电子技术综合实验指导书(07423)

0《电子技术综合实验》指导书电子实验教学基地编华北电力大学二00七年四月1目录电子技术综合设计概述.........................................................................................2任务书.............................................................................................................4课题一移位寄存器型彩灯控制器......................................................................6课题二智力竞赛抢答器......................................................................................9课题三电子拔河游戏机....................................................................................10课题四交通信号灯控制器................................................................................11课题五数字电子钟（软件设计）....................................................................13课题六电子密码锁............................................................................................15课题七电子秒表................................................................................................17课题八数字电子钟的设计、安装与调试（硬件设计）................................19附录：综合实验报告格式...................................................................................222电子技术综合设计概述综合电子技术设计是电子技术课程的综合实践教学环节，既涉及到许多理论知识（总体方案设计与方法），又涉及到许多实践知识与技能（安装、调试与测量技术）。通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，因此它是对学生电子技术课程学习的综合性训练。随着电子技术的迅速发展，电子电路的应用日益广泛，由电子电路组成的控制系统、测量系统、通信系统等电子技术产品已经深入到各个领域，电子电路的设计越来越显示出其实用性和重要性。一、电子技术综合设计的基本要求1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2、根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。5、学会撰写课程设计总结报告。6、通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。7、在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、电子技术综合设计的方法与步骤在科研和生产实践中，电子系统设计的最终目标是做出生产样机或定型产品。整个设计过程大致可分为以下几个阶段：1、方案设计方案设计是根据给定的技术指标和条件，设计出完整的电路，通常把这一阶段称为“预设计”。本阶段的主要任务是准备好实验资料，包括：画出系统的逻辑框图，标出主要单元电路、数据通路、输入、输出及主要控制信号，画出单元电路的详细逻辑图和装配图，同时配以文字说明，简明解释系统的工作原理，并指出采用的某些技巧或一些巧妙假设。2、方案试验对所选定的方案进行组装调试。实践证明，由于生产实际的复杂性和电子元器件参数的分散性，再加上设计者开始经验不足，一个仅从理论上设计出来的电路往往是不成熟的，可能存在许多问题。若不通过实验就想把这些问题检查出来并加以解决是十分困难的。因此，在完成方案设计后要进行电路的装配和调试。通过调试，可以发现实验现象与设计要求不相符的情况。这时，要从理论和实践的结合上分析原因，找出解决问题的方法和途径，从而进一步完善“预设计”方案，使之达到规定的技术指标。3、工艺设计工艺设计要求完成制做实验样机所必须的文件资料，包括整机结构和印刷线路板的设计3等。4、样机制做及调试在修改完善方案设计、工艺设计基础上，完成样机外壳和机架的加工、元件的组装和焊接、整机调试和指标测试等工作，最终做出符合技术指标的样机。5、总结鉴定总结鉴定包括考核样机是否全面达到规定的技术指标，能否长期可靠地正常工作，写出设计总结报告及产品说明书。一般只有通过技术鉴定之后才可投入试生产。综上所述，一个完整的电子系统的设计与制作是比较复杂的。在课程设计中，由于受时间和设备条件的限制，不可能完成所有设计环节的训练，只能选择重要环节作为课程设计的基本内容，一般选取“方案设计”、“方案试验”和“写设计总结报告”三个环节，并且方案试验一般只在实验室进行。有条件时，也可以加入印刷线路板的设计、制作及元件组装和焊接。通过这些基本环节的训练，达到理论联系实际的目的，逐步掌握工程设计的步骤和方法，提高分析问题和解决问题的能力。4《电子技术》综合实验任务书一、目的与要求1.目的1.1综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过综合实验巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1.3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研综合实验中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2.4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2.5学会撰写综合实验总结报告。2.6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1.移位寄存器型彩灯控制器2.智力竞赛抢答器3.电子拔河游戏机4.交通信号灯控制器5.数字电子钟6.电子密码锁57.电子秒表8.数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在Multisim上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求1.学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2.预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。3.在Multisim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式综合以下指标评定综合实验总成绩：优、良、中、及格和不及格。1.设计方案的正确性与合理性；2.实验动手能力(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等)；3.总结报告；4.答辩情况(课题的论述和回答问题的情况)；5.设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：年月日6课题一移位寄存器型彩灯控制器彩灯控制器可以自动控制多路彩灯按不同的节拍循环显示各种灯光变换花型，它广泛用于大型灯会、舞台灯光控制、体育馆灯光控制以及节假日灯光装饰中。实现彩灯控制的方法很多，如用EPROM编程、单片机、纯硬件电路等。当彩灯路数较少且花型变换较为简单时，可采用移位寄存器进行控制。一、设计任务与要求1．要求采用移位寄存器设计一个彩灯控制器。2．要求三种变换花型以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。花型1：8路彩灯从左至右顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环两次。花型2：8路彩灯从中间到两边对称地逐次渐亮，全亮后仍由中间到两边逐次渐灭；循环两次。花型3：8路彩灯分两半，从左至右顺次渐亮，全亮后则灭，循环三次。花型真值表如下：节拍编码QAQBQCQDQEQFQGQH顺序花型1花型2花型300000000000000000000000001100000000001100010001000211000000001111001100110031110000001111110111011104111100001111111111111111511111000111001116111111001100001171111111010000001811111111911111110101111110011111110001211110000131110000014110000001510000000当然三种花型也可以与上述相反，即：花型1：8路彩灯从右至左顺次渐亮，全亮后逆序渐灭；循环两次。花型2：8路彩灯从两边到中间对称地逐次渐亮，全亮后仍由两边到中间逐次渐灭；循环两次。花型3：8路彩灯分两半，从右至左顺次渐亮，全亮后则灭，循环三次。3．三种花型先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，构成一次大循环，然后重复。当然也可以相反。二、总体方案设计71、原理框图彩灯控制器以某种节拍按一定规律改变彩灯的输入电平值，控制彩灯的亮与灭，按预定规律显示一定的花型。因此彩灯控制器需要一个能够按一定规律输出不同高低电平编码信号的编码发生器，同时还需要编码发生器所要求的时序信号和控制信号。由于实际应用场合所带彩灯可能是功率较大的白炽灯或其它，因此还需要一定的驱动电路，实验中因采用发光二极管或指示灯，故可省略驱动电路。彩灯控制器的原理框图如图3.1.1所示。图1.1彩灯控制器原理框图2、设计思路（1）节拍控制电路三种花型循环一次需要16*2+8*2+5*3=63个节拍，再加上清“0”一拍，共64拍。三种花型若先以慢节拍显示一遍，再以快节拍显示一遍，这样构成一次大循环共需128节拍。如图3.1.2所示。图1.2快慢节拍的时钟电路框图CPL（慢）的1-32节拍显示花型1，其中1-8节拍移位寄存器右移8位，9-16节拍移位寄存器左移8位，17-32节拍重复1-16节拍内容。CPL（慢）的33-48节拍显示花型2，其中33-40节拍移位寄存器1左移，移位寄存器2右移，41-48节拍重复33-40节拍内容。CPL（慢）的49-63节