集美大学第七届电子设计制作大赛

集美大学第九届电子设计制作大赛制作类题目A、555用作D类功率放大器B、带照明自动搜索调频收音机C、直流稳压充电电源D、发光数字显示牌E、红外发射接收电路F、SNAKE电路设计★（考虑到不同层次的同学，制作类的电路有简单和复杂，以上题目按电路的复杂、制作和调试的难易排序，每题有各自的难度系数，参赛者可以根据自己的水平选择题目，最终得分=难度系数*作品评分+报告得分）制作类电路图请查看电子技术协会网址：《555用作D类功率放大器电路》1、555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如左图所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为(2VCC)/3和VCC/3。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平(2VCC)/3时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于VCC/3时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。/RD是复位端（4脚），当/RD＝0，555输出低电平。平时RD端开路或接VCC。VC是控制电压端（5脚），平时输出(2VCC)/3作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。B《带照明的自动搜索调频收音机》x088芯片由混频电路、本振、中频放大和滤波、鉴频、静躁电路等组成，还专门设有搜索调谐、信号检测和频率锁定电路。天线信号由图2的11脚送入混频电路，与本振信号混频后，经过中频滤波器取出中频信号送入限幅电路，然后由鉴频器从中频信号中解调出音频信号，通过静躁开关从第2脚输出。由鉴频器解调出相应的音频信号后，经过环路放大器送到本机振荡电路中的变容二极管上，对本振频率进行频率调制。自动搜索电路由内部RS触发器，受控恒流源等组成，当搜索按钮被按下后，受触发器控制的恒流源对并接在复位按钮上的104电容充电，该电容的调谐电压不断上升，再加到变容二极管上，使本振频率改变而进行调谐。当收到广播节目时，受触发器控制的恒流源停止对该电容充电，而受音频控制的恒流源开始对该电容充电，进行AFC控制，锁住正在收听的广播节目。若按下复位按钮，则该104电容两端电压被放掉，本振频率回到最低频率。在本电路中，使用到了变容二极管，它是一种特殊的二极管。它的PN结电容随着PN结上的反向电压变化而变化。偏压增大，PN结变厚，PN结电容变小，偏压降低，PN结变薄，则PN结电容增大。因此，改变PN结上的偏压，就可以改变PN结上的电容。本电路种变容二极管接在本机振荡电路上，就可以改变振荡频率。中频滤波器滤波环路放大器相移鉴频器自动搜索静躁信号检测实际电路：X088芯片第1脚所接的电容是静躁控制电路的输出电容；第2脚是音频信号输出端；第3脚是外接环路滤波电容；第6脚所接是中频反馈电容；第7脚是低通电容；第8脚是中频输出端；第9脚是中频输入端；第10脚所接电容是中频限幅放大器的低通电容；第12脚所接电容是射频输入级的交流旁路电容；第15脚是搜索输入端，外接的鉴频电容，它与芯片内部电路一起构成对中频信号90°的移相网络。第16脚是电调谐AFC输出端，也是调谐复位端，所接电容是调谐电压保持电容。C10是调谐电压的隔直电容。电台信号通过C5送入X088芯片的第11脚，电路的频率由L3、D1、C10等决定。混频后产生的70KHz的中频信号经过芯片内部的中频放大器、限幅器、滤波器、鉴频器后变为音频信号，由第2脚输出，经过R1、C13组成的去加重网络送到音量电位器，再通过C14送到三极管V1、V2组成的低频放大电路进行放大，推动耳机发声。耳机线兼做天线。色码电感L1、L2是为了防止天线信号被耳机旁路而设置的。C16是电源滤波电容。SB3是照明按钮开关。RP是带开关的电位器。C《直流稳压充电电源》串联稳压电路变压器T及二极管V1～V4，电容C1构成典型全波整流电容滤波电路，后面电路若去掉R1及LED1，则是典型的串联稳压电路（参见《模拟电子技术基础》童诗白主编，及《电工技术与电子技术》王鸿明等编，高等教育出版社出版）。其中LED2兼做电源指示及稳压管作用，当流经该发光二极管的电流变化不大时其正向压降较为稳定（约为1.9V左右，但也会因发光管规格的不同而有所不同，对同一种LED则变化不大），因此可作为低电压稳压管来使用。R2及LED1组成简单过载及短路保护电路，LED1兼作过载指示。输出过载（输出电流增大）时R2上压降增大，当增大到一定数值后LED1导通，使调整管V5、V6的基极电流不再增大，限制了输出电流的增加，起到限流保护作用。K1为输出电压选择开关，K2为输出电压极性变换开关。V8、V9、V10及其响应元器件组成三路完全相同的恒流源电路，以V8单元为例，如前所述，LED3在该处兼做稳压及充电指示双重作用，V11可防止电池极性接错。如图可知，通过电阻R8的电流（即输出整流）可近似地表示为：Io=（Uz-Ube）/R8其中，Io——输出电流；Ube——T4的基极和发射极间的压降，一定条件下是常数（约0.7V）；Uz——LED3上的正向压降，取1.9V。由公式可见Io主要取决于Uz的稳定性，而与负载无关，实现恒流特性。由上式可知，改变R8即可调节输出电流，因此本产品也可改为大电流快速充电（但大电流充电影响电池寿命），或减小电流即可对7号电池充电。当增大输出电流时可在V8的C-E极之间并接一电阻（电阻值约数十欧）以减小V8的功耗。D《发光数字显示牌》•J1以及J2是两个9位微型数码拨动开关，设置时，每个开关每次只能接通其中1位（1~9），其余断开。当1~9全部断开时表示为“0”。例如，若要两个数码管n1、n2显示“09”，则J1、J2的接通状态为：J1—未接，J2—第9位接通；其余的设置方法相同。n1、n2为1.5英寸高亮度共阴数码管，依次与J1~J2对应。•U1、U2为四输入或门IC4072，构成十进制数—BCD码编码器。U8为BCD—7段译码显示驱动器，驱动数码管n1、n2。U7为555电路构成的约1KHz的多谐振荡器，送U6组成的2进制脉冲分配计数器计数。通电后，C3、R3使U6复位。U6根据555送来的技术脉冲进行计数，Q0~Q9依次呈现高电平，在这里我们只用到了Q0、Q1和Q2，当Q2为“1”电平时，U6被复位，完成一个计数周期。下面以n1、n2显示“09”为例，说明其工作原理。•当计数至U6的Q0=“1”时，驱动三极管Q1饱和，相当于把数码管n2的公共端接地，即选通数码管n2，与此同时，Q1=“1”，经过D2、J2，再经过U1、U2编码，U8的DCBA=1001，译码后驱动n2显示9；当U6的Q1=“1”时，三极管Q2导通，n1的公共端接地，同时经D1、J1，再经U1、U2编码成DCBA=0000，U8译码驱动n1显示0。同理可以显示其他组合数字“00”~“99”。由于n1、n2是依次轮流显示的，且变换频率为1KHz，而根据人眼的视觉特性(10-20Hz可以看出闪烁)，看起来就是同时显示的。甚至可以在原图的基础上扩展成可以支持更多位显示的电路。•RJ为排阻，也可用单个的电阻替代。E《红外发射与接收电路》下图中LM567的5、6脚需对调改为电解电容改为电解电容•555红外遥控开关电路•如上图所示，遥控开关包括红外光发射器和红外接收译码器。•555和R1、RP、C1组成无稳态多谐振荡器，振荡频率f=1.44/（R+RP）C1，图示参数给出的频率范围为1KHz~20KHz，可通过调节RP来选定。只要按下AN开关，则发出一串红外光脉冲波。R2是保护红外发光管的限流电阻。•接收译码电路由红外接收放大器、音频译码电路和声控执行电路组成。接收红外二极管应采用与红外发射管配对的管，在收到红外光脉冲后，接收管D1的两极间电阻作与频率相应的变化，由光信号转化为电信号，经VT1和IC1放大。音频译码器采用锁相环音频译码集成块LM567，他要求可靠解码时的输入信号不小于25mV，因为接收到的光电信号随距离的加大减弱，故中间加了一级高增益功效LM386。LM567的中心频率由接在5、6脚的R5、C7决定，即f0=1/1.1R5C7。调节发射器的RP，使收、发的中心频率一致时LM567的8脚的由高电平转呈低电平，经微分加至IC3。IC3接成双稳态模式，受负脉冲触发，状态就翻转一次，输出呈高电平，VT2导通，LED发光。实现红外遥控。LM567是一片锁相环电路，采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，f2≈1/1.1RC。其①、②脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。③脚是输入端，要求输入信号≥25mV。⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75～9V，工作频率从直流到500kHz，静态工作电流约8mA。LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。在本电路中我们仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。F《SNAKE电路设计》说明：用一个7段LED做显示，模拟蛇的爬行。通过开始键控制蛇的爬/停，通过方向键控制蛇的爬行方向要求：只能采用数字电路设计，不得使用单片机。电路芯片采用越少越好，而且尽量不要出现毛刺。按下S1键（开始键），蛇开始顺时针移动（如显示状态图）。按下S2键（方向键），切换蛇的移动方向，使蛇在原位朝逆方向移动。蛇每步的时间控制在0.2s~1s，时钟由555电路产生。先在软件上仿真通过，再实际测试。设计报告要求详细说明设计原理。参赛注意事项：1.比赛时间为4月28号——5月3号5月3号晚上应交齐作品以及相应的两份报告，逾期作废2.由于今年五一只放3天，所以4月28号至4月30号这四天时间，工艺实习室只在晚上开放，而五一放假期间工艺实习室全天开放具体时间为：早上8：30——11：30下午14：30——17：30晚上19：30——21：00（4月28号至4月30号工艺实习室晚上开放时间同上）3.鼓励用PCB制版4.比赛期间用到的器材工具可向电协借用，但是借用需登记，并需及时归还5.比赛期间需遵守比赛的各项规定，需服从值班人员安排6.评奖分为设计类、制作类独立评奖，其中大一与大二也分开评奖。获奖的队员由协会统一颁发荣誉证书，并给于一定的奖励：一等奖：一名，奖金100元二等奖：两名，奖金80元三等奖：三名，奖金50元优秀奖：五名，无奖金（*）7.F组的参赛队员应于周三晚上值班结束前把各自的设计方案交给值班人员，设计方案应包括原理图，器件清单，我们将会派人购买，并于周四晚上分发器件，不再另行通知