实训课程设计

秒速十一选五_[官网首页]TianjinUniVersity 业:通信工程班级学号: 学生姓名: 指导教师: 二九年 六月 电子工程学院 通信0701 学生课程设计课题:一、5V 直流稳压电源,波形发生电路的设计;二、红外线 数字转速表;三、8 路抢答器 一、课程设计工作日自 2009 日至2009 二、同组学生三、课程设计任务要求: 第一周:简单电路焊接部分(必选) 5V直流稳压电源; 波形发生电路的设计用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。其中正弦波振荡频率为 160HZ,幅度为 10V;方波频率 与正弦波相同,输出电压幅度为6V;三角波频率与正弦波相同,幅度为4V。 第二、三周:模拟、数字电路焊接部分 第一组:(四选一,抽签) 1、简易频率计 能够测试10-99HZ 方波信号(幅度为3-5V)的频率;要求测量值以2 位8421BCD 码形式输出;系统有复 2、简易电容测试电路能够测0.01F—99F 范围内的电容值,且可以换档操作。用两个数码管作为显示元件,测试时,测试电容 接至测试端自动显示出被测电容值,且响应时间不超过2 3、红外线数字转速表采用红外发光二极管、光敏三极管作为速度检测、转换装置,给出测量脉冲。两位数码管显示转速,每次 测量后要有锁存和清零的功能。设置超速和低速的指示。 4、拔河游戏机 电路使用9 个发光二极管表示拔河的“电子绳”,开机后只有中间一个发亮,此即拔河的中心点。游戏甲乙 双方各持一个按钮,迅速地、不断地按动产生脉冲,谁按得快,亮点向谁移动,每按一次,亮点移动一次。秒速十一选五_[官网首页] 亮点移到任一方终端二极管,这一方就获胜,此时双方按钮均无作用,输出保持,只有复位后使亮点恢复 到中心。由裁判下达比赛开始命令后,甲乙双方才能输入信号,否则输入信号无效。用数码管显示获胜者 的盘数,每次比赛结束自动给获胜方加分。 第二组:(四选一,抽签) 1、简易汽车防盗报警电路 主人开启报警后,允许主人短时间内出和入(10S);在此时间后如有人进入则发出双音频报警信号。主人 通过红外遥控器开启和关闭报警。秒速十一选五_[官网首页] 路抢答器设置 个主持人按钮用来清零。秒速十一选五_[官网首页]主持人清零后,首先抢答人的号码显示出来并保持到主持人再次清零。可设置定时抢答,超出规定时间为无效抢答,只要有人抢答,就发出声、光指示。 3、新型交通灯控制管理器 东西、南北两个方向的信号灯必须交替工作;显示采用LED 光柱或数码管倒计时的方式。秒速十一选五_[官网首页]遇有紧急情况可 人为将两个方向都置为红灯。 4、乒乓球比赛游戏机 甲乙双方参赛,另有一裁判。用8 个LED 排成一条直线,以中心为界,两边各代表参赛双方的位置,其中 一只点亮 LED 指示球的当前位置,点亮的 LED 依次从左到右,或从右到左,其移动速度应该能够调节。 当“球”(点亮的那只LED)移动到某方的最后一位时,参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮,表 示启动球拍击球,若击中则球向相反方向移动,若未击中,球掉出桌外,则对方得一分。设置自动计分电 路,甲乙双方各用两位数码管显示计分,每计满11 分为1 局。秒速十一选五_[官网首页]甲乙双方各设一个放光二极管表示拥有发球 权,每隔2 次自动交换发球权,拥有发球权的一方发球才有效。 四、设计报告内容要求:(每组1 1、题目4、电路仿真 7、总体电路图 10、总结(每人一份) 2、主要技术指标 5、系统组成框 8、调试过程及测试结果11、参考文献 3、方案论证及选择 6、单元电路设 9、主要元件清单指导教师签字: 教研室主任签字: 5V直流稳压电源 14个人总结 一、1.5V直流稳压电源 题目:5V直流稳压电源 主要技术指标:将220V交流电压变为稳定5V 直流。 方案论证及选择:要得到稳定的5V直流电压,首先我们 应该将220V50Hz 的交流电压通过变压器将其变为较低的交 流电压。秒速十一选五_[官网首页]然后通过整流桥使其变为直流电压,再利用电容的 滤波作用将其变为稳定的直流电压,最后我们选择7805 芯片 得到要求的5V 直流稳压输出。秒速十一选五_[官网首页] 单元电路设计及说明:首先,我们将220V交流电压通过电 源变压器,它的作用是将交流电网电压变成整流要求的交流电压。整 流桥的作用是完成交直流电压的转换。由于电抗元件在电路中有储能 作用,并联的电容在电源供给的电压升高时,能把部分能量存储起来, 而当电源电压降低时,就把电场能量释放出来,使负载电压比较平滑, 即电容具有平波的作用,使电路中的12V 直流电压变得更加稳定。 220V 交流电 12V交流电 变压器整流桥 12V 直流电 滤波电容稳定 12V 流电压5V 稳定直流 电压 7805 稳压模块 7805集成稳压块可以很方便的将较高的直流电压变为稳定的5V 电压 输出,并且电流可达到2A。秒速十一选五_[官网首页] 调试过程及测试结果:220V市电经过变压器整流桥有12V 的直流输出,经过C1, C2 等电容的充放电对输出电压整形,然后通 过7805 稳压有5V 的直流电压输出。 100uf电容1 47uf电容1 100nf电容2 LM7805芯片一片。 总结:通过对5V直流稳压电源的设计和制作让我们深刻理解 了整流电路及滤波电路的原理及应用,做到了理论与实际相结合。 主要技术指标:用集成运放设计正弦波、方波、三角波发生电路,其中正弦波振荡频率为160HZ,幅度为10V。方波频率与正弦 波相同,输出电压幅度为6V。三角波频率与正弦波相同,幅度为4V。 方案论证及选择:首先利用RC正弦波电路产生正弦波,然后 利用电压比较器以及两个背靠背的双向稳压管组成方波产生电路,然 5V 直流稳压电源设计电 后利用积分电路产生三角波。RC正弦波产生电路是由选频网络和放 大电路构成。 选频网络:振荡频率f= RC =160,取R=R1=R2=10k,则有C1=C2=0.1uf。放大电路部分:根据振荡电路的振荡条件 R7=5.1kΩ,R10=6.8kΩ,稳压管D5D7选用6V, 正弦波频率:171.2Hz 幅度:10.2V Vp-p:约为20.4V 单元电路设计及说明:正弦波信号发生电路是由选频网络和放大器构成,然后由电压比较器以及两个背靠背的双向稳压管组成方 波产生电路,再通过积分电路使方波变为三角波,实现三种波形的输 总体电路图:正弦波信 号发生器 方波信号 发生器 三角波信 号发生器 方波 频率:171.2Hz 幅度:6V Vp-p:约为12V 三角波 频率:171.2Hz 幅度:3.2V Vp-p:约为6.4V 调试过程及测试结果:正弦波幅值输出为稳定的20.4V,方波幅值为12V,三角波幅值输出为6.4V,且三种波形均无失真,波形 良好。三角波的幅值有偏差的原因是没有6V 稳压管,而我们选用的 是6.2V 的稳压管。 波形发生电路设计 10 主要元件清单:10k电阻3 6.8k电阻1 5.1k电阻2 20k电阻1 15k电阻1 50k电位器1 6.2V稳压管2 UA741运放芯片3 总结:对于整个波形发生电路设计的过程,我们将其分为三个部分:首先设计的是正弦波信号发生电路,其次在正弦波的基础上设 计焊接方波信号发生电路,最后通过积分电路产生三角波信号,从而 实现设计要求。我们在仿真的时候出现过一些问题,比如电源电压的 大小会影响波形的输出情况,波形会出现一些失真,输出电压幅值不 正确等。在焊接后的调试过程中也曾困难重重,方波输出幅值不正确, 三角波失真问题严重。但是在不断的改进设计方案以及反复调试之 后,我们终于实现了三种波形的完好输出,且输出波形状态良好。 参考文献:《电子技术基础-模拟部分》第五版主编 康华光。 11 二、红外线数字转速表 主要技术指标:采用红外发光二极管、光敏三极管作为速度检测、转换装置,给出测量脉冲。两位数码管显示转速,每次测量后 要有锁存和清零的功能。设置超速和低速的指示。 方案论证及选择:将直射式探头红外发光管和受光管安装在被测物体的两边,发光管射出的光线直接照射到受光管上。当被测物 体移动时,会阻挡光线,从而产生计数信号。分别使用32768 及4060和4020 两个分频器来产生1HZ 的秒脉冲信号。通过这个一秒 的秒脉冲信号来控制复位和锁存,该1 秒的脉宽就是转速表的取样时 间,也就是计数控制输入信号。它同时能够帮助实现电路的锁存功能, 该秒脉冲信号通过微分电路产生脉宽很窄的复位信号,实现在一秒后 对计数器清零,电路可以实现自动锁存和清零。计数器选择了双十进 制同步计数器4518,七段显示译码器选择带有锁存功能的4511,显 示部分选择使用共阴数码管。 单元电路设计及说明:秒脉冲电路 一秒脉宽电路 计数锁存译码 低速显示 高速显示 计数控制门 显示 红外发射接收电 12计数译码显示部分:用4518 双十进制同步计数器计数,实现个 位到十位的进位,用个位的最高位接在十位的使能端,将十位的时钟 脉冲端接地,个位的时钟脉冲端接入计数信号,同时利用它的复位端 来实现整个电路的复位功能。译码驱动选用4511,最主要是利用其 高电平锁存功能。 秒脉冲产生电路:用32768Hz 的晶振先通过4060 十分频产生 32.05Hz 的脉冲信号,再通过4020 分频产生1秒的秒脉冲信号。 高速显示电路:高速指标设在80,速度大于或等于80r/s 即为 高速,在十位最高位接一个电阻和一个发光二极管,组成高速显示电 路,只要速度超过80,十位最高位就都为1,这样这个发光二极管就 会亮,表明已经超速。低速显示电路:低速指标设在10,速度小于 或等于10r/s 即为低速,用四个反相器三个与门实现低速的显示。令 十位上的数为abcd,只要转速不超过10,则十位上的数为0,即 =1,使输出端连接的发光二极管发亮,表示低速。 红外检测电路:红外接收管接收到红外光时通过358 芯片对外 输出高电平,否则输出低电平。接入阻值为5K 的电位器扩展实现了 红外对管之间的距离可调。 总体电路图:红外发射接收电路: 13 DS? LED1 PhotoSen LM358ADDS? LED1 C110uF R1 1M R2 5.1k R3 2k R4 10k GND VCC 5V U3 4511BD_5V U44511BD_5V CKU2 CK1234567 8910 1112 1314 D11N1202C D2 1N1202C 26 U5A4518BD_5V U5B4518BD_5V 15161718192021 2223 33 VCC 25 计数、译码、显示及复位电路: 14 coutcin 调试过程及测试结果:实现测速范围在0到19r/s 之间,通 过输出端的发光二极管来实现高低速的指示,具有锁存和自动清零的 功能。 4511芯片2 4518芯片 4060芯片1 4020芯片1 7408芯片1 4069芯片1 358芯片1 5k电位器1 10uf电容1 20pf电容2 总结:在设计输出1Hz信号的时候我们选择了很多方案,最后 终于调试出最便捷且功能实现最好的方案,或许在现实生活中并不会 用到这些对于我们来说简洁方便的其实很低级不实用的电路,但是至 少我们学会了如何在一些方案中不断探索实验从而找到最合适的那 一个。这个题目也让我们了解接触到红外在现实生活中的应用范围是 时基信号产生电路: 15 如此之广阔。同时也让我们把之前所学习过的数字电路模拟电路的知 识同一些没有接触过的知识结合起来,真正做到了触类旁通、举一反 参考文献:《电子技术基础-数字部分》第五版康华光 主编。 16 题目:8路抢答器 个主持人按钮用来清零。主持人清零后,首先抢答人的号码显示出来并保持到主持人 再次清零。可设置定时抢答,超出规定时间为无效抢答,只要有人抢 答,就发出声、光指示。 方案论证及选择:整个电路由实现抢答功能的主体电路和实现定时、报警的扩展电路构成。接通电源后,首先将主持人开关置于 “清零”端,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器无显示,定时显 示器显示所预置的时间。然后,主持人开关拨到“开始”位置,定时 电路在秒脉冲作用下,计数器开始进行减计数,蜂鸣器发出短暂声音 提示。抢答按钮按下后,优先编码器识别最先抢答编号并进行锁存, 通过译码驱动,在数码管上对优先编号实现光显示。同时,与编码器 相连的控制电路使编码器输入使能无效,进而避免其它抢答信号的输 入,实现优先抢答。抢答成功后,控制电路使定时电路停止工作,定 时数码管显示剩余时间,若在预置时间内没有抢答信号输入,蜂鸣器 发声报警。一轮抢答结束,主持人开关再次置于“清零”端,数码管 清零后开始下一轮抢答。秒脉冲产生电路,我们选择大家熟悉的555 芯片,输出频率为1Hz 的矩形脉冲。计数器选择有预置功能的减计数 器74LS192 实现减计数,锁存器选用74LS279,主要利用其低电平清 零、高电平锁存功能。控制电路由三个与非门、两个非门以及一个四 输入或非门构成。译码驱动选择4511,共阴数码管显示。 17 单元电路设计及说明:抢答电路:当主持人控制开关为闭合状态时,由两个与非门构 成的RS 触发器Q 端置0,使RS 锁存器74LS279 全部清零,此时数码 显示器上显示0。同时,控制电路使编码器74LS148D 0,编码器输入使能有效,输出使能端置零。按动主持人控制开关使它断开,两与非门构成的RS 触发器的Q 端置1,此时,由于74LS148 的输出使能端EO=0,因此U2A 的输出端仍为0,即EI=0,在此期间 只要按动任一抢答按钮,编码器按8421 码输出,经RS 翻转为1,经过与非门U2A输出为1,即EI=1,编码器输入使能无效,停止编码。74LS148D 翻转为0,LED数码管U1 显示最先按 动的对应按钮的编号,实现优先抢答。 定时电路:按下主持人控制开关后,减计数器74LS192 与控制 抢答按钮 主持人控 制开关 优先编码 电路 控制电路 定时电路 显示电路报警电路 秒脉冲产 生电路 显示电路 18 电路相连的LOAD 端、CIR 端置零,使计数器处于置数状态。通过两 个计数器的八个输入数据端预置时间,我们所选择的预制时间为 30s,在D3-D0 端分别置入0011 和0000,此时计数器输出端即为30。 在倒计时电路部分中,由555 芯片构成的多谐振荡器输出一个频率为 1Hz 的矩形脉冲,与计数器计数端相连,开始计数后,计数器进入减 计数状态,按照频率为1Hz 的的速率减计数。 报警电路:由555 构成的多谐振荡器产生频率为1Hz 的矩形波 经三极管构成的推动级输出,使蜂鸣器报警。 总体电路图:U1 CKVCC 5V U2A 74LS00D U3A 74LS04D U4 74LS148D U54511BD_5V U6A4012BD_5V LED1 LED2 U7A 74LS279D U8B74LS279D U9B74LS279D 1516 17 VCC 1819 20 23 24 1k 100Ω 234567810 11 R1 3k 12 14 VCC 5V VCC VCC 5V VCC 28 27 26 25 21 13 2930 31 22优先抢答电路: 19 U1 CKU2 CKVCC 5V U3 4511BD_10V U44511BD_10V U574LS192D U674LS192D U8LMC555CH 25R1 68k R2 15k R3 100 C1 100nF C2 100nF LED1 28 26 27 29 30 VCC 31 33 32 10034 10035 调试过程及测试结果:抢答电路部分实现了优先抢答、自动清零功能,由于芯片管座虚焊问题,造成数码管显示不稳定。定时电 路部分实现了30s 倒计时功能,在报警电路部分,由于没有蜂鸣器, 我们将其换作发光二级管,开始倒计时后,发光二极管闪烁。 定时电路: 20 4511芯片3 4012芯片 74LS04芯片1 74LS00芯片2 74LS279芯片3 74LS192芯片2 74LS148芯片1 555芯片1个 发光二极管3 15k电阻1 3k电阻1 68k电阻1 10k电阻1 100电阻4 1k电阻8 0.1uf电容2 总结:在实训的最后一周时间里,我们继续发挥团结协作精神,在设计初始阶段,翻阅查找了大量资料,在推翻了三个设计方案后, 我们最终确定了电路的设计部分。由于芯片种类有限,在查阅有关芯 片资料之后,我们将所有芯片换作我们所熟知的。在电路焊接、调试 过程中,也出现了很多问题,比方说芯片管脚焊接错误、数码管管脚 对应出错、电路排版等等。最终,在我们不断地修改之后,完成了八 路抢答器的设计、焊接、调试过程。 参考文献:《电子技术基础-数字部分》第五版康华光 主编。

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