电子设计 第三部分

1、第三部分第三部分 电子系统设计及调试方法电子系统设计及调试方法n电路的设计就是用我们学习到的理论知识结合实际经验，构成电路的设计就是用我们学习到的理论知识结合实际经验，构成一个有效、可行、适用的电子系统，来达到一个或多个实际需一个有效、可行、适用的电子系统，来达到一个或多个实际需求的一种有目的的活动。求的一种有目的的活动。 电子系统设计的步骤电子系统设计的步骤1.明确所要设计的任务明确所要设计的任务2.分析具体指标。解读所要设计的系统性能、技术指标、内容和分析具体指标。解读所要设计的系统性能、技术指标、内容和要求。要求。3.设计方案、理论计算设计方案、理论计算4.实验分析、测试等。实验分析、测

2、试等。电子系统设计应达到的基本要求电子系统设计应达到的基本要求1.学会运用电子技术、微处理器技术等课程中所学到的理论知识学会运用电子技术、微处理器技术等课程中所学到的理论知识独立完成设计方案独立完成设计方案2.学会查阅手册和文献资料，尤其要学会利用网络资源搜集相关学会查阅手册和文献资料，尤其要学会利用网络资源搜集相关信息，培养独立分析和解决问题的能力信息，培养独立分析和解决问题的能力电子制作实训：电子制作实训：http:/ multisim multisim 电子自动化设计软件电子自动化设计软件5.学会电子电路的安装与调试技巧学会电子电路的安装与调试技巧6. 熟悉电子仪器的正确使用方法熟悉电子

3、仪器的正确使用方法7.学会撰写系统设计总结报告，培养严谨的作风与科学的态度学会撰写系统设计总结报告，培养严谨的作风与科学的态度电子系统设计一般过程电子系统设计一般过程撰写总结报告阶段撰写总结报告阶段系统级设计系统级设计电路级设计电路级设计芯片级设计芯片级设计电路板级设电路板级设计计提提出出设设计计方方案案方方案案比比较较论论证证选选择择系统系统功能功能结构结构软硬软硬件设件设计计电路电路安装安装系统系统调试调试性能性能指标指标测试测试撰写撰写设计设计报告报告局部修局部修改设计改设计方案或方案或修改修改重新设计方案重新设计方案是是否否满满足足要要求求基本满基本满足要求足要求是是无法满足要求无法满

4、足要求方案设计与参数计算阶段方案设计与参数计算阶段系统安装与调试阶段系统安装与调试阶段选题选题题目分析题目分析设计报告的撰写方法设计报告的撰写方法 设计报告是对完成设计、安装、调试后，归纳技术资料、设计报告是对完成设计、安装、调试后，归纳技术资料、撰写科学论文和科研总结报告能力的训练。通过撰写总结报告，撰写科学论文和科研总结报告能力的训练。通过撰写总结报告，可以将设计、安装、调试和技术参数进行全面总结，将实践内可以将设计、安装、调试和技术参数进行全面总结，将实践内容提升到理论高度。通常包括：容提升到理论高度。通常包括：1.设计题目设计题目2.设计任务与要求设计任务与要求3.内容摘要。内容摘要。

5、即用简练的文字概括主要的设计思想、特色和结论即用简练的文字概括主要的设计思想、特色和结论4.方案选择与论证，软硬件划分，画出系统方案原理框图方案选择与论证，软硬件划分，画出系统方案原理框图5.单元电路设计，参数计算和元件选择单元电路设计，参数计算和元件选择6.画出系统总体电路原理图、布线图、程序流程图，并说明画出系统总体电路原理图、布线图、程序流程图，并说明工作原理工作原理7.电路的调试。使用的主要仪器仪表、调试的方法与技巧，电路的调试。使用的主要仪器仪表、调试的方法与技巧，调试中出现问题和解决措施调试中出现问题和解决措施8.总结设计电路的优缺点，存在问题和改进意见总结设计电路的优缺点，存在问

6、题和改进意见9.总结心得体会总结心得体会 结束语结束语10.列出参考文献列出参考文献电子系统的组装与调试电子系统的组装与调试 电子电路的组装与调试在电子工程技术中占有重要地位。电子电路的组装与调试在电子工程技术中占有重要地位。任何设计方案都要经过安装、调试和多次修改后才能成型，任何设计方案都要经过安装、调试和多次修改后才能成型，要取得较为满意的实验效果，不仅要求电路原理和调试方法要取得较为满意的实验效果，不仅要求电路原理和调试方法正确，而且与电路安装的合理性紧密相关。正确，而且与电路安装的合理性紧密相关。电子系统的安装电子系统的安装 电子元器件必须安装在实验板上才能构成实验电路。电子元器件必须

7、安装在实验板上才能构成实验电路。实验板通常有实验板通常有插件板插件板（俗称面包板）（俗称面包板）多功能实验板多功能实验板和和印刷印刷电路板电路板三种。三种。面包板多功能实验板印刷电路板（PCB）插接方式插接方式面包板是一个有许多小孔的塑料板，每个小孔内装有供插接元面包板是一个有许多小孔的塑料板，每个小孔内装有供插接元器件引脚或导线的金属簧片，可方便组装成任何要求的电路。器件引脚或导线的金属簧片，可方便组装成任何要求的电路。组装电路时，应注意以下几点：组装电路时，应注意以下几点：1.集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中，插入集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中，插入时所有引脚，如

8、有多个集成电路，则所有集成电路的方向应时所有引脚，如有多个集成电路，则所有集成电路的方向应一致，缺口朝左，便于正确布线和调试。一致，缺口朝左，便于正确布线和调试。2.集成电路和晶体管的布局，通常按照主电路信号流向的顺序集成电路和晶体管的布局，通常按照主电路信号流向的顺序在一块面包板上直线排列。外围元件围绕周围布置。在一块面包板上直线排列。外围元件围绕周围布置。3.避免电路产生干扰，合理分布元件，正确连接地线。避免电路产生干扰，合理分布元件，正确连接地线。4.尽量用不同颜色的导线，一般正极电源用红色，负极电源用尽量用不同颜色的导线，一般正极电源用红色，负极电源用蓝色，地线用黑色。连线应紧贴面包板

9、，尽量围绕元件走线。蓝色，地线用黑色。连线应紧贴面包板，尽量围绕元件走线。不允许导线在集成块上方跨过。不允许导线在集成块上方跨过。采用接插方式的采用接插方式的优点：优点：容易更改线路和器件，使用方便，造价低。容易更改线路和器件，使用方便，造价低。缺点：缺点： 簧片多次使用后弹性变差，容易造成接触不良。簧片多次使用后弹性变差，容易造成接触不良。布局及焊接方式布局及焊接方式 对于电源变压器、电路板、执行机构、指示与显示部分、操作部对于电源变压器、电路板、执行机构、指示与显示部分、操作部分、以及其它部分等等，要根据尺寸进行合理布局。分、以及其它部分等等，要根据尺寸进行合理布局。 布局原则：布局原则：

10、1.注意电子装置的注意电子装置的重心平衡与稳定重心平衡与稳定问题。问题。变压器、大电容等。变压器、大电容等。2.注意发热部件的注意发热部件的通风散热及热干扰通风散热及热干扰问题。问题。 3.注意注意电磁干扰电磁干扰对电路正常工作的影响问题。对电路正常工作的影响问题。受干扰的元器件应尽受干扰的元器件应尽可能远离干扰源（如变压器、高频振荡器、继电器、接触器等）。可能远离干扰源（如变压器、高频振荡器、继电器、接触器等）。4.注意注意连线的相互影响连线的相互影响。强电流线与弱电流线分开走，输入级的输强电流线与弱电流线分开走，输入级的输入线与输出级的输出线分开走。入线与输出级的输出线分开走。5.操作、调

11、节按钮、指示器与显示器等操作、调节按钮、指示器与显示器等都应安装在装置的面板上。都应安装在装置的面板上。6.注意注意安装、调试和维修的方便安装、调试和维修的方便，并尽可能注意整体布局的美观。，并尽可能注意整体布局的美观。焊接方式焊接方式为保证布局合理，电路板的整齐、美观，焊接元器件时应按照为保证布局合理，电路板的整齐、美观，焊接元器件时应按照先低后高、先轻后重的顺序进行。即先焊接电阻、电容等位置先低后高、先轻后重的顺序进行。即先焊接电阻、电容等位置排列较低且较轻的元件，然后再焊接位置较高且较重的器件。排列较低且较轻的元件，然后再焊接位置较高且较重的器件。电路的调试方法和步骤电路的调试方法和步骤

12、 任何一个电子系统在组装好之后，都要经过认真、任何一个电子系统在组装好之后，都要经过认真、细致的调试，才能获得满意的性能要求。调试过程就细致的调试，才能获得满意的性能要求。调试过程就是利用符合技术指标要求的各种仪器，例如万用表、是利用符合技术指标要求的各种仪器，例如万用表、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等各种测量仪器，示波器、信号发生器、逻辑分析仪等各种测量仪器，对安装好的电路进行调试和测量，判断系统性能好坏，对安装好的电路进行调试和测量，判断系统性能好坏，指标是否达到要求。指标是否达到要求。分块调试法分块调试法 将总体电路按功能模块分成若干个模块，对每个模块分别进将总体电路按功能模块分成若干

13、个模块，对每个模块分别进行调试。调试顺序应该是按信号流向，逐块进行，逐步扩大行调试。调试顺序应该是按信号流向，逐块进行，逐步扩大调试范围，最后完成总体调试。调试范围，最后完成总体调试。 分块调试有两种方法：一种是边安装边调试，另一种是电路分块调试有两种方法：一种是边安装边调试，另一种是电路一次一次 组装完毕后再分块调试。组装完毕后再分块调试。 特点：特点：问题出现的范围小，可及时发现，易于解决。适用于问题出现的范围小，可及时发现，易于解决。适用于新设计电路设计。新设计电路设计。整体调试法：整体调试法： 把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，实行一次性总调。把整个电路组装完毕后，不进行分块调试，

14、实行一次性总调。显然，它适用于已经定型的，设计方法较为成熟的系统设计显然，它适用于已经定型的，设计方法较为成熟的系统设计电路，或需要相互配合、不能进行分块调试的系统。电路，或需要相互配合、不能进行分块调试的系统。 调试方法调试方法 不论是分块调试还是整体调试，调试内容均包括静态调试不论是分块调试还是整体调试，调试内容均包括静态调试和动态调试两部分。静态调试是指没有外加输入信号的条件下，和动态调试两部分。静态调试是指没有外加输入信号的条件下，测试电路各点的电位。对模拟电路应测试静态工作点，数字电测试电路各点的电位。对模拟电路应测试静态工作点，数字电路测试各输入输出的高、低电平和逻辑关系等。路测试

15、各输入输出的高、低电平和逻辑关系等。 值得注意的是，值得注意的是，一个电子系统往往包含模拟电路、数字电一个电子系统往往包含模拟电路、数字电路和微机控制系统等三个部分，由于它们对输入信号的要求各路和微机控制系统等三个部分，由于它们对输入信号的要求各不相同，因此，一般不要直接连调和总调，而应先分三部分分不相同，因此，一般不要直接连调和总调，而应先分三部分分别进行调试后再进行整机调试。别进行调试后再进行整机调试。 1 1、调试准备、调试准备不通电直观检查电路不通电直观检查电路 任何组装好的电子系统，在通电调试之前，必须认真检任何组装好的电子系统，在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，是否有错

16、接线、少接线和多接线的现象查电路连线是否正确，是否有错接线、少接线和多接线的现象发生。发生。通常采用两种查线方法：通常采用两种查线方法： 一是根据电路原理图上的连线按一定顺序在安装的线路中一是根据电路原理图上的连线按一定顺序在安装的线路中逐级对应检查。逐级对应检查。特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管的方向和电解电容的极性是否接反，集成电路的方接，二极管的方向和电解电容的极性是否接反，集成电路的方向和晶体管的引脚是否接错，各元器件是否有假焊、虚焊和短向和晶体管的引脚是否接错，各元器件是否有假焊、虚焊和短路现象。路现象。 另一种方法是按实际线

17、路来对照电路原理图，按两个元件另一种方法是按实际线路来对照电路原理图，按两个元件引脚的去向查找每个去处是否在原理图上存在。这种方法不但引脚的去向查找每个去处是否在原理图上存在。这种方法不但能查出错线和少线，还能查出多线。不论采用哪种查线方法，能查出错线和少线，还能查出多线。不论采用哪种查线方法，一定要在原理图上对所查过的线做出标记。一定要在原理图上对所查过的线做出标记。 调试步骤调试步骤2、通电观察、通电观察 通电之前，调试好所需要的电源电压数值，然后方可给电通电之前，调试好所需要的电源电压数值，然后方可给电路通电。电源一经接通，不要急于用仪器观测波形和数据，路通电。电源一经接通，不要急于用仪

18、器观测波形和数据，而应观察是否有异常现象，如冒烟、异常气味，放电的声光、而应观察是否有异常现象，如冒烟、异常气味，放电的声光、元器件发烫等。一经发现，应立即切断电源，待故障排除后元器件发烫等。一经发现，应立即切断电源，待故障排除后方可再通电。在没有其它异常故障后，要测量每个集成块的方可再通电。在没有其它异常故障后，要测量每个集成块的电源引脚电压是否正常，以确信集成电路是否已通电工作。电源引脚电压是否正常，以确信集成电路是否已通电工作。3 3、静态测试：、静态测试： 不加输入信号，测量此时电路有关点的电位是否正常。不加输入信号，测量此时电路有关点的电位是否正常。对于模拟电路为测量静态工作点；对于

19、数字电路则测量输对于模拟电路为测量静态工作点；对于数字电路则测量输入与输出的高、低电平值及逻辑关系。入与输出的高、低电平值及逻辑关系。 若出现异常，应及若出现异常，应及时找出故障点并排除。一般应特别注意管子与集成电路的时找出故障点并排除。一般应特别注意管子与集成电路的工作是否正常，以及所用电路元器件参数是否合理等。工作是否正常，以及所用电路元器件参数是否合理等。 4 4、动态测量：、动态测量： 加上输入信号，观察电路输出信号是否符合要求。对于模拟加上输入信号，观察电路输出信号是否符合要求。对于模拟电路，通常加入周期性变化的输入信号，用示波器观测输出信电路，通常加入周期性变化的输入信号，用示波器

20、观测输出信号是否符合要求。对于数字电路，输入信号一般加入阶梯信号号是否符合要求。对于数字电路，输入信号一般加入阶梯信号, ,观测输出信号波形、幅值、脉冲宽度、相位及动态逻辑关系是观测输出信号波形、幅值、脉冲宽度、相位及动态逻辑关系是否符合要求。否符合要求。 5、指标测试：、指标测试： 电路经静态和动态调试正常后，即可对所设计的系统电路经静态和动态调试正常后，即可对所设计的系统进行技术指标测试。并记录和测量测试的数据，对测试数进行技术指标测试。并记录和测量测试的数据，对测试数据进行分析，最后作出测试结论。如果发现性能与要求不据进行分析，最后作出测试结论。如果发现性能与要求不符，应仔细检查问题所在。如调整元器件参数，对部分电符，应仔细检查问题所在。如调整元器件参数，对部分电路进行修改，甚至对整个系统加以修改。路进行修改，甚至对整个系统加以修改。结 束 2011.11.32011.11.3实验一、光控开关电路实验一、光控开关电路 采用采用NE555NE555时基电路构成的光控电路。有光照射时输出为高电平（时基电路构成的光控电路。有光照射时输出为高电平（+5V+5V），无光），无光照射时输出为低电平（照射时输出为低电平（0V0V）。光电二极管）。光电二极管VD1VD1作光检测、转换用，将可见光或