9电子技术课程设计指导书11

中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书1电子技术课程设计指导书中国石油大学（北京）电子信息系2008年11月中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书2目录第1章课程设计的目的与要求1.1课程设计目的····························31.2课程设计内容和步骤·························31.3报告要求·····························41.4考核方式·····························4第2章课程设计题目2.1波形发生器····························52.2温度监测与控制电路····························62.3直流稳压电源的设计（仿真）····················62.4电机转速测量显示器························72.5电子秤·····························82.6数字脉冲周期测量仪（仿真）······················92.7可预置的定时显示报警系统（仿真）·················102.8简易数字频率计设计·························112.94人智力竞赛抢答器························122.10汽车尾灯控制电路设计（仿真）···················132.11篮球竞赛30秒计时器（仿真）····················142.12交通控制器（仿真）·························152.13数字式电容测量仪····························162.14步进电机控制器的设计（仿真）··················17附录1电子系统的设计方法····························19附录2常用电容的基本知识····························24附录3常用电阻的基本知识····························29附录4可选用的元器件····························36中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书3第1章课程设计的目的与要求《电子技术课程设计》，是以数字电子技术、模拟电子技术为理论基础，根据课题任务的具体要求，由学生独立完成方案设计、模拟仿真、硬件组装、实际调试和撰写总结报告等一系列任务，具有较强的综合性，可以大大提高学生运用所学理论知识实际解决问题的能力。本课程设计任务书包括了数字电子技术和以模拟电子技术两方面的课题，每组同学要分别选做一个题目，按要求完成电路设计、仿真、组装调试，并分别写出相应的课设实验报告.每组两人，每人都要写出自己的课设报告，指导教师将根据学生各个环节的完成情况给出评定成绩。1.1课程设计目的（1）掌握数字、模拟电路的一般设计方法，具备初步的电路设计能力。初步掌握电子电路的计算机辅助设计、仿真方法。（2）学会借助各种信息资源（包括网络资源、书刊教材手册等）查阅所需资料。（3）熟悉常用电子器件的类型和特性并学会合理选用。（4）初步掌握普通电子电路的组装、调试等基本技能。（5）提高综合运用所学的理论知识去独立分析和解决问题的能力。（6）进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。（7）学会撰写课程设计总结报告。（8）培养严谨、认真的科学态度和踏实细致的工作作风。1.2课程设计内容和步骤（1）设计根据所选课题的任务、要求和条件，首先要查阅相关资料，进行总体方案的设计，然后对单元电路进行选择、设计，计算各单元电路的参数和各种元器件的参数值，最后画出总体电路图（原理图），并在计算机上进行仿真。（2）调试设计方案经指导教师审查后，学生可进入实验室领取元器件等材料，在实验箱或面包板上组装插接，然后调试电路，排除故障，使之达到设计指标要求，并测量出相应的参数。（3）撰写总结报告课设报告是对课设工作的全面总结。包括对课程设计任务和目的、方案的选择、电路工作原理、调试分析过程等方面详细的叙述。特别要对课设过程中所遇到的问题、解决的方法、参加课程设计实践的体会和对课程设计的建议等认真总中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书4结，写入总结报告。学生应按规定的格式编写设计报告。1.3报告要求（1）课题名称（2）设计任务和要求（3）设计方案的选择（多个方案的比较）、系统框图、各单元电路的原理图和它们的工作原理以及计算说明。元器件的参数、使用方法、引脚等加以说明。（4）重点总结调试过程中出现的问题、现象及分析故障的原因，并采取解决问题的方法和手段。整理记录的数据，分析结果。（5）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。（6)设计报告统一用A4纸打印。每人需独立完成一份课设报告书。总结报告应认真撰写，实事求是，力争写出自己的特点。抄袭他人的报告按作弊处理。（7）引用参考书、文献中的图表、数据时，要注明参考书、文献名称、作者、出版日期和页码。1.4考核方式课程设计成绩将根据以下几个方面进行评定：（1）设计方案的正确性与合理性：10分（2）仿真：20分（3）实际动手能力（安装、调试中分析解决问题的能力，创新精神等）：30分（4）课设总结报告：20分（5）答辩情况：20分共计100分中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书5第2章课程设计题目本课程设计共提供了14个题目以供选择。将涉及到模拟、数字、单片机等综合性内容。希望通过设计过程，使同学们对所学电子技术基础知识有系统及深入的了解和掌握。2.1波形发生器本课题要求设计一个正弦波-方波-三角波发生器。由正弦波发生器（如文氏电桥振荡器）产生正弦波，然后将正弦波送人过零比较器，得到方波，再将方波送入积分电路得到三角波。设计要求：1．根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的元器件。2．利用Protel99SE对所设计电路进行仿真调试。3．制作PCB电路板图。4．组装调试所设计的电路，使之达到性能要求。5．记录实验结果，对所设计的电路进行综合分析。6．撰写设计报告，写出收获和体会。提示：波形发生器电路的参考系统框图主要技术指标：频率范围：100Hz~10KHz；频率控制方式：通过改变RC时间常数；输出电压：正弦波VPP5V；方波VPP4V；三角波VPP3V；波形特性：方波上升时间小于2s；三角波非线性失真小于1%；中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书6正弦波谐波失真小于3%。元器件的选用可参考附录42．2温度监测与控制电路*要求运用四臂电桥电路、差动集成运放、滞回比较器、继电器等设计温度监测与控制电路。检测电路中用热敏电阻Rt作为测温元件。电路能实时监控温度，当温度超过设定值（如60±2˚C)时，能自动停止加热，否则将开始加热。具有自动指示“加热”与“停止”功能。(不设计加热电路)由51单片机控制进行温度采集和LED显示，将温度测量结果显示出来。*设计要求：1．根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的元器件。2．利用Multisim(或Protel99SE)对所设计电路进行仿真调试。3．制作PCB电路板图。4．编写用单片机控制A/D转换和温度显示的程序。*5．在面包板上组装调试所设计的温度测量、控制电路。在单片机实验箱上调试温度显示程序。*6．记录实验结果，分析所能实现的温度测量、显示精度。7．撰写设计报告，写出收获和体会。元器件的选用可参考附录42．3直流稳压电源的设计（仿真）要求设计一个能输出正负5V的直流稳压电源。输入电压为交流220V，最大输出电流为IL=500mA，稳压系数Sr≤5%，电网电压波动正负10%。设计要求：1．根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书7元器件。2．利用Protel99SE对所设计电路进行仿真调试。3．制作PCB电路板图。4．记录实验结果，测量直流稳压电源的稳压系数和内阻。5．撰写设计报告，写出收获和体会。提示：1、设计电路框图如图所示，稳压电路使用集成电路选7805和7905稳压器。2、测量稳压系数，在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出ΔVo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=ΔVoVI/ΔVIVO。3、测量内阻，在输入交流为220V，分别测得负载电流为0时的ΔVo及负载电流为最大值时的ΔIL，则ro=ΔVO/ΔIL。2.4电机转速测量显示器利用开关式霍尔传感器作为转速测量传感器测量电机转速，并用LED数码显示器显示出转速值。该电机的转速范围为0～999转/分。设计内容：1、使用开关式霍尔传感器测量转速；2、用555定时器构成秒脉冲发生器；3、用三位数码显示器显示转速；4、测量误差为±1转。5、手动清零、手动测量。设计要求：1．根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的元器件。中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书82．利用Multisim和Protel99SE对所设计电路进行仿真调试。3．制作PCB电路板图。4．在面包板上组装调试所设计的电路，使之达到性能要求。5．记录实验结果，对所设计的电路进行综合分析。6．撰写设计报告，写出收获和体会。系统框图：说明：待测电机和开关式霍尔传感器由实验室提供。开关式霍尔传感器及电机等由老师提供；电路元器件的选用可参考附录4。2.5电子秤*本课程设计的电子秤，运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路，通过精密差动运算放大器放大测量信号。由51单片机控制A/D转换器把模拟信号转变成数字信号，然后把数字信号送到显示电路中去显示出重量测量值。设计内容：1.运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路；常态时应变片阻值为350Ω，电桥电源为±4V;2.设计精密差动运算放大器，放大倍数为24。3.分析电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书9纲（V）改为重量纲（g）。4.*由51单片机控制A/D转换电路和LED显示电路，将转换成数字信号的重量测量结果显示出来。设计要求：1．根据技术指标要求自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的元器件。建立数学模型，求得电压与重量的线性对应关系。2．利用Protel99SE对所设计电路进行仿真调试。3．制作PCB电路板图。4．在面包板上组装调试所设计的精密差动运算放大电路。之后，与全桥测量电路及单片机实验箱联调，最终实现重量的测量与显示。*5．记录实验结果，对所设计的电路性能（如测量精度等）进行综合分析。6．撰写设计报告，写出收获和体会。金属箔式应变传感器由老师提供；电路元器件的选用可参考附录4。2.6数字式脉冲周期测量仪（仿真）数字式脉冲周期测量仪可用于测量脉冲周期，由标准的周期为1ms的脉冲信号对被测脉冲进行测量。其原理图如下。在测量控制信号作用下被测脉冲经过门控电路生成门控制信号控制主控门，经门控电路后生成一个宽度为被测信号一个周期的脉冲，即为门控信号；此门控信号打开主控门的时间为被测脉冲的一个周期，计数器在主控门打开时记录通过的时标脉冲个数；当主控门关闭时，计数器停止计数，此时显示器上显示的数字是在门控信号打开主控门的时间内通过主控门的时标脉冲数，即为被测脉冲周期时间。设计指标：1、两位数字显示，测量脉冲周期范围为1-99ms;2、测量灵敏度为1V；3、手动清零，手动测量；4、测量精度为±1ms。中国石油大学(北京)电子技术课程设计指导书10设计要求：1．自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，选择适当的元器件。2．利用Multisim对所设计电路进行仿真调试。3．用Protel99SE画原理图并制作PCB电路板图。4．记录实验结果，对所设计的电路进行综合分析。5.撰写设计报告，写出收获和体会。2.7可预置的定时显示报警系统（仿真）要求设计一个可预置定时时间的定时显示报警电路