电子电路的组装、调试与总结重庆大学

1、电子技术基础课程设计指 导 书唐治德 杨永明 申利平 吕宗伟 王明昌 夏鸣风 汪金刚电气工程学院2011年6月 目 录1 电子技术基础课程设计的基础知识.32 课程设计专题73. 电子技术（II）课程设计级报名表.514. 模拟电子技术课程设计要求. 521电子技术基础课程设计的基础知识电子技术基础课程设计包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和总结报告等教学环节。这里介绍课程设计的有关知识。电子电路设计方法在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的系统电

2、路图。一、 明确系统的设计任务要求对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标、内容及要求，以便明确系统应完成的任务。二、 方案选择把系统要完成的任务分解为若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在此过程中要敢于探索，勇于创新，争取方案的设计合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。三、 单元电路的设计、参数计算和器件选择根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路设计、参数计算和器件选择。 单元电路

3、的设计单元电路是整机的一部分，只有把单元电路设计好才能提高整机设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的联系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要求设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入、输出信号和控制信号的关系。 参数计算为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算，例如放大电路中各电阻值、放大倍数；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。计算参

4、数时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计功能、在实践中真正可行的参数。计算电路参数时应注意下列问题：（1） 元器件的工作电流、电压、频率和功耗参数应能满足电路指标的要求。（2） 元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的.5倍。（3） 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 器件选择（1） 阻容元件的选择 注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。（2） 分立元件的选择 包括二极管、双极型三极管、场效应管、光电二（三）极管等。根据他们的用途分别进行选择。（3） 集成电路的选择 根据电路功能、性能指标选择集成电路。注意集成电路的功耗、电源电压、工作速度是否满足设

5、计要求。通过查阅有关设计手册，进行元器件的选择。四、 电路图的绘制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，它是电路组装、调试和维修的依据。绘制电路图时，注意以下几点：（1） 元器件布局合理、排列均匀、图面清晰、便于阅读。（2） 注意信号流向。一般从输入端或信号源开始，由左至右或上至下按信号的流向依次画出各单元电路，而反馈通路的信号流向则与此相反。（3） 图形符号标准，适当标注。（4） 连线应为直线，尽量少交叉和折弯。理论设计的电路必须进行组装、调试和测试，检查电路能否满足设计功能和性能要求。电子电路的组装、调试与总结电子电路设计好后，便可进行组装、调试，最后对课

6、题内容进行全面总结一、 电子电路的组装电子技术基础课程设计中组装2电路通常采用焊接和在面包板上插接两种方式。焊接组装可提高学生焊接技术，但器件可重复利用率低。在面包板上无器件组装便于插接且电路便于调长工，并可提高器件重复利用率。下面介绍在面包板上用插接方式组装电路的方法。1 集成电路的装插插接集成电路时首先应认清方向，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面包板上的位置，并按倍民的流向将元器件顺地连接，以易于调试。3 导线的选用和连接导线直径应和面包板插孔直径相一致，过粗会损坏插孔，过细则与插孔接触不良。为检查电路的方便

7、，根据不同用途，导线可以选用不同的颜色。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等。连接用的导线要求紧贴在面包板上，避免接触不良。连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。组装电路时注意，电路之间要共地。正确的组装方法和合理的布局，不仅使电路整齐美观，而且能提高电路工作的可靠性，便于检查和排除故障。二、 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

8、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。这种方法适于定型新产品。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。一般调试步骤如下：1 通电检查电路安装完毕，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，待排队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

9、波形。调试顺序按信号的流向进行，这样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。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，完成调试标要求。4 整机联调各单元电路调试过错成后就为整机调试打下了基础。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。电路故障的排队可以按下述8种方法进行：信号寻迹法 寻找电路故障时，一般可以按信号的流程逐级进行。从电路的输入端加入适当的信号，用示波器或电压表等仪器逐

10、级检查信号在电路内各部分伟输的情况，根据电路的工作原理分析电路的功能是否正常，如果有问题，应及时处理。调试电路时也可从输出级向输入能倒推进行，信号从最后一级电路的输入端，继续进行检查。这里所指的“适当信号”是指频率、电压幅值等参数应满足电路要求，这样才能使调试顺利进行。对分法 把有故障的电路分为两部分，先检测这两部分中究竟是哪部分有故障，然后再对有故障的部分对分检测，一直到找出故障为止。采用“对分法”可减少调试工作量。分割测试法 对于一些有反馈的环形电路，如振荡器、稳压器等电路，它们各级的工作情况互相牵连，这时可采取分割环路方法，将反馈环去掉，然后逐级检查，可更快地查出故障部分。对自激振荡现象

11、也可以用此法检查。电容器旁路法 如遇电路发生自激振荡或寄生调幅等故障，检测时可用一只容量较大的电容器并联到故障电路的输入或输出端，观察对故障现象的影响，据此分析故障的部位。在放大电路中，旁路电容失效或开路，使仙反馈加强，输出量下降，此时用适当的电容并联在旁路电容两端，就可以看到输出幅度恢复正常，也就可断定旁路电容的问题。这种检查可能要多处试验才有结果。这时要细心分析可能引起故障的原因。这种方法也用来检查电源滤波和去耦电路的故障。对比法 将有总是的电路状态、参数与相同的正常电路进行逐项对比。此方法可以较快地从异常的能数中分析出故障。替代法 把已调试好的单元电路代替有故障或有疑问的相同的单元电路（

12、注意共地），这样可以很快判断故障部位。有时元器件的故障不很明显，如电容漏电、电阻变质、晶体管和集成电路性能下降等，这时用相同规格的优质元器件逐一替代实验，就可以具体地判断故障点，加快查找故障点的速度，提高调试效率。静态测试法 故障部位找到后，要确定是哪一个或哪几个元件有问题，最常用的就是静态测试法和动态测试法。静态测试法是用万用表测试电阻值、电容漏电、电路是否断路或短路，晶体客和集成电路的各引脚电压是否正常等。这种测试是在电路不加信号时进行的，所以叫静态测试。通过这种测试可发现元器件的故障。动态测试法 当静态测试还不能发现故障原因时，可以采用动态测试法。测试时在电路输入端加上适当的信号再测试元

13、器件的工作情况，观察电路的工作状况，分析、判别故障原因。组装电路要认真细心，要有严谨的科学作风。安装电路要注意布局合理。调试电路要注意正确使用测量仪器，系统各部分要“共地”调试过程中不断跟踪和记录观察的现象、测量的数据和波形。通过组装调试电路，发现问题、解决问题，提高设计水平，圆满完成设计任务。三、 课程设计总结报告课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告，不仅把设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下几点：（1） 课题名称。（2） 内容摘要。（3） 设计内容及要求。（4） 比较和选定设计的系统方案，画出系统框图。（5

14、） 单元电路设计、参数计算和器件选择。（6） 画出完整的电路图，并说明电路工作原理。（7） 组装调试的内容。包括： 使用的主要仪器和仪表。 调试电路方法和技巧。 测试的数据和波形并与计划处结果比较分析。 调试中出现的故障、原因及排除方法。（8） 总结设计电路的优缺点，指出课题的核心及价值，提出改进意见和展望。（9） 列出系统需要的元器件。（10） 列出参考文献。（11） 收获、体会。2 课程设计专题 2.7 投币电话控制器 一、 目的及意义投币电话作为一种公共通信工具,曾给人们的日常生活和工作带来极大的方便。 投币电话控制器的设计思路与自动售货机和投币游戏机等这类机器的控制思路,原则上 基本一

15、样。因此,了解投币电话控制器的设计方法对于使用和维护这类设备,有着触类旁通的现实意义。投币电话的特点是: 操作简单,只须拿起话筒,投入一次通话硬币,即可接通电话,通话时间为3min,电路框图如图1-1所示。 图1-1 控制器电路框图二、 设计任务和要求1 通话时间规定为3min, 即每投入一次通话硬币可通话一个计时单元(3min)。2 在通话开始时, 以绿灯提示。通话结束前20s, 应以红灯提醒通话者注意时间,并开始用数字显示通话剩余时间,每通话1s, 数字自动减1。3 数字显示为零之前, 如不再投币, 电话将自动切断,控制器停止工作; 如继续投币, 通话仍可继续。三、 单元电路简介1. 秒脉

16、冲发生器可由CD7555定时器组成多谐振荡器。2. 二一十进制加法计数器该电路可用一片CD4518来实现。一片CD4518内部具有两个同步十进制计数器(符号如图1-2所示), 因此, 用CD4518来实现二一十进制加法计数比较合理。由于通话时间为3分钟，共180秒，用二一十进制加法计数器可把时间分为9段，当计数器每计到20秒时就输出一个信号，送到控制电路完成下一步功能。3. 控制电路 控制电路由CD4017十进制计数脉冲分配器加上发光二极管组成，控制电路的主要作用是时间控制。例如，在180 s的前160 s 通话时间，绿灯亮，表示一切正常；而当时间超过160 s 以后，红灯亮，并且开始倒计时。

17、它的主要功能是接收二十进制加法计数器的输出信号，并把每一个信号分配输出。CC4017 是一个脉冲分配器，它将每一个输入脉冲从Y0Y9 分别输出，并且在最后20 s 开始倒计时，当脉冲切断，通话也随之切断，控制电路如图1-3所示。4. 译码显示电路译码显示器可由 CD4511BCD 锁存/七段译码/驱动器组成，它可以根据其输入端的信号驱动共阴极的数码管5011A/B，在此，其输入是最后20s 的剩余时间。 5. 减法器 减法器可用可预置的十进制加/减计数器CD4510芯片组成的二十进制减法计数器，电路如图1-4所示。 6. 预置通话时间预置通话时间即为通话的控制时间，具体时间设定为3min ,

18、可用CD7555来实现；可根据该电路的脉冲宽度来选择参数，其电路如图1-5所示。 7. 5V直流电源 可用三端集成稳压器实现。五、整体电路设计根据投币或市内电话控制器的设计任务和要求，将各单元电路有机地组合起来，便得到投币电话控制器的逻辑参考电路。 图1-2 CD4518 符号 图1-3 控制电路 图1-4 二十进制减法器 图1-5 定时电路五、供参考选择的元器件 1 CD7555 2片 2 CD4518 1片 3 CD4510 2片 4 CD4511 2片 5 CD4017 1片 6 发光二极管(红色，绿色） 各1只 7 共阴极数码显示管5011A/B 2 片 8 电容220µF,

19、100µF,47µF,10µF,0.01µF 各3只 9 电阻若干六、参考文献1.电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 杨宗善主编 1995.1。2. 新编实用半导体器件手册电子工业出版社 杨帮文主编 2004.9 3 新编CMOS4000系列集成电路实用手册 机械工业出版社 杨帮文主编 2007 2.8 红外线数字转速表 一、设计目的（1）掌握红外线光电转换器的工作原理；（2）掌握红外线转速表的设计、组装、调试方法。二、设计内容及要求（1）设计四位数数字显示红外线转速表。转速表用红外线发光管。测速范围为0000 9999转/秒，实现近距离

20、测量；（2）发射的红外线用一定的频率脉冲调制，接收的调制脉冲通过解调电路得到被测转动体的转速脉冲；（3）组装、调试红外线转速表；（4）画出完整的电路图，写出设计、调试报告；（5）选作远距离测量。 三、红外线转速表的工作原理红外线转速表采用的红外线探头有直接试和反射式两种。直接式探头、发光管和受光管在被测物体的两边，发光管射出的光线直接照射到受光管上，被测物体运动时阻挡光线，产生计数信号，这种探头经常用做光电计数。反射式探头、发光管和受光管在被测物体的同测，当探头接近物体是，接收到脉冲的红外线信号，用于测量转速比较方便。测量转速的探头根据测量距离可以采用透镜系统，也可不采用透镜系统。当

21、被测物离开探头距离在15cm以内时，无需采用透镜。探头设计是可采用小功率发光管5GL和光敏受光管3DU5C。组装电路如图2-1所示，两管并排放置，两个管子的中心线夹角很小，使它们在10cm 15cm远处相交。这种探头靠接近物体上漫反射回来的光线工作，对全黑色物体，接收灵敏度很底，对白色物体和镜面反射体接收最灵敏，也能接收到其他颜色物体的反射光，但相应的探头距离要近些。                    

22、   图2-1 不加透镜，接收漫反射光的探头 测量转速的探头经常用透镜系统，根据光学的折射反射原理，发射管和接收管都固定在探测架上，通过透镜聚焦。在探测架中间用半透膜使发射的红外线折射向转动体，又能使从转动的物体反射回来的红外线通过半透膜射向接收管。半透膜上最好涂一层只能透过某个单色波长的物质，或用单色性很好的滤色玻璃制作，使它只能透过固定波长的红外线（例如0.93m）,这样对于对抗杂散光的干扰更有利。为了提高反射红外线的能力，通常在转动物体贴上一小片红外线反射纸，反射效果极好。有时用镜面、铝箔、洁白平滑的纸、白油漆等也能提供反射性能。当转动物体转到反射纸恰好对着从发光管发

23、出的红外线时，接收管接收到光信号，从单位时间内收到光信号的次数便可测出转速。    测量远距离转动物体，可用中功率和大功率发光二极管（HL系列发光二极管），还可采用砷化镓单异质结激光二极管（如2EJD系列），这种管子的峰值波长为0.90m，输出功率为2 10W，额定工作电流为15A 45A，发射距离超过几十米。相应的接收管仍可采用硅光电三极管3DU5C。红外线转速表电路原理框图如图2-2所示。为了使红外线转速表不怕可见光干扰，系统可以设置振荡器和波形变换电路，使发射的红外线通过脉冲功率放大和调制，当受光管收到脉冲信号后，电路把调制发光管的脉冲信号和受光管接收到的脉

24、冲信号选通出来，对收到的光电信号，必须“卸调”调制脉冲，即实行解调，从中取得真正需要的转速脉冲输出信号，解调后输出信号送入计数控制门计数。             图2-2 红外线转速表电路原理框图秒脉冲电路可以得到1Hz的秒脉冲信号，通过1秒脉冲电路得到闸门时间（脉宽）为1秒的闸门信号，该1秒的脉宽就是转速表的取样时间，是计数控制门的输入信号。为了在测量过程中，只让显示数字在每次测量结束后自动改变一次数据，要对计数显示“锁存”，所以电路需要一个延时1锁存信号。在计算器每测量

25、依次转速后，使计算器自动清零，故设置延时2电路，以提供延时清零脉冲。                                 计数、锁存、译码显示电路完成光电转速表的转速数据显示。四、器件简介1. 秒脉宽信号发生器可由CD7555定时器组成多谐振荡器及D 触发器CC401

26、3实现1秒脉宽信号。2.计数/锁存/7段译码/驱动器 CC40110    CC40110逻辑图和引出端功能图如图2-3所示。a g为驱动器输出端，和七段显示器连接；R为清零端，R=“1”时，计数器复零；CPu是加法计数时钟，CPd是减法计数时钟；Qco输出进位脉冲，Qbo 输出借位脉冲；TE 为触发器使能端，TE =“0”时计数器工作，TE =“1”时，计数器处于禁止状态，即不计数；LE为锁存控制端，LE=“1”时，计数器锁存。CC40110各引出端具体功能参见表2-1。    CC40110是CMOS集成电路，内部计数器

27、采用“约翰逊计数器”结构，按二十进制加/减方式工作，锁存器将数据锁存，译码器、驱动器和输出驱动七段显示器，电源范围为3V 18V，输出驱动电源可达10mA以上。 图2-3  CC40110逻辑图和引出端功能图 表2-1  CC40110真值表3单稳态触发器CC4098CC4098单稳态触发器的管脚功能图如图2-4所示。触发脉冲从TR+ 或TR- 端引入。Rext和Cext是外接的定时元件，其值决定输出脉冲宽度（暂态时间）。CC4098的真值表如表2-2所示。表2-2 CC4098真值表 图2-4 CC4098管脚功能图五、供参考选择的元器件 1 7555 1片 2 CC40110 4片 4 数码显示器5011A（共阴极） 4片 5 CC4013 (双D触发器) 1片 6 CC4098 1片 7 CC4011 (与非门） 1片 8 CC4009 (六反相器) 1片 9 5GL (发光管) 1只 10 3DU5C （光敏受光管） 1只 11 7414(六施密特触发器) 1片 11 电容 100µF, 47µF, 10&