专业电子实践

专业电子实践参考课题课题一数字逻辑信号测试器课题二汽车尾灯控制电路课题三频率合成器课题四数显脉搏测试仪课题五超声波汽车倒车探测器课题六红外线自动水龙头课题七热释电人体红外报警器电路课题八逻辑探针课题九直流稳压电源与充电电源课题十直流低压多用电源课题十一低频功率放大器课题十二数控直流稳压电源课题十三温度控制器课题十四电机转速测量课题十五步进电机控制器课题一数字逻辑信号测试器在数字电路测试、调试和检修时，经常要对电路中某点的逻辑电平进行测试，采用万用表或示波器等仪器仪表很不方便，而采用逻辑信号电平测试器可以通过声音来表示被测信号的逻辑状态，使用简单方便。1设计内容及要求2电路工作原理及单元电路设计3整机电路参考图1．设计内容及要求(1)基本功能：测试高电平、低电平或高阻。(2)测量范围：低电平0.8V；高电平3.5V。(3)高、低电平分别用1kHz和800Hz的音响表示，被测信号在0．8~3．5V之间则不发出声响。(4)工作电源为5V，输入电阻大于20kΩ。2．电路工作原理及单元电路设计逻辑信号测试器的原理框图下图所示为数字逻辑信号测试器的原理框图，电路由输入电路、逻辑状态识别电路和音响信号产生电路等组成。1)输入及逻辑信号识别电路(1)电路工作原理(2)电路参数的计算2)音响信号产生电路(1)电路工作原理(2)电路参数的计算1)输入及逻辑信号识别电路(1)电路工作原理Vi是输入的被测逻辑电平信号，输入电路是由电阻R1和R2组成，其作用是保证输入端悬空时,Vi既不是高电平也不是低电平.A1和A2组成的双限比较器对输入信号进行检测识别,A1的反向输入端为高电平阈值电位参考端,其电压值为VH,由电阻R3和R4分压后获得。同理，A2同相端VL为低电平阈值电位参考端，其值由电阻R5和R6分压后决定。逻辑比较电路功能表比较器的同相输入端高于反相输入端电压时，比较器输出为高电平(5V)，反之，则比较器输出为低电平(0V)。在保证VHVL的条件下，输入、输出状态关系见表。通过分析比较器的输出状态，就能够判断输入逻辑信号电平的高低。(2)电路参数的计算根据技术指标要求，输入电阻大于20kΩ，并且输入悬空时，Vi=1.4V(一般在VH和VL中间位置选取)。因此可以求出R1＝71kΩ，R2＝27.6kΩ选取标称值R1＝75kΩ，R2＝30kΩ,R3和R4的作用是给A1的反向输入端提供3.5V的基准电压选取R3＝30kΩ，R4＝68kΩR5和R6的作用是给A2的同向输入端提供0.8V的基准电压选取R5＝68kΩ，R6＝13kΩkRRRRRiVccRRRVi2021212122)音响信号产生电路(1)电路工作原理图示为音响信号产生电路原理图，主要由两个比较器A3和A4组成，根据前面对逻辑判断电路输出的研究，分3种情况介绍本电路的工作原理。①当（均为低电平）时由于稳态时，电容C1两端电压为零，并且此时VA和VB两输入端均为低电平，二极管D1和D2截止，电容C1没有充电回路，而A3的同相输入端为基准电压3.5V，使得A3的同相端电位高于反相端，Vo输出为高电平。输出Vo通过电阻R9按指数规律为电容C2充电，达到稳态时电容C2的电压为高电平，A4的同相端(5V)高于反相端(3.5V)，虽然输出为高电平，但是由于二极管D3的存在，电路的稳定状态不受影响。故电路输出Vo一直保持高电平。VVVBA0②当时此时二极管D1导通，电容C1通过电阻R7充电，按指数规律逐渐升高，由于A3同相输入端电压为3.5V，则在Vc1未达到3.5V之前，A3输出端电压保持为高电平。在Vc1升高到3.5V后，A3的反相端电压高于同相端电压，A3输出电压由5V跳变为0V，使C2通过电阻R9和A3的输出电阻Ro3放电，Vc2由5V逐渐下降，当Vc2下降到小于A4反相端电压(3.5V)时，A4的输出电压跳变为0V，二极管D5导通，Cl通过D5和A4的输出电阻放电。因为A4输出电阻很小，所以Vc1将迅速降到0V左右，这导致A3反相端电压小于同相端电压，A3的输出电压又跳变到5V，C1再一次充电，如此周而复始，就会在A3输出端形成矩形脉冲信号。Vc1、Vc2和Vo的波形如下图所示。VVA5VVB0Vc1、Vc2和Vo的波形图③当VA＝0V，VB＝5V时此时电路的工作过程与VA＝5V，VB＝0V时相同，惟一区别在于D2导通时，VB高电平通过R8向C1充电，所以Cl的充电时间常数改变了，使得Vo的周期会发生相应的变化。(2)电路参数的计算根据一阶电路响应的特点可知，在tl期间电容C1充电，电容端电压表达式为在t2期间电容C2放电的表达式为输出Vo的周期其中，)1(5)(11tcetV25)(2tcetV21ttT1112.13.0lnt22236.07.0lnt选取则当C2＝0.01μF时，同时选取C1=0.1μF，由于技术指标要求，被测信号为高电平时，音响频率为1kHz。即代入，求得msCR5.0292kFmsCR5001.05.0229msfttT1136.02.12121ms5.02msCR68.0171所以被测信号为高电平时，音响频率为800Hz。同理，计算求得取标称值电阻kCR8.6101.01068.063117kR9.88kR1.983)音响驱动电路音响驱动电路如图所示，电阻由于音响负载工作电压较低且功率小，因此对驱动三极管的耐压等条件要求不高，选取9012作为驱动管，可完全满足本电路要求。kR510kR10113整机电路参考图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:12-Nov-2008SheetofFile:E:\zydzsj\MyDesign2.ddbDrawnBy:32184U1ALM393567U1BLM39332184U2ALM393567U2BLM393R175kR230kR330kR468kR568kR613kR76.8kR89.1kR950kR105kR1110kD1D2D3Q19012C10.1uC20.01uVCCVCCVCC课题二汽车尾灯控制电路一设计要求二设计过程1尾灯与汽车运行状态表2设计总体框图3设计单元电路4设计汽车尾灯总体参考电路一设计要求假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟)汽车正常运行时指示灯全灭右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮临时刹车时所有指示灯同时闪烁二设计过程1尾灯与汽车运行状态表2设计总体框图由于汽车左右转弯时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表，如表2所示(表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态)。表2汽车尾灯控制逻辑功能表3设计单元电路汽车尾灯电路如图2所示123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:4-Nov-2008SheetofFile:G:\工作\教案\专业电子实践\2008年11月\MyDesign.ddbDrawnBy:A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U174S138123U2A74ALS00456U2B74ALS008910U2C74ALS00111213U2D74ALS00123U3A74ALS00456U3B74ALS0012U5A74ALS0434U5B74ALS0456U5C74ALS0489U5D74ALS041011U5E74ALS041213U5F74ALS04D1D2D3D4D5D6R1200R2200R3200R4200R5200R6200G+5VS1Q1Q0三进制计数器CPAS1三进制计数器电路可由双JK触发器74LS76构成。显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成；译码电路由3-8线译码器74LSl38和6个与非门构成。74LSl38的三个输入端C、B、A分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S1S0=01、使能信号A=G=1，计数器的状态为00，01，10时，74LSl38对应的输出端依次为0有效(信号为“1”无效)，即反相器Gl-G3的输出端也依次为0，故指示灯D1—D2--D3，按顺序点亮，示意汽车右转弯．210,,YYY543,,YYY若上述条件不变，而S1S0=10，则74LSl38对应的输出端依次为0有效，即反相器G4~G6的输出端依次为0，故指示灯D4--D5--D6按顺序点亮，示意汽车左转弯．654,,YYY当G=0，A=1时，74LSl38的输出端全为1，G6~G1的输出端也全为1，指示灯全灭当G=0，A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁．开关控制电路设74LSl38和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件(S1、S0、CP)的真值表，如表3所示．CPSSSSCPSSSSA01010101CPSSSSCPSSSSA01010101表3S1、S0、CP与G、A逻辑功能表由表3经过整理得逻辑表达式为G=S1⊕S0由上式得开关控制电路，如图3所示．123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Sep-2007SheetofFile:E:\工作\课件\专业电子实践\2007年9月\MyDesign.ddbDrawnBy:8910U3C74ALS00111213U3D74ALS0012U6A74ALS04123U7A7486R710kR810kS0S1+5VG121312U4A74ALS10CPA4设计汽车尾灯总体参考电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Sep-2007SheetofFile:E:\工作\课件\专业电子实践\2007年9月\MyDesign.ddbDrawnBy:A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U174S138123U2A74ALS00456U2B74ALS008910U2C74ALS00111213U2D74ALS00123U3A74ALS00456U3B74ALS008910U3C74ALS00111213U3D74ALS0012U5A74ALS0434U5B74ALS0456U5C74ALS0489U5D74ALS041011U5E74ALS041213U5F74ALS0412U6A74ALS04CLK1J4K16CD3SD2Q15Q14U8A7476CLK6J9K12CD8SD7Q11Q10U7B7476123U7A7486D1D2D3D4D5D6R1200R2200R3200R4200R5200R6200R710kR810kS0S1+5VG1289U4A40231CP1+5V课题三频率合成器一锁相环的基本工作原理二锁相环的主要参数三数字锁相环CC4046四由CD4046组成的频率合成器晶体振荡器能产生稳定度很高的固定频率，若要改变频率则需要更换晶振．LC振荡器改换频率虽很方便，但频率稳定度又较低．用锁相环实现的频率合成器，既有频率稳定度高又有改换频率方便的优点．即用一个高稳定的晶振，可产生许多稳定度与晶振相同的频率，在现代通信中获得广泛应用一锁相环的基本工作原理锁相环PLL(PhaseLockLoop)的基本组成如图1所示。图1锁相环的基本组成框图当输入信号Vi的相位为θi时，压控振荡器输出一个，相位为θV的信号。θi与θV通过相位比较器进