCD码转换成七段编码，并驱动数码管显示。 • 采用两块74LS248集成块，分别显示两位电压的值。 数码管与数字显示 共阳极数码管 共阴极数码管 h 三、参考文献 [1] 高吉祥。电子技术基础实验与课程设计。北京：电子 工业出版社，2002 [2] 彭介华。电子技术课程设计指导。北京：高等教育出 版社，1997 [3] 毕满清。电子技术实验与课程设计。北京：机械工业 出版社，2001 电子技术课程设计 声控玩具车控制电路 电子技术课程设计 电子电路课程设计流程： 系统描述和分析 选择总体方案 系统模块划分 模拟电路 选择元器件 时序和功能校验 单元电路调试 计算和调整参数 选择元器件 系统总体调试 设计单元 电路 数字电路 撰写设计论文 电子技术课程设计 一、任务 设计并制作声控智能玩具车电路，将此电路板安 装在普通的玩具车上，可利用声控指令使玩具车前进，并 可使玩具车发出声音。 二、技术指标 1. 基本要求 (1) 采用电容话筒或录音用的微型话筒接收音响； (2) 汽车声可选择发出警车声、救护车声、消防车声等 ； (3) 使用计数电路对小汽车行进时间进行计时和显示； (4) 汽车行进时间控制在2-10s可调。 电子技术课程设计 声控智能玩具车电路结构示意图 驱动电机 声音接收及 转换电路 控制电路 发声电路 计时电路 电子技术课程设计 2. 发挥部分 (1) 增加遥控功能，通过红外遥控器实现对小车前进的控制； (2) 增加声音控制口令种类，并控制玩具车具有倒车功能； (3) 增加小车行驶里程计数显示。 电子技术课程设计 一、总体方案 由声/电转换电路、声控开关、单稳态触发电路、功率驱 动电路和发声电路、计数及显示电路等组成 。 方案比较 方案一：采用集成芯片实现 由声电转换器，声控集成电路，电动机控制电路，语音发 声电路、计数显示电路组成。可实现猝发声音使发动机正转或 反转的功能，并可发出警车或救护车的响声。 电子技术课程设计 方案二：采用模拟放大器（分立元件）电路实现延时和驱动 由声电转换器、基本模拟放大器电路、电动机控制电路、 语音发声电路组成。 方案三：采用NE555芯片实现 电路利用555构成的单稳态触发器，在声电转换器输出信号控 制下，驱动电机转动并延时，从而达到了玩具车停走的目的。 方案四：采用单片机实时监控小车的整个行驶过程 本系统以单片机为核心，通过采集外围传感器的数据来产生对 小车的运行进行控制的信号。主要由以下部分组成：单片机、声电 转换电路、电机及其控制电路。 电子技术课程设计 二、 部分电路设计及器件简介 1. 话筒 2. 延时电路 电子技术课程设计 3. 计时显示电路 秒脉冲发生器： 秒脉冲发生器，可以采用石英晶体振荡，经过分频后，得 到一个稳定的标准秒脉冲。 秒脉冲发生器还可采用多谐振荡器直接振荡出1秒的脉冲。 多谐振荡器可采用555定时器组成，很容易实现频率为1Hz的振 荡信号。如图所示为555定时器典型应用。 Ec R1 R2 8.4 7 555 3 6 C 2 Uo T = 0.7(R1+2R2)C 5 1 0.01μF 电子技术课程设计 计数、显示电路 R×7 a g 74LS47 D C B 74LS192 A CPD 电子技术课程设计 三、 方案实施注意事项 1. 方案确定 方案可行性论证：包括电路设计、元件选购、是否符合 指标等几个方面。 系统方案错误是致命的，如果在制作后期才发现它，几 乎就没有挽救的办法。 为避免方案错误，在设计前要进行周密的方案论证。这 时要查找大量的文献资料，必要时开发部分原型或进行计算 机模拟。 2. 电路仿真 电子技术课程设计 可以使用计算机对电路进行模拟来避免错误，例如器 件选择错误，元件参数计算错误等。 3. 元器件购买 4. 电路调试 调试过程是发现错误、改正错误的过程。能够越早地 发现错误，纠正它的代价就越小。 系统实现错误主要是器件接线错误或工作点设置错误。 查找实现错误时可以根据模拟的结果进行对照调试，或由 电路的因果关系确定故障的位置。 电子技术课程设计 调试中注意如下问题： (1) 提供完整原理图； (2) 规范布局； (3) 对单元电路单独调试； (4) 可选择制作PCB板； (5) 保证焊接质量。 电子技术课程设计 5. 成品组建模式 (1) 购买玩具小车改装 电子技术课程设计 (2) 自行组装玩具小车 四、参考资料 [1] 谢自美. 集成电路测试．北京：高等教育出版社，2002. [2] 张双庆等. 使用电子电路200例．北京：机械工业出版社， 2003. [3] 陈永浦. 电子电路智能化设计实例与应用．北京：电子工业出 版社，2002. [4] 陈永甫主编．新编555集成电路应用800例. [5] 李金平. 模拟集成电路基础. [6] 侯建军. 数字电子技术. 电子课程设计概述 一、课程设计的必要性 在电子技术发展日新月异的今天，电子技术相关课 程的教学模式受到了很大的冲击。随着大规模集成电 路和计算机技术的迅速发展，电子系统的设计手段和 方法需要不断更新，这样才能跟上时代的步伐，高校 培养的人才才能满足社会发展的需要 。 电子技术课程设计这门技术基础型实践课程是各工 科院校对学生进行训练的重要实践教学环节，是学生 把技术基础理论应用于解决工程实际问题的一个重要 的阶段。 二、课程设计的目的意义 • 电子技术课程设计的主要目的是巩固和加深“模拟电 子技术”和“数字电子技术”的理论知识和应用技能； • 通过一个课程设计项目的完成过程，让学生掌握常用 电子电路的设计方法，熟悉现代电子电路设计过程中 常用的计算机辅助设计工具及其使用方法。 • 培养电子线路系统工程设计能力； • 培养创新意识； 三、课程设计的选题 共2种选题方式：在指导教师提供的设计题目中任选或 自选有兴趣的设计题目; 对于自选题目，难度不低于已有的题目； 根据指导教师意见，每题的参于人数可在1-3人之间； 选题选定后没特殊情况不能改变. 四、课程设计完成的一般步骤 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 根据自身的特长和兴趣选题； 查找资料（教材、图书馆或网上），进行方案分析、论证 总体方案设计、选择和优化（开题报告）； 功能电路的设计及电路参数计算，选择元器件； 电路原理图设计（PROTEL99、WORKBENCH）； 关键或局部功能电路仿真——Multisim（或实验板试验） PCB 板的设计——Protel画电路板； 器件采购----电子市场； 电路的组装调试 ----使用多功能板进行焊接 ----注意成品的工艺，一体化； 10. 写设计报告； 11. 交实物、设计报告以及电子文档、答辩； 五、课程设计的主要训练内容 • 课程设计的主要训练内容包括： 理论设计、安装与调试及编写设计报告等 • 理论设计包括总体方案选择、单元电路设计、元器件的选 择及相关电路的参数计算等步骤，是课设计的关键环节； • 安装与调试是把理论付诸实践的过程，通过安装与调试， 进一步完善电路，使之达到课题所要求的指标，使理论设 计转变为实际产品； • 课程设计的最后要求是写出设计报告，把理论设计的内容、 组装调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结， 把实践内容上升到理论的高度. 六、设计报告的编写要求 目 录 一、设计任务书 二、电路设计框图及系统概述 三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算 四、调试过程及结果分析 五、设计、安装及调试中的体会 六、参考文献 设计报告打印要求：使用 Word 文档，图文并茂，A4纸 打印。 七、报告编写主要内容 建议在技术资料查询及项目设计过程中开始积累报告素 材，设计报告应包括如下几方面内容： （1）课题名称、时间、班级、姓名、指导人； （2）内容摘要、设计任务和要求； （3）方案的选择和论证； （4）系统原理框图，总体电路图，电路工作原理说明；单元 电路图的设计、参数计算、说明等； （5）调试。包括所出现的问题及分析、测试记录、结果分析； 总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及 实用价值，提出改进意见和展望。 （6）收获、体会、存在问题、进一步的设想。 电子电路课程设计 汽车无线报警器 课程设计的流程 一、分组：三人一组，小组成员分工合作； 二、电路设计与仿真； 三、购买元器件，准备电路制作的工具与材料； 四、电路板的焊接与调试； 五、写实验报告； 六、演示设计作品，答辩。 购买元器件 一、设计方案确定之后，组员去中关村购买电路板、 导线和元器件； 二、必用器材，如电路板、导线、芯片底座、焊锡等， 可以班级统一购买，节省金钱和时间； 三、购买比较贵的集成模块，如无线模块、音乐模块 等，应该索要说明书和收据，以方便以后的使用和 更换。尽量让售货员先通电测试一下，再付钱； 四、优秀作品报销需要提供发票。持收据去市场开发 票，交5%的税。单位写“北京交通大学”，物品 写“元器件”。 汽车无线报警器的设计要求 一、基本部分 1. 最少4路报警输入，以短路节点方式提供。报警传感器可以使 用按键开关进行模拟； 2. 无报警时每隔一段时间发送一次汽车当前的状态，当有报警 时立即发送报警信息； 3. 报警接收端有n路与发送端相对应的声光指示，可以锁存报警 信息； 4. 无线传输所使用的信号调制、解调方式不限，可以使用成品 模块。 二、发挥部分 1. 设计汽车报警传感器，如震动传感器； 2. 声光指示部分可增加数码显示或音量可调等功能。 汽车无线报警器 一、基本原理 在发送端有n路并行的开关量输入，首先将并行输入 进行并串变换，进行无线调制后通过无线信道进行传输。 在接收端无线解调后再进行串并变换，对应输出与输入开 关量相应的输出量。具体设计要根据选购的无线模块确定。 二、参考文献 ［1］高吉祥．电子技术基础实验与课程设计．北京：电子工业 出版社，2002年． ［2］彭介华．电子技术课程设计指导．北京：高等教育出版社， 1997年． ［3］毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版 社，2001年． 汽车无线报警器 三、参考元件： 拨码开关、无线发送接收模块、电阻、电容、数字芯片、 蜂鸣器、LED等。 四、思考题： 1. 测量一下你的报警器无线报警距离是多少。无线报警的距离 与哪些因素有关？ 2. 无线模块的选用是本设计的关键。如何在市场上选购最合适 的无线模块并合理使用？ 3. 是否需要定时电路和锁存电路？ 汽车无线报警器方框图 安全信号的生成 信号的逻辑处理 信号的无线发射 信号的逻辑处理 信号的无线接收 报警信号的生成 信号的显示 信号的音频报警 设计技巧 焊接前，可 以先借助仿真软 件验证设计电路 的正确性，提高 元件布局的合理 性。合理的元件 布局可以提高焊 接的速度，让成 品更加美观。 可以制作PCB板 焊接技巧 元件放置在电路板顶面，导线尽量都焊接在电路 板底面。元件布局要求合理美观，导线布局尽量整齐 条理。 集成芯片尽量不要直接焊接到电路板上，可以先 焊接一个相应大小的底座，然后把芯片插在底座上， 这样既可以防止焊接的时候损坏芯片，也可以方便将 来更换芯片。 信号源的设计和制作 一、任务 在给定电源电压条件下，设计并制作一个正 弦波和脉冲波信号源。 二、技术指标 1． 基本要求 （1） 正弦波信号源 1） 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz 2） 频率稳定度：优于10-4 (2） 脉冲波信号源 1） 信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz 2） 上升和下降时间：≤1us 3） 脉冲占空比：2%～98%步进可调，步长为2% （3） 上述两个信号源公共要求 1） 频率可预置 2） 在负载为600Ω时输出幅度为3V 3） 完成5位频率的数字显示 2． 发挥部分 （1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。 （2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围 100mV～3V，步长为100mV。 （3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。 三、 总体方案 设计制作一个能产生正弦波和脉冲波信号源。要求信号 频率在20Hz～20kHz范围内能程控步进调整，脉冲波的占空比 在2%～98%之间能程控步进可调，且性能良好，满足指标。 1．方案比较 （1）正弦波产生 方案一：采用单片函数发生器（8038），8038可同时产生 正弦波、脉冲波，方法简单，用D/A转换器的输出来改变调整 电压，也可以实现数控调整频率，但步长难以满足要求，且频 率稳定度不高。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡 器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好， 但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂，不适于 产生低频信号。 方案三：采用直接数字频率合成器（DDS），可用硬件或软件 实现。即用累加器按频率要求对相应的相位增量进行累加， 再以累加相位值作为地址码，取存放于ROM中的波形数据， 经D/A转换、滤波即所得需要波形。方法简单，频率稳定度高， 易于控制。 方案四：采用单片机控制动态生成程序。该方法引入动态编程 和吞时钟技术，使用8031便可产生50kHz的正弦波，能达到指 标要求。单片机在此不仅是控制器，还是信号发生器，用软件 产生正弦波，使硬件开销达到最省。 （2）方波的产生 方波可由正弦波整形得到，关键是如何控制占空比，对此 有几种方案。 方案一：由D/A转换器产生占空比相应的电压，将之与正弦信 号进行比较就可得到所需占空比方波。但这种方法精度较差， 难以达到2%的步进要求。 方案二：先把正弦波变换为锯齿波或三角波，然后进行比较。 这样一来虽然可以提高精度，但电路复杂，成本高，调试也困 难。 方案三：采用计数定时方法，先将正弦波变换为方波，再用它 的上升沿触发一计时电路，该电路在计时期间输出为高电平， 计时终止后输出为低电平，该输出波形即为所需要波形。这种 方法计时精度高，成本低。 2．实施方案 根据以上分析，选用如下方案。 （1）正弦波产生 800Hz以下的正弦波产生采用软件相位累加DDS方案来实 现。800Hz~50kHz的正弦波采用动态生成程序的方法来实现。 （2）方波的产生 方波由同频率的正弦波产生，采用计数定时方案来实现占 空比的步进调整。为提高占空比的精度，采用预分频和择优技 术。 （3）由可编程键盘、显示接口芯片82C79构成的键 （2）由RAM6264构成动态程序存储器， （1）由单片机80C32（内部RAM为256Byte）、 四、硬件系统 单片机系统是整个硬件系统的核心，它既是协调整机工 盘显示电路，82C79用中断方式与80C32通信。 将80C32的/PSEN接6264的/RD，它既占据 程序存储器EPROM27C128和地址锁存器373构成最小 +、Auto-，正弦 作的控制器，又是波形数据的产生器。 功能键：Enter、Stop、A、K、Auto 8K Byte的程序存储器空间，同时又占据8K 信号源的硬件系统框图如图所示。下面将分别介绍各组成 （4）由2-4译码 单片机系统 系统。 波/脉冲波 器74LS139和 Byte的数据存储器空间。 部分的功能和实现方法。 数字键：0～9 GAL16V8组成译码 系统复位键：Reset（不由82C79控制） 动态程序存储器6264 电路。 晶振36MHz 程序存储器27C128 动态程序存储器6264 吞脉冲GAL 吞脉冲GAL 单片机80C32 单片机80C32 方波82C53 幅度控制 DAC0832 DAC0808 模拟开关CD4051 滤波器 波形输出 输出驱动NE5532 键盘显示82C79 键盘显示82C79 整机系统地址分配如下： 27C128： 0000H～3FFFH的程序存储空间 6264： 6000H～7FFFH的程序和数据空间 82C53： 4000H～5FFFH DAC0832： A000H～BFFFH 82C79： E000H～FFFFH 正弦波形成电路: D/A转换器将80C32的P1口送来的数据，变换成阶梯正 这样方波输出就为0V或5V，进入DAC0832幅度控制， 方波形成电路由比较器LM311和计数定时电路构成， 主振电路产生36MHz的时钟信 弦波，再经滤波器滤波后 送 入 LM311 和 CD4051 ， 经 再经驱动后输出。同时考虑到占空比为2%和98%的方波 计数定时电路采用程控计数器82C53实现。正弦波经 号，吞时钟脉冲电路是可控分 DAC0832进行幅度调整，NE5532驱动后输出。 波形正好反相，4%和96%的波形也正好反相，余此类推。 LM311比较器后，变为方波，其上升沿触发82C53的 数维分频器，它为80C32提供 动态程序存储器6264 晶振36MHz 程序存储器27C128 D/A转换器由建立时间为150ns的DAC0808实现， GATE1，开始计数并输出低电平，82C53计满后输出高电 为了减少计数的容量，故方波分为两路输出，占空比小于 时钟信号。用ABEL编程GAL， DAC0808的基准电压由稳压块7805提供。 50%的方波在74HC14处只有一级反相器，而占空比大于 平，改变80C32预置82C53的计数初值就可使输出方波的 使完成3分频工作，当C36或C6 50%的方波加有两级反相器。 占空比改变。82C53输出经74HC14反相，进入DAC0832 端有跳变时，就在36个晶振时 键盘显示82C79 单片机80C32 吞脉冲GAL 幅度控制。 钟吞掉一个或6个时钟脉冲。 其中C36、C6端由80C32的 P3.5、P3.1控制。 方波82C53 DAC0808 幅度控制 DAC0832 模拟开关CD4051 滤波器 波形输出 输出驱动NE5532 五、调试过程 1．使用的仪器与仪表 •PC机，386DX40，5M内存 •数字频率计，8610A型 •MICE—51仿真器 •XD低频信号源 •20MHz双踪示波器 •真空管毫伏表，DYC—5 •BSIA失真度测量仪 •890型数字万用表 •JWY—30F稳压电源 2．调试经验 调试过程是发现错误、改正错误的过程。能够越早地发 现错误，纠正它的代价就越小。错误可以分为：系统方案错 误；系统设计错误；系统实现错误。 系统方案错误是致命的，如果在制作后期才发现它，几 乎就没有挽救的办法。 为避免方案错误，在设计前要进行周密的方案论证。这 时要查找大量的文献资料，必要时开发部分原型或进行计算 机模拟。例如，这个系统在选择方案时，不知道动态编程能 否满足频率要求。可以用穷举法结800Hz到50kHz逐个频率 点进行验证，在得到可行的结论后才使用。 系统设计错误通常意味要对物理线路作较大的改动。 例如，器件选择错误，在高速应用中使用了低速器件； 元件参数计算错误，以致达不到预定的指标。这些都是设 计上的错误。在这里采用两种手段来减少设计错误，或减 少设计错误造成的影响。 一是使用计算机对电路进行模拟，例如验证滤波器的 特性，而且模拟的结果为物理线路的调试提供了参考依据。 另一个是使用可编程逻辑器件，如GAL，这样在发现 错误时只要重新改变编程，不需要做大的改动。 系统实现错误主要是器件接线错误或工作点设置错误。 查找实现错误时可以根据模拟的结果进行对照调试，或由 电路的因果关系确定故障的位置。 六、结束语 频率合成部分是信号源的关键。可以采用动态编程 和吞时钟脉冲技术，提高了软件的处理效率，使正弦波 频率的高端扩展到50kHz，步进1Hz。从实际制作的结果 来看，各方面的指标可达到指标要求，可有不同程度的 提高，也可证明该方案的正确性和可行性。 整个系统还会得益于可编程逻辑器件和计算机模拟 等技术的应用，同时各种器件的灵活运用为最后的成功 铺平了道路。 设计、实施方案的主要特色： 采用单片机动态编程和吞时钟脉冲技术，现场生成正 弦波的DDFS（数字直接频率合成）波形数据，并存入外部RAM， 提高了正弦波的工作频率。采用计数定时法控制输出方波的 占空比，可保证调整精度。 七、参考文献 [1] 高吉祥。电子技术基础实验与课程设计。北京：电子 工业出版社，2002 [2] 彭介华。电子技术课程设计指导。北京：高等教育出 版社，1997 [3] 毕满清。电子技术实验与课程设计。北京：机械工业 出版社，2001