电子技术课程设计讲义(1)(1)

1电子技术课程设计讲义电工电子实验教学中心2目录第一部分：电子技术课程设计概述.........................1一、电子技术课程设计的必要性与目的..........................1二、电子技术课程设计的基本要求................................1三、电子电路设计的一般方法与步骤.............................2四、电子技术课程设计的主要阶段................................2四、电子技术课程设计的主要阶段................................3五、电子技术课程设计的教学过程................................3第二部分电子技术课程设计参考课题....................5课题一多路温度巡回检测系统...................................5课题二函数发生器的设计与制作..............................15课题三多功能数字钟电路的设计与制作.....................17课题四交通信号灯控制系统.....................................21课题五电子秒表....................................................25课题六转速测量显示逻辑电路设计...........................29课题七数字频率计的设计与制作..............................341第一部分：电子技术课程设计概述课程设计是本课程学习完毕后的一次综合性练习，通过具体应用例子的设计练习，达到对已学过的单元电路有一个更深入的复习和理解，对于如何应用各单元电路于整机中有一个初步的概貌，通过这一练习，学生们对本课程的知识将得到一个较大的提高，同时学习技术总结报告、科技论文的基本撰写方法。本专业所开设的《电子技术课程设计二——工程训练》是为了加强上述的训练而设置的，在学习完全部的基础课以及大部分专业课后，较广泛地应用所学过的知识进行一次比课程设计更具综合性的练习，学习小系统电路设计的方法，初步锻炼小系统电路设计的能力，了解、学习研发应用系统的基本步骤与工作内容，同时进一步锻炼科技论文写作的能力，为毕业设计奠定良好的基础。本课程的另一个特点是突出了对实践能力的训练和培养，技能的训练与培养，安排了较大比重的实训课时，由学生们自己动手制作电路，直至调试成功，因而又称本课程为“工程训练”，认真完成这一教学环节，相信同学们在应用能力、实践能力、工程制作的技能和工艺等方面都能获得许多提高。一、电子技术课程设计的必要性与目的实验课、课程设计和毕业实习是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。实验课着眼于通过实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能。课程设计则是针对某一门课程的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程中所学到的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题。毕业实习虽然也是一种综合性训练，但它不是针对某一门课程，而是针对本专业的要求所进行的更为全面的综合训练。课程设计的目的：1.课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、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。2.注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。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。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。二、电子技术课程设计的基本要求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。24、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。三、电子电路设计的一般方法与步骤电子电路设计的一般方法与步骤包括：总体方案的设计与选择单元电路的选择与设计单元电路间的连接方法绘制总体电路草图关键电路实验最后绘制正式的总体电路图四、电子技术课程设计的主要阶段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2、方案试验对所选定的方案进行组装调试。33、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。四、电子技术课程设计的主要阶段综上所述，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，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。五、电子技术课程设计的教学过程1、电子技术课程设计的实现手段在教师指导下，学生独立完成课题来达到对学生的综合性训练。给出了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一。这些题目都可在Multisim软件平台上设计、仿真和实现。也可在面包板上设计实现，但材料的使用量和消耗量很大，成本很高。2、电子技术课程设计的三个阶段（1）设计与计算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）安装与调试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。在Multisim软件平台上学电路装配调试发现问题整改再装配再调试……不断完善“预达到规定的技术指标设计”方案4生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。（3）撰写设计总结报告设计总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结。3、电子技术课程设计总结报告的编写格式（1）课题名称、时间、班级、姓名、指导人；（2）设计任务和要求；（3）方案选择与论证；（4）方案的原理框图，总体电路图、布线图以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等；（5）电路调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析；（6）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。4、电子技术课程设计的成绩评定（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。综合评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。5第二部分电子技术课程设计参考课题课题一多路温度巡回检测系统一、课程设计的目的1、掌握温度检测电路设计2、进行信号放大、处理电路设计3、进行显示电路、稳压电路设计与调试二、课程设计的内容及基本要求1、设计内容设计一个能够巡回检测多点温度的电路，具有定点显示和巡回显示回路号和相同回路温度值功能，并且具有温度超限报警功能。2、基本要求（1）温度检测点8个；（2）温度检测范围：-10℃～80℃；（3）检测误差±0.1℃；（4）采用LED数码显示，显示位数321位；（5）能自动巡回检测各点，每点观察时间至少5秒，并且可调；（6）能人工控制通道转换和显示通道号及相应温度值；（7）具有超限报警功能（﹥80℃，﹤-10℃）和报警显示功能；三、课程设计步骤1、根据设计任务要求，收集查阅相关技术文献；2、设计方案的论证与比较；3、确定总体设计方案，画出总体电路原理框图；4、单元电路设计及相关参数计算；5、选择元器件；6、绘出总体设计电路原理图；7、组装调试，根据调试中出现的问题，修改或完善设计方案；8、改进电路或更换元器件，做进一步调试；9、根据实验结果，画出详细的总体设计电路原理图；10、编写完整的课程设计说明书。四、主要技术关键的分析、解决、方案比较1、多点温度巡回检测系统原理如图1.16图1.1多点温度巡回检测系统原理图整个电路由五部分组成：（1）温度传感放大部分;（2）多路选择及控制部分；（3）超限比较报警部分；（4）稳压电源部分；（5）A/D转换和数字显示部分；2、各部分参考电路（1）温度传感放大部分；①图1.2为采用单运放的温度传感放大电路图1.2采用单运放的温度传感放大电路②图1.3为采用多运放的温度传感放大电路7图1.3采用多运放的温度传感放大电路（2）多路选择及控制部分多路选择及控制部分如图1.4所示图1.4多路选择及控制部分（3）超限比较报警部分:图1.5超限比较报警部分电路(4)稳压电源部分：Y8图1.6稳压电源部分电路图（5）A/D转换和数字显示部分：此部分内容请见教材《数字电子技术基础》（清华4版），第151—157页和480—452页以及本节的第4项主要器件简介部分。3、调试步骤按上述五部分设计电路，计算并选择元器件之后，按电路进行搭接，搭接完毕要进行复查。特别要注意是否有短路现象，各元器件的电源引脚和地（GND）引脚是否有错接和漏接之处，确信检查无误后方可调试。（1）单元电路调试单元电路调试要分部分调试，将各部分之间的信号连线断开。调试时应先调试各部分电路，不要进行整体综合调试。分部分调试可以将故障局限于一个小的范围内，有利于查找和排除故障。将各部分进行调试时一定按照各部分的功能及指标要求进行调试，逐步排除故障，首先调试电源，然后再调试其他部分。（2）CAD7107调试①零读数测试将Vin+与Vin-短接，读数为“000”。②“1000”读数检查将Vin+与Vref（36脚）短接，读数为“1000±1”。③“-1888”读数检查将TEST（37脚）与V+短接读数为“-1888”。④负号与溢出功能检查将Vin+与-5V短接，千位应显示“-1”，其余各位都不亮灯。（3）综合调试各单元电路调试完毕后，将各部分之间的信号线连接好，再进行综合调试。综合调试是电路的整体功能调试。给温度传感器（AD590）加温或降温（相当于改变VT）。这时七段LED显示器的显示值应发生变化。在改变设定值（VG)使报警指示发光二极管（LED）发光。这说明总体电路可以工作了。至于显示的数值是否准确，是否准确地在给定温度点上报警，还有待于在定标工作中进行最后的标定。（4）定标将温度传感器（AD590）置于标准温度（0℃）温度场中，观察显示数值，待显示数值稳定不变时，如果显示不是0℃调整相应的电位器使显示为0℃。同理，将温度传感器（AD590）置于标准的一百度（100℃）温度场中，待显示数值稳定不变时，如果显示数值不是100℃调整相应的电位器使显示数值为100℃。至此，定标可以认为定标结束。因为传感器和放大器