电子制作课程设计

1、电子制作课程设计一、 设计目的通过上机操作，掌握利用 Proteus ISIS 进行电路原理图设计的 方法；掌握利用原理图元件库编辑器创建新元件的方法；了解利用 Proteus ARES进行印刷电路板图设计的方法；了解利用PCE元件库编辑器创建新的PCB元件的方法；掌握利用Proteus进行模拟电子实 验和数字电子仿真实验的方法，利用其中自带的虚拟仪器进行电路的 仿真。学习掌握MCS-51单片机的结构和原理，Keil C51的编程，Keil 和Proteus的联合调试，利用 Proteus和Keil C实现AD和DA部分 的电子及编程设计。利用Proteus实现6个电子制作课程设计项目：555

2、定时器；比例运算放大器；波形发生器；显示译码器和数码管的应用；ADC080却DAC0832勺应用设计串/并行数据转换器；设计内容、要求及组织形式1.555定时器： 设计原理NE555触发器内部含有两个电压比较器，一个分 压器，一个RS触发器，一个放电晶体管和一个功 率输出级。在它的各个引脚功能为：1脚：接地2脚：低端触发控制输入端3脚：输出端4脚：双稳态触发器复位段。当此端接低电平， 则时基电路不工作，此时不论TRTH处于何电平, 时基电路输出为“ 0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压, 当该端不用时，应将该端串入一只 0.01

3、uF电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端。7脚：放电开关端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC双极型时基电路 VCC的范围是4.516V，CMO型时基电 路VCC的范围为318V。一般用5V。A. 555定时器外接一个电容充放电电路即可构成一个无稳态多谐振荡器；在起始状态时，电压比较器 C1输出1, C2输出0, Td截止；电容在不断地充 电，当充电为2/3Vcc时，C1输出跳为0, RS触发器反转为0, Td饱和导通；电 容放电下降为1/3Vcc时，比较器C2输出跳为0，RS触发器翻转为1, Td截止。 之后反复循环。B. 555定时器单稳态电路实现；

4、没有触发信号时电路工作在稳态，当U下降沿到来时，电路被触发，比较器C2输出跳为0, RS触发器被置为1,由稳态翻转到暂稳态，随着C充电过程的进 行，C1输出0, RS触发器被复位到0, T饱和导通，暂稳态结束。C. 555定时器救护车变音警笛电路的实现。左边的555定时器控制振幅，右边的555定时器控制频率，由振幅控制频率， 由频率控制声音的高低。 Proteus绘制电路图555多谐稳态电路图示波器波形555单稳态电路按钮闭合时得波形图555警笛电路14 n 12 11 109512345 G T 仿真结论多谐振荡电路的计算电容 C充电时间：Tw1=0.7 ( R1+R2 C1=0.2303电

5、容C放电时间：Tw2=0.7R2C=0.329电路震荡频率：f=1.43/( R1+2R2 C1=1.014 小结体会通过对NE555定时器的应用，初步了解了 proteus的基本操作，对于555定时器 有了更进一步的认识。2. 比例运算放大器 设计原理LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。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，四组运放相互独立。每一组运算放大器有 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

6、 反；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。同相：Au=1+Rf/R仁1+50k/10k=6 反相：Au=-Rf/R1=-50k/10k=-5Proteus绘制电路图同向比例运算电路-J'i«*af * JI上.厘+于屯纯鲁a >90器=孟|除#|民齢我厨胚A质质波形图反相比例运算电路波形图 仿真结论反相：反相比例放大电路中的反馈组态为电压并联负反馈， 集成运放的反相输入 端与同相输入端两点的电位不仅相等且都等于零， 电路输入电阻不高，输出电阻 很低。同相：同相比例放大电路中的反馈组态为电压串联负反馈，电路的比例系数总是大于或等于

7、1,电路的输入电阻很高，输出电阻很低。 小结体会通过对比例运算放大电路的绘制，对比例运算放大电路有了进一步的了解， 同时 也认识了 LM324放大器。3. 波形发生器 设计原理RC桥式正弦振荡器RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器 RW,可以改变负反馈深度，以满足 振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能 保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以 改善波形失真 三角波方波发生器由集成运

8、放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。此电路为由滞回比较器及简单 RC积分电路组成的方波一三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对 三角波要求不高的场合。 Proteus绘制电路图三角波方波发生器波形图RC桥式正弦波震荡波形图 仿真结论D1,D2,R3,R4,RW所组成的电路的总电阻大于 R5的2倍的时候，电路才会产生震 荡波，调节滑动变阻器从而产生震荡波，然后再调节滑动变阻器，出现正弦波。RC振荡器的振幅条件：，二极管D1、D2的稳幅作用是为了使振荡电流的方向保持一致， 三角波的输出幅度为 Uom=R1/R2UZS荡周期

9、为：T=4R1Rv1C/R2频率f=1/T，三角波的输出幅度与稳 压管的Uz以及电阻值之比R1/R2成正比。 小结体会通过运用集成运放合成正弦波、方波和三角波的波形。4. 显示译码器和数码管的应用 设计原理74LS47是BCD-7段译码器/驱动器，是数字集成电路，用于将 BCD码转化成 数码块中的数字，然后我们就能看到从 0-9 的数字。译码器原理 ： 译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过 来。实现译码的逻辑电路成为译码器。 译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。 74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用。(1) LT( )：试灯输入，是为了检查

10、数码管各段是否能正常发光而设置的。当 LT( )=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为 低电平，若驱动的数码管正常，是显示 8。(2) BI():灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。 BI( )=0时。 不论LT()和输入A3 ，A2 ，A1, A0为何种状态，译码器输出均为高电平， 使共阳极数码管熄灭。(3) RBI( -) ：灭零输入，它是为使不希望显示的 0熄灭而设定的。当对每一 位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0,但是在RBI( -)=0作用下，使译 码器输出全为高电平。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将 0熄灭。RBO():灭零

11、输出，它和灭灯输入 BI()共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。七段LED数码管：将七个输入分别控制对应的发光二极管亮灭。 Proteus 绘制电路图译码数码管显示 01显示译码器02AG DRPIma7te：A L CD E F L o _ Q Q Q Q uIfH5555*ta Q*匕+1團皿 小结体会通过本次对显示译码器和数码管的应用，对74LS47有了进一步的认识，知道了其各引脚的功能。5. ADC080昏口 DAC0832勺应用设计 设计原理ADC0808工作原理：ADC0808集成了一个8位的A/D转换器、一个8路通道和一个兼容控制逻辑的微 处理器。其中， 8

12、位勺 A/D 转换器采用了连续逼近勺转换技术，具有高阻抗稳定 的断续比较器特性，包括一个带模拟开关树的256R的分压器和一个逐次逼近寄存器；而由ADC080沖的8路通道，可直接从8个单一模拟信号中获取任何一个 作为输入信号。DAC0832T作原理：DAC0832是常用的8位电流输出型并行低速数模转换芯片，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器，运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也 可外接。内部集成两级输入寄存器， 使得数据输入可采用双缓冲、 单缓冲或直通 方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等） MCS-51单片机基本原理：单片机是将中央处理器CPU存

13、储器、输入输出（I/O ）接口电路以及定时器/计 数器等部件制作在一块集成电路芯片中， 构成一个完整的微型计算机单片微 型计算机。Keil 和 Proteus 联调的方法 ：1. 先从网上下载Proteus与Keil联调使用的VDM51.dll文件2. 打开 Keil 文件下的 Tools 文件，并把 TDRV8=BINVDM51.DLL（Proteus VSMMonitor-51 Driver"） 写入 Tools 。3. 打开 Keil 软件编写好源程序并生成目标程序。4. 进入 Project 菜单选择 Options for target ，弹出对话框，在“调试”项选中 U

14、使用 Proteus VSM Monitor-51 5. 按“设置”，令端口号为 8000.6. 打开 proteus ，画出相应电路图，在 tools 菜单中选择 use remoteDebug monitor ，双击电路中的单片机，在 Program file 里导入在 Keil 里生成 的目标文件，扩展名为hex。然后在Keil里按下开始调试按钮，进行联调仿真。 Proteus 绘制电路图ADC0808«IX±HB|需I船比屬n：E：?5H0DAC0832锯齿波3E7ir.llGmf*n mu-JSF.H3明msi E. TWrfirV FZJKKI b OEMi0

15、rjlinTPEKZ17TIipqttaHTTf3/JWJi-to'JIJii-Hrr圧0E可TEr皿R iUT.Uei=cm |'|7«-占D4电 自DO电 冃DH电DEinVTAET circeIti111 imfipij召z±a*丰观q电啦|乡eii- FFrITPITT".12 I!、-Id-D U2d 4IW TEld工 rniip >i*2ta *：Ah i峠2疵IanroflE'« ' i-r* #»T* 咼.E FIJTi 3-tfTT Fl ri»T锯齿波波形 小结体会学习和掌握

16、了 ADC0808和DAC0832勺应用设计，了解了 Keil C51类C语言的 编程，Keil和Proteus联调的方法。6. 串/并行数据转换器设计原理1.74LS164是8位寄存器，当清除端（CLEAR为低电平时，输出端（QA- QH 均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电 平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK脉冲上升沿作用下Q0为低电平。 当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOC上升沿作用下决定Q0的状态。引脚功能：CLOCK时钟输入端；CLEAR同步清除输入端（低电平有效）Vcc 切 Qi 尬 a冋同冋而Hl3Id Ld LJ

17、 LiJ Ld Ld LdA B Qo Oi th O3 GW2.JK触发器的特性方程为：Qn+1=J/Qn+/KQn3.74LS194:是一个所存的代码能在移位脉冲的作用下依次移位的寄存器，它是 一可以用二进制形式保存数据的双稳器件。既能左移又能右移的寄存器称为双 向移位寄存器。4.74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，他可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统种实现分频器等很多重要的功能。Proteus绘制电路图串并转化仿真结论U14.ED-BARON 1dxx丄丄丄丄丄上1 叱列叩叨-1已1-1-"PH 小结体会该电路是由八进制的定时器来控制显示器的刷新时

18、间，由74LS164来进行输入的存储并输出，了解了 74LS164的运行原理。Keil C51 类 C 语言的程序ADC080编程：LED_0EQU 30H; 个位LED_1EQU 31H; 十位LED_2EQU 32H; 百位LED_3EQU 33H; 存放千位段码ADCEQU 35HCLOCKBIT P1.4; 定义 0809 时钟位STBIT P1.5EOCBIT P1.6OEBIT P1.7ORG 00HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 30HSTART: MOV LED_0,#00HMOV LED_1,#00HMOV LED_2,#00HMOV DPTR

19、,#TABLE段码表首地址MOV TMOD,#02HMOV TH0,#245MOV TL0,#00HMOV IE,#82HSETB TR0WAIT:CLR STSETB STCLR ST;启动AD转换JNB EOC,$; 等待转换结果SETB OEMOV ADC,P2；读取AD转换结果CLR OEMOV A,ADC;AD转换结果转换成BCDMOV R7,AMOV LED_3,#00HMOV LED_2,#00HMOV A,#00HLOOP1:ADD A,#20H; 一位二进制码对应20mVt压值DA AJNC LOOP2MOV R4,AINC LED_2MOV A,LED_2CJNE A,#0

20、AH,LOOP4MOV LED_2,#00HINC LED_3LOOP4:MOV A,R4LOOP2:DJNZ R7,LOOP1ACALL BTOD1LCALL DISPSJMP WAITORG 200HBTOD1:MOV R6,AANL A,#0F0HMOV R5,#4LOOP3:RR ADJNZ R5,LOOP3MOV LED_1,AMOV A,R6ANL A,#0FHMOV LED_0,ARETINT_T0: CPL CLOCK; 提供 0809时钟信号RETIDISP:MOV A,LED_0 ; 显示子程序MOVC A,A+DPTRCLR P1.3MOV P0,ALCALL DELAY

21、SETB P1.3MOV A,LED_1MOVC A,A+DPTRCLR P1.2MOV P0,ALCALL DELAYSETB P1.2MOV A,LED_2MOVC A,A+DPTRCLR P1.1MOV P0,ALCALL DELAYSETB P1.1MOV A,LED_3MOVC A,A+DPTRCLR P1.0MOV P0,ALCALL DELAYSETB P1.0RETDELAY:MOV R6,#10; 延时 5msD1: MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H; 共阴数码管 7段值DB 6DH,