数字模拟混合设计课件

1、 电压比较声光报警系统 专业： 电子科学与技术 班级： 2010级1班 学号： 201020100125 姓名： 马 瑶 指导老师: 徐灵飞老师目录一、课程名称二、实验摘要三、基本要求四、设计内容及要求1） 设计内容2） 各部分设计要求3） 数字电路与模拟电路的结合电路4） 仿真要求5） 电路原理图与电路PCB图绘制要求6） 电路制作及调试要求五、各部分电路设计原理与电路原理图1） 电源电路2） 模拟电路3） 数字电路六、电路板的绘制与调试1） 仿真原理图的绘制2） PCB板的制作3） 调试7、 心得体会一、课程名称：电压比较声光报警系统二、实验摘要：本次设计是由以下几个功能模块组成：电源电路

2、线性整流稳压电路；模拟电路电压比较器；数字电路声音报警和光电报警。共同实现了当电压超过基准电压时的声光报警。三、基本要求：1、根据设定的基准报警电压（要求可调）。当输入电压超出报警值时发出声和光报警信号。2、当输入电压信号减小恢复到报警值以下时，要求有一定的回程余量才能撤销报警信号。也就是要实现电压信号的迟滞比较功能。（电压迟滞带宽度要求可调）3、LED灯闪烁报警，要求可以调节闪烁频率四、设计内容及要求： （一）、设计内容：设计一个利用线性整流稳压电路输出数字电压和模拟电压供电、模拟部分产生电压比较、数字部分实现声光报警等。 图一、设计总框架（2） 、各部分设计要求：1、线性整流稳压电路（1）

3、要求提供输出数子电压+9.0V同时输出模拟电压+9.0V的电源。（2）电路中有一个只是信号灯，当电路正常工作时，此灯点亮。（3）该稳压电源可供各部分电路正常工作2、数字电路部分设计要求（1） 设计一个有报警闪光灯和报警声响的电路，当输入电压超过基准电压能够实现报警LED灯闪烁和蜂鸣器鸣响。（2） 报警LED灯的闪烁频率由555定时器产生，555定时器由线性稳压电源数字+9.0V供电，输出一个额定频率。3、模拟电路部分设计要求（1）设计一个基准电压源，能够可调成所需基准值，为电压比较作基准。（2）设计一个电压比较电路，输入电压值能够与基准电压进行比较，当输入电压从低电压升高到高于基准电压立即报警

4、，而当输入电压从高电压降低到基准电压不立即报警，而是低至基准电压一下莫个特定值，即实现电压信号的迟滞比较功能。（三）、数字电路与模拟电路的结合电路： 为了防止数字电路信号干扰模拟电路信号，因此模拟电路转入数字电路时需要一个中介，实现模拟电路免受数字电路的干扰。（4） 、仿真要求 利用Multisim2001和Protel99软件对设计方案的电路进行仿真分析，根据仿真结果，调试好电路，将信息体现在报告中。 (五)、电路原理图与电路PCB图绘制要求1电路原理图绘制要求：利用Protel99se绘制本课件所提供的模拟电路和数字电路的原理图，按照我们所提供的元器件确定元件封装，进行ERC检查无误后生成

5、网络表。2PCB绘图要求：（1）采用单面板制图，板框尺寸为长15cm、宽10cm。模拟电路除变压器、整流桥和滤波电容外，其余均和数字电路画在一张PCB图上，注意模拟地和数字地要分开，应留出稳压电路的输入接口。（2）焊盘之间只允许走一根铜膜线。（3）信号线、电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。（4）要求所有元件焊盘孔直径为20mil，外直径80mil。（5）安全间距设置为20mil。（6）采用人工布局的方式对元件进行布局，采用自动布线和手动布线相结合的方式布线。（六）、电路制作及调试要求（1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电、压范围为9V。如果没有合适的变压器，可以省去整流部分，直接

6、使用开关电源接入LM7809。（2）制作电压比较电路，调节电位器R4，改变比较器LM311的输出，并可测量光电耦合器的输出电平是否改变。制作声光报警点，这部分电路较简单，主要是测试NE555是否有方波输出。（3）调试时应采用分步调试方法，先焊接完模拟电路部分的元件，调出输出电压9V，然后再焊接模拟及数字电路部分的元件。确认各部分无误，最后上电联调，直至排除全部故障，成功制作全部电路。五、各部分电路设计原理与电路原理图（1） 电源电路线性稳压电源电路外部电源由J1进入，外部输入一个+12V电压，输入电压经过LM7809后输出稳定的+9.0V数字电压，再经电感L1，转换成模拟电压+9.0V。当电路

7、能够正常工作时，LED指示灯D3点亮。（2） 模拟电路部分（3） 数字电路部分（4） 总得电路原理图6、 电路板的绘制与调试（1） 仿真原理图的绘制利用Protel99se,按照仿真的原理图，画出电路图，某些元件需要重新创建，填入封装，封装没有的需要重新创建，注意创建时候的器件和封装大小适当，器件引脚与封装引脚号对应相同，通过电器检测，没有问题后生成网络表。 电路图材料清单如下： （2） PCB板的制作 将调试好的电路的网络表加载到PCB板上，如果在加载过程中出现错误，那么要回到电路图中检查电路图，将错误一一改过，直到完全正确，在布线时，根据要求采用人工布局的方式对元件进行布局，手动方式布线，

8、并且尽量避免有跳线的产生。在Protel中创建一个PCB文件，并加载网络表。布线完成的PCB图：保留顶层后的器件摆放位置清单：打印PCB图（3） 、调试1、使用的主要仪器和仪表（1）、示波器（2）、激光打印机（3）、热转印机（4）、高精度微型台钻（5）、半自动腐蚀机（6）、数字万用表（7）、夹线钳（8）、电烙铁（9）、细砂纸（10）、油性笔（11）、汽油（清洗敷铜板上炭粉用）2.制作（1）利用激光打印机在A4打印纸纸上打印出电路PCB图形，按照敷铜板尺寸裁剪热转印纸，注意沿机械层板框线将其一起剪掉。在热转印纸的其中一个方向应留出少量的边。（2）空白敷铜板的处理：用过滤机配上三氯化铁溶液，浓度要

9、低，太高会腐蚀掉铜皮，放入空白PCB，铜皮面向上，过机刷洗一遍，将铜垢和杂质去掉。然后用水清洗后吹干。（3）热转印：将热转印纸有图案的一面紧贴在敷铜板有铜皮的一面，用透明胶纸将其四边牢牢固定，打开热转印机总电源并按下启动电源，将转速设置为1.3，转印温度设定为180度。转印完毕取出清洗干净的敷铜板（4）用油性笔将图形重新描画一次，是之更清晰。把不要的污渍清掉。（5）腐蚀：把敷铜板放入半自动腐蚀机进行腐蚀，在池中大概腐蚀半小时，取出洗干净。用汽油洗掉碳渍，再用清水洗干净。（6）钻孔：用高精度微型台钻将焊盘逐一钻孔。（7）安装、焊接：将元件按照PCB版图安装进面包板中，并且焊接好.用万用表检查电路是否连接好，或