电子技术课程设计报告

1、电子技术课程设计报告学 院： 测控技术与通信工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2012年7月6日 成 绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 电子技术课程设计报告一. 设计要求课程设计的总体要求（1）设计电路实现题目要求；（2）电路在功能相当的情况下设计越简单越好；(3) 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉；(4) 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。1、彩灯控制电路（1）控制16个不同颜色的彩灯依次点亮，不断地循环下去。（2）每路以发光二极管为负载。（3）可实现控制要求：电路控制。2、温度控制电路（1）、要求输入电压为5v ，红绿发光二极管为负

2、载。（2）、调节电位器，使红绿发光二极管交替点亮。二. 设计的作用、目的1进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。3了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。6.通过课程设计，使学生加强对电子技术电路的理解，掌握电子线路设计的基础方法和一般过程，能灵活运用已学过或者类似的集成块构成电路实现上述功能，能用仿真软件对电子线路进行仿真设计，还能够学会查询资料、方案比较，以及设

3、计计算及制作调试环节，进一步提高分析解决实际问题的能力。三. 设计的具体实现1.系统概述（一）彩灯电路1.彩灯系统概述实现彩灯控制的方法很多，如eprom编程、ram编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。根据设计要求，本系统由控制电路，编码发生电路等组成。其彩灯控制器的总设计思想如下：将振荡器的振荡脉冲进行计数，计数器的输出作为译码器的地址输入，经译码器控制各路彩灯依次发亮。用框图表示如下。振荡器计数器译码器16路彩灯（二）温控电路1.温控系统概述 简易温度控制器是采用热敏电阻作为温度传感器,由于温度的变化而引起电压的变化，再利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较，输

4、出高或低电平从而对控制对象即加热器进行控制。其电路可分为三大部分：测温电路，比较/显示电路 ，控制电路。根据设计要求，本系统由电位器、电压比较器、集成运放等组成，设计思想如下：电源为整个电路提供5v电压，通过调节电位器，使得电压比较器的正负极性端的电压高低发生变化，从而使输出的高低电平发生改变，这个从电压比较器输出端得到高低电平，通过控制三极管的基极时期饱和导通或者截止，最终来控制红绿发光二极管的亮暗。（二）单元电路设计(或仿真)与分析*彩灯电路：1.彩灯电路总设计本电路采用电阻与电容串联且74ls14d与电阻串联产生时钟信号，电阻为390欧姆，电容则选择了一个比较小的100uf电容，这样流水

5、灯能够快速闪烁。时序逻辑电路则由74ls161d控制，选择它的原因很简单，便宜并且为十六进制，正好是我们想要的，不用添加其他元件就能够控制两个74ls138译码器，使整个电路变得清晰，简单，易懂，可读性高。负载则由16个发光二极管组成，发光二级光有很多优点，电流小，易驱动，不用额外的驱动电路。这样，一个彩灯原理图就画好了。软件仿真结果如下：2.单元电路设计参考（1）电路元件参数计算 若选用四位二进制计数器，要达到设计要求，振荡周期t应为1秒。 取c=100f时，r t/0.7c=390一般电路中。（2）计数器的选用 选四位二进制计数器74ls161。其引脚功能如下图所示。 q0 q2作输出，

6、q3不用。使输出数据的频率为输入时钟频率的二分频，周期为0.5秒。（3）译码器的选用 译码器选用74ls138，其引脚功能如下图所示。y7y6y5y4y3y2y1y0s2s3s1a2a1a0当输入a0、a1、a2在000111变化时，对应的输出y0至y7为低电平，驱动外接彩灯发亮。（4）彩灯的选用 这里选用发光二极管做彩灯。由于电源电压为5v，每次只亮一路灯，限流电阻r3=（ucc-vd）/id,当r3取470时， id约为7ma。 所以发光二极管选用led的参数为：id=10ma,vd=2v,pm=100mw.总结：（1）、编码发生器 编码发生器根据流水要求，按节拍送出信号。74ls161具

7、有异步置数、同步置零的功能，控制方便灵活。（2）、控制电路 控制电路为编码器提供所需的节拍和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路功能有两个：一是按需要产生节拍脉冲。二是采用电容和电阻谐振产生脉冲来输入时钟信号，简单易操作。*温控电路1.温控电路总设计：温控电路由电位器、电压比较器、放大电路等组成，其中电位器受温度影响而改变电位器的阻值，从而影响三极管的导通或截止。第二个滑动变阻器起到限流的作用，第一个lm324d是电压比较器，第二个与第三个lm324d具有放大作用。负载则由2个发光二极管组成，发光二级管有很多优点，电流小，易驱动，不用额外的驱动电路。这样，一个温控原理图就画好了。软件仿真结果如

8、下：2. 单元电路设计参考（1）集成运放电路的选用：lm324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源330v，或正负双电源15v15v工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为ovcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“v+”、“v-”为正、负电源端，“vo”为输出端。两个信号输入端中，vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端vo的信号与该输入端的相位相反；

9、vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚排列见图1。2。 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。管脚图原理图（2）彩灯的选用 这里选用发光二极管做彩灯。由于电源电压为5v，每次只亮一路灯，限流电阻r3=（ucc-vd）/id,当r3取470时， id约为7ma。 所以发光二极管选用led的参数为：id=10ma,vd=2v,pm=100mw.（3）三极管的选用三极管选用2sc1815，其主要参数为符号参数数值单位vcbo集电极-基极电压60vvceo集电极-射极电压50vvebo射极-基极电压5vic集电极电流150maib

10、基极电流50mapc耗散功率400mw外形包装图（4）电位器的选用： 本设计中电位器的作用是用作变阻器，电位器用作变阻器时，应把它接成两端器件，这样花电位器的行程范围内，便可获得一个平滑连续变化的电阻值。电位器两侧的脚是其全电阻，中间的脚是滑动结点，电源从两侧的一个脚接入，从中间脚引出，可以得到随着中间脚旋转而变化的电压。 从外观看，电位器是三个引脚，但在其内部与引脚1、2相连的是两个长短不一的金属静片，与引脚3相连的是一周有12或24个齿的金属动片。当脉冲电位器旋转时可出现四种状态：即引脚3与引脚1相连，引脚3与引脚2及引脚1全相连;引脚3与引脚2相连，引脚3与引脚2及引脚1全断开。在实际使

11、用中，一般将引脚3接地作为数据输入端。而引脚1、2作为数据输出端与单片机i/o 口相连。如图2中所示，将引脚1与单片机的p1.0相连，引脚2与单片机的p1.1相连。当电位器左旋或右旋时，p1.0和p1.1就会周期性地产生所示的波形，如果是12点的脉冲电位器旋转一圈就会产生12组这样的波形，24点的脉冲电位器就会产生24组这样的波形;一组波形(或一个周期)包含了4个工作状态。因此只要检测出p1.0和p1.1的波形，就能识别电位器是否旋转是左旋还是右旋。（三）电路的安装与调试1、流水灯部分先将原件插进面包板中，认真检查一下各元件连接是否正确，要注意个集成组件引脚、线不要搞错。二极管管脚要接对。各集

12、成组件的电源和接地端要接好。然后分以下步骤进行检查调试。（1）、观察发光二极管是否正常发光合上电源开关，接通电源，这时发光二极管应该逐个闪亮，循环往复，如果他们不亮，应该首先检查电源是否正常，然后检查各元件是否插严，各发光二极管的阳极都确切接电源正极。（2）、检查振荡器是否起振如果发光二极管只有第一个常亮而其余均不亮，则表明逻辑电路出现问题，应该检查振荡电路是否起振，可用万用表电压档测起振电路的输出端是否有信号产生2、 温控电路部分 使用电位器时应注意中间的管脚必须接入电路，使用其中任意两个管脚即可，三极管的e b c管脚应该接正确。 （1）、接通电源，此时红绿发光二极管应有一个处于点亮状态

13、（2）、调节电位器，在调节过程中观察是否出现红绿发光二极管交替点亮状态。调节时应长时间旋转电位器的旋钮，直到出现两发光二极管交替点亮状态为止。 （3）此电路是主要由电子技术中的模电部分制作而成，由于共模抑制比难以确定，想要得到精确的值需要多次的调试，调试可以分步进行，首先可以调试温度检测电路，调节电位器，测量输出电压u0的值是否符合计算值，如果出现了过大或者过小的情况，则应该检测焊接中是否出现短路或者断路，排除问题后再进行下一部分调试。 在调试中要正确连接电源端口，在比较和控制部分应注意加上拉电阻否则三极管基极会承受巨大的电压会导致三极管发热甚至烧坏。 温度检测电路调试完成之后,再进行比较电路

14、和控制电路的调试。通过调节滑动变阻器来设定滑动电阻的0%、38%、39%、40%、100%分别对应的电压值。然后接通电源,检查电路是否出现发热或冒烟现象,若有则立刻切断电源,再重新检查电路是否有短路或虚焊。待到电路完全连接正确之后再接通电源,调节测温电路的滑动变阻器,观察二极管是否按要求正常发光,若有问题则再调节滑动变阻器来调节电压,直至电路符合题目要求。 四心得体会、存在问题和进一步的改进意见等本次课程设计我只用了一个星期的时间就全部做完，效率很高，因为在设计之前根据设计的要求，每个模块都仔细的设计分析了，正是整个过程我都认真的态度和方案选择合适，才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很

15、多。可以总结为以下的几点：（一）、巩固数电知识这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书， 关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整

16、块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。（三）、理论联系实际据老师介绍，这是大学里唯一一次比较大型的动手实践机会。我当然不会错过。课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种

17、理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。（四）、和同学共同合作、互相学习、共同进步最初大家没思路的时候，特别的着急，我想出来了，大家问我，我就说了我的思路，我们不是抄袭，只是探讨，们个人都理解了才开始设计，我做的循环两遍，他们的都不是。我们的设计不同，我只是给大家

18、启发了一个思考点。理论上我先设计出来，但在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的想法，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。（五）电路组装、调试过程中遇到的问题及解决办法在电路组装过程中，遇到的最大问题是，当时设计时考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多“特长线”。不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。当时已经布线不少，不可能重新开始

19、，再三权衡，最后只移动了一个芯片，问题就得到了很大改善。其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫。调试过程中，第一轮用万用表欧姆档测试，就遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。相对于别的办法，我选择了导线显式连通，因为其更明晰，更易实现。对于高阻导线则只能换掉。第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。在整个调试完成后，却遇到的新问题：彩灯演示时有时正常有时混乱。在排除其它可能的情况下，我仔细检查各端子的连接情况，发现清“0”端在清“0”后悬空了。将其插到电源正极后，发现问题解决了。总结：通过此次摸电课程设计对温控电路和彩

20、灯电路的设计，加强了我对数字电子技术这门课程的理解，对其应用有了一定的认识，提高了我们综合运用知识的能力，以及分析问题、解决问题的能力。本次试验是目前我想出的用最少的器件，最简单的布线来实现所要求的功能。从电路图的设计、实现、仿真、实验报告，都是自己思考和动手。掌握了modelsim软件的操作，用所学习过的芯片设计电路，并用面包板来实现，实现的过程中排错、检查的能力也得到锻炼。总而言之，好好利用了学校给我们提供的此次实习的机会，努力按要求完成了任务，提高了自己的综合思考能力和动手实践能。课程设计中出现了很多问题。比如说设计原理图时，必须懂得对讲机的工作原理，运用放大器具有对微弱信号放大的功能对

21、电路进行设计。设计过程中出现了多级放大，因此又必须对多级放大电路的设计方法有一定的了解。还有，在实际电路中，由于一些器件因素或外界因素的干扰，会使输出电路不稳定，用示波器观察输出波形会出现失真现象，因此要引入一定程度的深度负反馕来稳定放大电路的性能。对原理图设计完成时，要确定各器件参数。此时就要运用所学的课本知识与指导书上的提示进行计算。参数运算比较复杂必须按一定的顺序，否则很容易出错。我是先从后级算起的，根据负载条件确定后级的偏置电路，然后再计算前级的偏置电路，进一步由放大电路的频率特性来确定耦合电容与旁路电容的量，最后由电压放大倍数确定负反馈网络的参数。电路设计过程及参数确定比较烦琐，我在算时会遇到很多问题，有时实在算不出来了就想放弃，但很快自己会意识到那是一种错误的想法，所以自己会给自己鼓劲继续往下进行，当算到最后时便会有很大