《电子电路设计》

电子电路课程设计一、课程设计的目的1、由基础理论上升到实践在学习了模拟电子技术和数字电子技术课程的基础之上，通过《电子电路课程设计》，综合运用所学的理论知识，通过设计、仿真、制作、调试等环节，完成一个具有实际应用意义的电子设备，通过亲自实践、了解电子电路装置的选题、设计、调试、定型的初步过程。2、实践能力的培养1）从电子电路理论－实际应用电路的设计与制作2）从电路符号、元器件模型－实际器件（分立的、集成的）3）从电路参数的计算－实际器件的选择和使用4）不停留在理论设计和书面答案上，而是要安装、调试，运用实验来检验。3、建立系统概念单元电路－功能模块－电子系统。各功能模块电路之间参数匹配关系、功能的配合关系。1）从单纯的单元功能电路的分析－各种功能电路的选取（成熟的单元电路或功能模块电路）及元器件参数的确定。2）把过去熟悉的定性分析、定量计算逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来。4、建立工程概念不停留在功能和指标的实现上，还要考虑到现实条件和经济指标（实验室）。5、建立生产观念、经济观念5、学习电子电路的设计方法1）自下而上的设计方法：从设计单元功能电路－功能模块－实际电子系统，是一种组合式的设计方法。就是从系统总体要求出发,自上而下地逐步将设计内容细化,最后完成系统硬件的整体设计。即先总体设计后详细设计,局部设计决策服从总体设计决策2）自上而下的设计方法：首先从系统设计入手,从顶层进行功能方框图划分和结构设计,这时的设计与工艺无关。在方框图一级先进行仿真和纠错按逻辑功能划分成若干子模块，一直分到这些子模块可以用经典的方法和标准的逻辑功能部件进行设计为止，然后再将子模块按其连接关系分别连接，逐步进行调试，最后将子系统组成在一起，进行整体调试，直到达到要求为止。题目出自实际，可以采用教师指定的题目（见课程设计任务书），也可以自选难度相当的题目。二、课程设计工作任务1、选题2、设计与仿真系统设计：根据题目要求，设计实现方案，并进行方案比较。功能模块划分各个功能模块的实现电路各个功能模块的元器件选择、参数计算及仿真调试系统联调，参数（或方案）修正3、电路制作（搭接）、调试各个功能模块的制作（搭接）、调试系统联调4、写出课程设计报告三教学安排和要求3)介绍各个题目及其设计思路。1)了解设计任务、设计要求和设计方法。2)EDA软件的介绍和使用练习。4)分组：2～3人一组，强弱搭配、自愿组合，选择题目，登记填表。5)选择题目，登记填表。1、概述、布置任务2、设计仿真1）设计方案的讨论、比较与确定A、记录保留各种方案的框图和基本原理。B、要记录保留各种方案的技术指标的比较，电路难易比较，经济指标的比较，可行性比较等内容。深入讨论选定的任务，查找各种必要的资料，在教师指导下确定设计方案。注意：从一开始就应该为写课程设计报告保留素材2）单元电路设计A、记录保留各单元电路实现的工作原理和目标功能（画出必要的功能表格、时序图、状态表或要实现的指标、波形图）。B、记录保留各单元电路原理图，选择元件的计算公式、计算过程、具体参数值或逻辑推理过程、状态转换表、卡诺图。C、记录保留各单元电路在软件上进行仿真和虚拟调试时得到的各种结果(波形图,测量数值等)。分工协作（每人必须有任务），设计出各单元电路，并在计算机上用仿真软件上进行仿真和虚拟调试。应该及时记录的素材：3）进行整体电路联调A、记录保留各单元电路配合工作应考虑的问题是什么，你是怎们解决的（各单元电路之间，参数的匹配，综合指标或逻辑关系，时序上的配合、控制流程）。B、进行整体电路联调，必须通过。保留整体电路原理图（打印）。C、整理你所用到的各元件型号，参数和数目。记录保留元件清单。（打印）D、对照原理图搞清各元件的管脚图，记录保留这些元件的管脚图（以备接线）应该及时记录的素材：在完成各单元电路的设计并仿真的基础之上，进行整体电路联调，并通过调试进行参数调整或改进设计，直到达到指标要求。仿真时应注意：由于仿真软件元件库中的元件有限，有的元件库中没有，，仿真时可将该部分用相应的信号或其他电路代替。写设计报告时，可将部分无法用软件仿真的电路单独用手工画出，4）设计仿真的验收仿真结果正确性设计材料完备性出勤、学习态度的考核在完成课题的设计与仿真之后，由教师对各组的设计与仿真调试结果进行验收。设计、仿真验收的考核点：3、制作、安装、调试1）根据元件清单，领取元件（登记）。需要外购者自购2）规划电路布局（按单元电路集中布局）需要制作印刷电路版者，在计算机上用EDA软件布局布线3）单元电路接线、调试、验证。记录调试验证的手段、工具、调试验证结果（包括测试数据或波形图或是必要的表格）。记录调试过程中你发现的问题及解决方法。4）整体电路联调。记录调试过程中你发现的问题及解决方法。对更改的单元电路必须做记录并保留。5)安装调试的验收功能指标实现的正确性和完整性布局布线的合理性、整洁性调试过程记录的完备性出勤、学习态度的考核制作、安装、调试环节的考核点：在完成课题的制作、安装、调试，并能正常运行之后，由教师对各组进行验收。4、写课程设计报告。1）小学期放假之前统一交设计报告到南区逸夫楼805.2）格式要求A．规定的封面。每组一份，页数十几页，字体为宋体小四；B．书写规范、文字通顺、图纸清晰、数据完整、分析透彻、结论明确；C．用A4纸打印装订成册；D．由班长凭本人学生证到教务处教学实践科办理，领用课程设计用品。3）课程设计报告主要内容（1）设计题目，主要指标和要求（含选题意义）；（2）方案选择及电路工作原理；（设计方案、电路的结构框图、基本原理、设计方案的比较选择）。（3）单元电路设计计算；电路结构的选择及主要特点，工作原理，要完成的任务；画出必要的功能表格、时序图、状态表或要实现的指标、逻辑流程、波形图、时序图或真值表等；画出电路图；元器件的选择、计算、具体参数值、元器件型号；逻辑推理过程、状态转换表、卡诺图；关键元件的资料说明）。（4）完整的电路图（对完整的电路图进行说明；要说明单元电路之间的主要的配合关系，核心部分与附属部分的关系等；图中各元件要有具体的标号、型号、参数值）。（5）仿真及结果：仿真分析过程、仿真结果分析（图形、输出参量、显示等）。（6）元器件清单（表）（数量，元件描述，对应原理图的标号）。（7）安装、调试中遇到的问题,解决的方法以及实验效果等（实验数据、测量数值或功能、控制流程等）；（8）电路性能指标测试结果,是否满足要求及对成果的评价（实验测试数据、测试波形和误差分析.画出必要的表格和时序图，一些指标性的观察现象）（9）收获、体会和改进设计的建议。（10）参考文献（不少于4篇）。四、考核办法1)验收与过程并重，能力与学习态度兼顾。2)全组成绩与个人成绩相区别对待。3）设计仿真、安装调试、总结报告区别对待。基本任务与扩展功能区别对待。4）独立性、依赖性区别对待。5）选题难度区别对待。6）创新性、可行性区别对待。举例－－数字频率计设计要求及指标1.完成正弦波、矩形波等信号频率的测量。2.测频范围1－999000Hz，分两个频段：1－999Hz，1KHz-999000Hz。3.用LED八段数码管，显示十进制的测量结果.用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示Hz，红灯亮时表示KHz。选题在电子电路的设计或调试过程中，常常需要知道各种信号（正弦波、矩形波等）的频率，用于判别电路是否正常工作。本题任务是：设计一个能测量多种波形的频率的数字频率计。方案设计被测信号计数器锁存器译码器显示器BCA逻辑控制电路时基电路闸门1s/1msmsABC请零信号锁存信号量程选择1.频率即单位时间内信号重复的次数。频率计的工作原理是用计数器测量在单位时间内的输入信号的周期数。由信号放大整形电路、时基产生电路、门控电路、计数器、显示及状态控制电路等几部分组成。2.每次测量过程，包含三个步骤。先要将计数器清零，然后计数器计数并显示频率值，最后保持最终测量结果一段时间。状态控制器要控制电路在上述三个状态内循环。3.门控电路控制计数器计数的时间，即只允许一定时间内的待测信号通过门控电路使计数器计数。时间宽度（时间窗）不同，则测量的范围不同。如：一秒内计到的周期数就是频率数，而1mS内计到的数则要扩大1000倍才能得到频率值。因此，改变量程，也就是改变时间窗。同时，显示的小数点也须自动移位。4．最简单的门控电路就是使用一个与门。只有当经过量程选择的时基信号为1时，待测信号方能通过门控电路使计数器计数。单元电路的设计步骤及设计参考1。计数器三位级连2。计数+锁存273锁存3。量程电路时间窗4。控置电路门控电路锁存信号清零电路5。时基电路6。课程设计报告实例课程设计报告主要内容一：选题意义、功能、目标、性能、指标等。。二：电路原理及设计计算总体设计方案及方案比较，电路原理分析说明（可按功能模块）、结构框图、电路图、参数计算、元件选择、元件列表。单元电路的设计计算；（电路结构的选择及主要特点，工作原理，要完成的任务；画出必要的功能表格、时序图、状态表或要实现的指标、逻辑流程、波形图、时序图或真值表等；画出电路图；元器件的选择、计算、具体参数值、元器件型号；逻辑推理过程、状态转换表、卡诺图；关键元件的资料说明）列出元件清单三：仿真及结果：仿真分析过程、仿真分析结果（图形、输出参量、显示等）。四：电路制作调试过程电路制作及调试过程，遇到的问题及其解决。五：实验结果分析说明提供实验数据、测试波形或结果，进行必要的分析说明或误差分析。六：设计实践心得可选元器件1.逻辑门与非门：74004011（2in）7420（4in）或非门：7402（2in）7427（3in）非门：74044069异或：74862.组合逻辑电路译码器74138优先编码器74148数据选择器：74153双4选13.集成放大器741通用运放双电源324339单电源可选元器件4.计数器十进制加法十进制加减二进制74160/162：同步置数，异步清零，例如日期时间计数、定时4518：双BCD,计数脉冲边沿可选，异步清零7490：二-五-十进制，不能置数74190：有加减控制端，异步置数，例如定时（可预置倒计时）74191：有加减控制端，异步置数74192：异步置数、异步清零，双时钟（加减脉冲），例如拔河74393：双二进制加法十顺序脉冲发生器：4017可选元器件6.寄存器、锁存器5.触发器D触发器：7474、4013JK触发器：7476移位寄存器741648D边沿锁存器74373结束