北京化工大学课程设计总结

北京化工大学信息科学与技术学院自动化专业课程设计题目说明书页图纸页班级:姓名:学号:同组人:指导教师:目录一课程设计的任务及基本要求……2二逻辑框图设计……………………3三逻辑电路的设计及参数…………4四安装调试步骤及遇到的问题……7五印刷线路板设计…………………10六体会及建议………11七参考文献…………11八附录（元件使用说明）…………12九附图（框图逻辑图印刷线路板图）课程设计的任务及基本要求1.1节任务设计一个β数显式测量电路1.2节基本要求1.2.1可测量PNP硅三极管的电流放大系数β<199，测试条件为：(1)IB=10μA，允许误差±2%；

(2）14V<VCE<16V，且对不同b值的三极管，VCE的值基本不变。1.2.2用两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。1.2.3数字显示器。显示的数字应当清晰，显示周期的长短要适合，应大于人眼的滞留时间（0.1s）。1.2.4设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的β值。1.2.5限定使用的主要元器件如下所示：通用型集成运放LM324高阻型集成运放LF351通用型集成电压比较器LM311集成定时器NE5552/5十进制计数器74LS90BCD—七段译码器74LS47双D上升沿触发器74LS74六施密特反相器74LS14四2输入与非门CC4011共阳极LED七段数码管第二章逻辑框图设计第三章逻辑电路的设计及参数计算3.1节β/Vx转换电路R1=(0-(-15V))/10uA=1.5M；VX=βIB•R2；VX极性为正；由β最大值（199）时VXmax=13V，以此求出R2；R2=13V/(199*10uA)=5.1K；为平衡R3略小于R2，故根据标称值R3选用4.7K电阻。运放采用普通运放324即可。3.2节压控振荡器3.2.1积分器、电压比较器的选择：积分器选用351，因其具有较高的输入电阻；电压比较器选用311，因其具有较低的偏置电流和失调电流，用它构成的电压比较器，其响应速度比一般运放快。3.2.2积分器中的D1使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。R8<<R2′为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间，方便周期的计算。D1使得正向积分仅通过R2′,反向积分通过R2′和R8，时间长于正向积分，能很方便调节周期。3.2.3积分器后接的43k电阻保证4011芯片的正常工作，不至于因电流过大烧坏芯片，起到限流的作用3.2.4积分器输出的V1波形：3.2.5参数计算根据设计要求，如果夹断电压Vp=3.5V，那么振荡器送出的脉冲数N应为35(N=β)，R2′=(R12C2Ln2)/(10*2C2(R4/R5)V1M)=560K。为便于调节，实际电路中采用360K的电阻R2与330K的电位器Rw串联代替R2′3.3节计数时间产生器电路3.3.1计数时间Tc须经反相器（4011）引出，因为译码器的消隐信号的的相位是低电平有效。3.3.2555定时器的VC2和VO的波形3.3.3计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）：3.3.4参数计算图中的Tc实际上是指C2两端的电压由2/3Vcc放电到1/3Vcc的时间，即Tc=R12C2Ln2.同理Td是指C2两端的电压由1/3Vcc充电到2/3Vcc的时间，即Td=(R11+R12)C2Ln2.根据课设要求，取Tc=30ms,Td=0.5s,并取C2=0.33uF则可得R12=130K，R11=2M。C3起滤波作用，通常选用0.01uF或0.22uF，本次实验选取0.22uF。3.4节计数、译码、显示电路3.4.1译码器采用47——输出低电平有效，后接共阳极数码管；3.4.290清零信号高电平有效，因此在使用中不要将他们随意悬空。3.5节电路原理图第四章安装调试步骤及遇到的问题4.1节安装4.1.1安装要点eq\o\ac(○,1)在电路原理图上标号芯片号和芯片管脚号，不用功能脚的逻辑电平。eq\o\ac(○,2)合理布置芯片和其他元件的位置。eq\o\ac(○,3)布线：*安排好电源线和地线（通电前先把几路电源调好，注意共地）；*线紧贴面包板，横平竖直，不交叉，不重叠；*在芯片两侧走线，不可跨芯片；*元件横平竖直。eq\o\ac(○,4)安装顺序：按信号流向，先主电路，后辅助电路。eq\o\ac(○,5)边安装，边调试。4.1.2安装注意事项eq\o\ac(○,1)在原理图上先标注芯片管脚(4011、14、数码管管脚图应画在旁边），并拟订安装调试方案。eq\o\ac(○,2)各集成芯片合理布局，同方向排列，不要插反。eq\o\ac(○,3)按框图分系统组装、调试。eq\o\ac(○,4)连线选用0.2-0.3mm的单股硬导线（为检查方便，各类电源线和地线最好用不同的颜色。特别注意各集成片的共地，采用多点共地——利用横条和竖条）。eq\o\ac(○,5)紧贴面包板布线，导线要拉直，横平竖直，最好不要拐弯，不能拉斜线或在芯片上跨接。应根据距离和插入长度剪断导线，插入长度为0.4-0.6㎜，过短可能接触不良；过长又可能把面包板戳穿，引起短路。使用过的导线可以利用，但线端不能有明显伤痕，并用镊子把线端夹直。eq\o\ac(○,6)插线时，电源必须关闭，不能带电操作。4.2节调试4.2.1调试要点eq\o\ac(○,1)β电流、电压转换电路运放324的1脚输出一直流电压VX≈0.051βV（小于10V）eq\o\ac(○,2)压控振荡器：（运放反相输入端应“虚地”）运放351的6脚输出已锯齿波比较器311的7脚输出矩形波eq\o\ac(○,3)555振荡器：555的3脚输出矩形波eq\o\ac(○,4)清零波形：C4、R4的接点处输出尖脉冲eq\o\ac(○,5)计数、译码、显示：将555振荡器的3脚输出送计数器个位90－1的时钟输入，观察数码显示。4.2.2调试注意事项：eq\o\ac(○,1)安装完毕不要急于通电，应先用万用表短路档根据电路图逐个检查每个集成片的引脚连接是否正确，有无错线、少线、多线，特别要仔细检查电源、地线是否连接正确、可靠。eq\o\ac(○,2)通电前先把几路电源调好，注意共地。4.3节可能遇到的问题概述遇到的故障：直接用万用表测Vx的时候，数字显示不正确。555输出波形不正确。14芯片不能正常触发。750Ω的电阻接入电路之后，清零信号消失，从555出来的信号减弱。4011芯片在三端输入都正常的情况下，没有正确进位。原因：接错线、漏接线、多接线、逻辑错误，板子老化。排除：1.查芯片电源电压2.运放线性工作时反相输入是否“虚地”3.一般故障现象：•若根本不亮，应检查电源；•若数码管不闪烁，先检查555是否振荡；•若数码管显示0，应检查90有无输入，清0信号是否正常或90有无输出；•若数码管全显示9，检查有无清0信号；或调整积分器输入端的电位器看有无变化；或看324的输出是否正常等。4.计数部分，逐点观测有无信号，或用万用表DCV看是否跳变。•输入为1.4v——虚线•输出保持高电平不变——芯片未接地或接触不良…•输入与输出同样规律变化——芯片未接电源…5.555振荡器正常但计数无输出解决：在555的电源正极与地之间接一个几十mF的电解电容4.4节自己试验遇到问题及解决方案问题1：连接好线路不能正确出现预期的波形，检查线路无误。成功解决方法：更换当前芯片。问题2：连接好线路，用万用表测量351的负端不为0.成功解决方法：地线走线板没有串联上。问题3：最后数显式器的示数变化范围过小成功解决方法：更换R9电阻，换小一点。第五章印刷线路板设计5.1节印刷线路板的设计依据实验面包板连接电路5.2节设计要求5.2.1双面板*正面用红色线（元件面，横线为主）*反面用蓝色线（连线面，竖线为主）*金属化孔用蓝色5.2.2走线原则*线条横平竖直，同面线不能交叉*线条尽量少*每个芯片横向最多走三条*芯片相邻管脚之间不能走线*每个金属化孔只能插入一个元件管脚5.2.3元件标注（用铅笔）*标出元件符号*标出元件值*标出芯片的1脚5.2.4其他要求*坐标纸大小：31cm×23cm*比例尺：2:1*周边留宽：5～10mm*线宽：1mm（200mA/mm）*电源和地线：加宽*芯片跨度：7.5mm*芯片管脚间距：2.5mm*金属化孔：内径0.8mm外径1.5mm*电位器：两脚间距5mm第六章体会及建议为期两周的课程设计，不仅是对我们只是运用能力的一次大检验，更是对我们绘图，动手等实践能力的考验。第一次接触面包板，第一次从设计试验到出来成果都亲自参与，让每个学习这专业的同学都会对电产生一种特殊的情节。也许有的同学就会发现自己原来理论会更适合自己，或者从此爱上动手设计这项工作。通过这次的课程设计，我觉得自己挺喜欢组装电路这种工作的，虽然前期的设计有些枯燥，但是进实验室试验会让我有一种莫名的兴奋感，看着一堆零散的原件在我的手中变得充满生机，我就感觉自己想一个能给予人类生命的天使，我喜欢在实验室里的时间，每一分，每一秒。这次的课程设计也让我发现了自己的很多不足，发现自己的专业知识不是十分牢靠，在设计电路的时候，学过的知识不能很好的应用，问题分析能力需要提高，对元件的实际应用不是很了解等等，在未来的两年时间，我需要努力提高专业素养，做到学以致用，能够在需要的时候活学活用。建议：1.实验室的器件有些已老化，需要不时的检查更新。2.申请资金更新设备，改善实验条件。3.实验教室太小。第七章参考文献1、电子技术基础（康华光主编）2、集成电路原理及应用（钱为康编）3、电子技术基础课程设计（孙梅生等编）4、TTL集成电子设计手册5、电子技术课程设计指南（张诚庆、杨丽华）第八章元件使用说明8.1节通用型集成运放LM324管脚图如图示：L324内有四个结构相同，互相独立的运放，当电源电压为5V时，其非线性应用的输出电平与TTL器件相容。高阻型集成运放LF351管脚图如图示：一般工作时采用±15V电源，它的输出级有过流保护电路，当需要调零时，可把电位器动端连负电流，两个固定端分别与调零端相连。8.2节通用型电压比较器LM311管脚图如图示：用它构成的电压比较器，其响应速度比用一般运放组成的电压比较器快，可用单电源供电，也可用双电源供电±15V。只有6脚为高电平或悬空时，才能使输出随输入电压的大小而变化，实现比较器的功能。8.3节集成定时器NE555管脚图如图示：用555定时器组成的多谐振荡器，振荡频率比较稳定，为使于频率调整，可外加电位器。8.4节六施密特反相器74LS14管脚图如图：8.5节四2输入与非门CC4011管脚图如图示：8.6节双上升沿触发器74LS74管脚图如图示：74LS74是具有直接置位端（D）和复位端（D）的双D触发器。74LS74逻辑功能表如图示：74LS74逻辑功能表输入输出予置SD清除D时钟CPDQLHXXHLHLXXLHLLXXH*H*HH↑HHLHH↑LLHHHLXQ00表中的符号“↑”表示时钟CP的上升沿触发，带“*”的状态是不稳定的，即D和D回到高电平，此状态静不稳定。8.7节2/5十进制计数器74LS90管脚图如右图示：逻辑功能表如下图示：74LS90复位计数功能表复位输入端输入端R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXL计数LXLX计数XLLX计数74LS90计数时序计数BCD五一二进制QDQCQBQAQAQDQCQB0LLLLLLLL1LLLHLLLH2LLHLLLHL3LLHHLLHH4LHLLLHLL5LHLHHLLL6LHHLHLLH7LHHHHLHL8HLLLHLHH9HLLHHHLL8.8节BCD—七段译码器74LS47通常数码管导通时的正向压降为1.8V，正向电流为10mA，据此可选定限流电阻R，一般为390Ω左右。管脚图如右图示：图中D、C、B、A为输入的8421BCD码，～为七段输出。74LS47的有效输出电平为低电平，它可以与共阳极的LED数码管配套使用，如图所示十进制或功能输入端B/BRBRDCBA0HHLLLLHLLLLLLH1HXLLLHHHL