电子技术课程设计任务书(2022级).docx

电子技术课程设计任务书(2022级) 二一二二一三学年第二学期 信息科学与工程学院 课程设计计划书 班级：自动化2022级1班、卓越班课程名称：电子技术课程设计 学时学分： 1 周1 学分 指导教师：吴建国 二一三年六月十七日 一、课程设计目的： 综合运用电子技术课程知识，利用半导体器件、集成电路设计实现一些电子电路，以复习巩固课堂所学的理论知识，提高电子器件实现系统、绘制系统电路图的能力，为实际应用奠定一定的基础。 本次课程设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以发挥自己的创造性而有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。 二、课程设计时间安排： 第一天：教师布置设计任务，讲解设计要求，提示设计要点。 第二四天：查阅资料（在图书馆或上网），提出设计方案。 第三八天：画出详细设计图（电路图），得出实验结果并写出设计报告。 三、课程设计内容及要求： 题目一音乐彩灯控制器 题目二温度测量与控制器 题目三音响放大器的设计 题目四直流稳压电源的设计 题目五智力竞赛抢答器的设计 题目六多功能数字钟的设计 四设计流程： 1选题并由指导教师简要讲解题目； 2分析题意并查阅资料； 3初步确定设计方案并进行必要计算； 4进行适当修改、并由指导老师简单答疑； 5编写设计说明书； 6上交设计说明书； 7由指导教师给出总成绩。 五设计论文要求： 1内容要求： 说明设计题目及要求。 剖析题目并提出设计构想。 提出设计实现方案。 根据确定的设计方案进行细致构思和实现。画出总体原理图。 对总体原理图进行深入剖析及定量计算，详尽说明各部分电路的原理并求出必要的参数值。 2格式要求： 设计报告字数应在3000字以上。设计报告格式见附件1和附件2。 六参考文献： 1谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 华中科技大学出版社.2022.8 2高吉祥电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2022.2 3王静波等电子技术实验与课程设计指导电子工业出版社.2022.11 4崔瑞雪等电子技术动手实践北京航空航天大学出版社.2022.6 5陆坤等. 电子技术设计. 电子工业出版社.2022.5 6马建国. 电子系统设计. 高等教育出版社.2022.3 七评分标准： 电子技术课程设计是一门单列的课程，成绩要单独记入，所以希望同学们能引起重视，把课程设计做好。 1设计方案新颖，有独到之处，且可实现性强； 2逻辑严密，分析透彻，计算到位。 3实验过程中认真投入，对老师提问的问题能够流利回答。 4最后验证效果良好。 5提交课程设计报告，设计报告内容包括设计任务，设计要求，硬件设计。编写完整、条理分明、排版工整、符合格式要求。 6即使是同一组同学，设计说明书也要求自己独立完成，不允许抄袭。 附件1：设计报告格式（封面） 电子技术课程设计 题目名称： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 附件2：设计报告格式正文目录 电子技术课程设计正文目录 一设计题目： 二设计任务和要求： 三题目分析或内容摘要： 四整体构思或方案选择： 五具体实现：画出总体方框图和原理图、说明电路的工作原理。原理图可以电脑画，也可以手画，但必须规整。（也可以把原理图放在附录中） 六各部分定性说明以及定量计算：电路设计、参数计算、元器件的选择；指标参数误差计算及参数调整元器件；清单表。 七设计收获、体会和建议： 八参考文献： 附件3：设计题目 题目一音乐彩灯控制器 声控音乐彩灯是音乐声响与彩灯灯光的相互组合，使音乐的旋律伴以亮度、颜色和图案不断变换的灯光，使人的视觉和听觉结合在一起获得综合的艺术享受。 1.设计任务和要求 (1) 任务 设计一种组合式彩灯控制电路，该电路由三路不同控制方法的彩灯所组成，采用不同颜色的发光二极管作设计实验。 (2) 要求 第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。 第二路按音量的强弱（信号幅度大小）控制彩灯。强音时，灯的亮度加大，且灯被点亮的数目增多。 第三路按音调高低（信号频率高低）控制彩灯。低音时，某一部分灯点亮；高音时，另一部分灯点亮。 2.总体方案设计 (1) 设计思路 根据课题要求，本控制器可分别用三部分电路实现。 音乐的节奏往往由乐队的鼓点来体现，实质上它是具有一定时间间隔的节拍脉冲信号。因此，可采用计数、译码驱动电路构成节拍脉冲信号发生器（或称时间顺序控制器），使相应的彩灯按节奏点亮和熄灭。 为实现声音信号强弱的控制，应该将声音信号变成电信号，经过放大、整流滤波，以信号的平均值驱动彩灯发亮。信号强，则灯的亮度大，且点亮灯的数目增多。 为实现高、低音（不同频率信号）对彩灯的控制，采用高、低通有源滤波电路。低通滤波器限制高音频信号通过，而高通滤波器限制低音频信号通过，分频段输出信号，经过放大驱动相应的发光二极管点亮。 (2) 控制器原理框图 采用运算放大器或555定时器构成多谐振荡器，产生矩形波信号作为计数器的时钟脉冲。 计数器输出经译码器可得多路译码输出信号，再通过驱动器使相应的彩灯点亮。 采用动圈式话筒或者扬声器，将声响信号变成电信号输出，并经放大器将其放大。由于音频信号的频率高于发光元件的响应频率，为使发光元件有适当的显示时间，可加入延时电路，减少发光元件闪烁现象。 人耳听觉范围的信号频率在20Hz-20kHz ，为简单起见，可将音频信号分成两个不同频段，分别用低、高通滤波器来区分这两段频率信号，然后经驱动电路使音响放大器的设计。 控制器原理图 题目二 温度测量与控制器 1. 设计任务和要求 在工农业生产或科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动地控制、调节该系统的温度。下面设计并制作对某一系统的温度进行测量与控制的电路。电路要求为： 被测温度和控制温度均可数字显示。 测量温度范围为C 0?C 120?，精度为C 0.5±?。 控制温度连续可调，精度为C 1±?。 温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 2. 总体方案设计 (1) 设计思路 对温度进行测量、控制并显示，首先必须将温度（非电量）转换成电量，可采用温度传感器，将温度变化转成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D 转换器变成 数字信号，然后进行译码显示。 恒温控制，将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压REF V ，用实际测量值 I V 与REF V 进行比较，比较结果（输出状态）自动地控制、调节系统温度。 报警部分，设定被控温度对应的最大允许值为max T ，当系统实际温度达到此对应值max V 时，产生报警信号。 温度显示部分，采用转换开关控制，可分别显示系统控制温度对应值REF V 和报警温度对应值max V 。 (2) 原理框图 在图1所示框图中： 图1 设计思路原理框图 传感器可采用铂电阻、精密电阻和电位器P1R 组成测量电桥，如图2所示，电桥的输出电压作为运放构成的差动放大器的双端输入信号，将信号放大后由低通滤波器将高频信号滤除。 图2 设计思路电路图 在C 0?时，调节W1R ，使显示器显示C 0?。在C 50?时，调节放大器的增益（调电位器P2R ），使显示器显示C 50?。注意放大器的输出电压不允许大于A/D 转换器的最大 输入的电压值。 被测温度信号电压加于比较1与控制温度电压REF V 进行比较，比较结果通过调温控制电路控制执行机构的相应动作，使被控系统升温或降温。 当控制电路出现故障使温度失控时，使被控系统温度达到允许最高温度对应值 max V ，用声、光报警电路发出警报，值班人员将采取相应的紧急措施。 开关S 1 可分别监测系统温度、控制温度电压REF V 和报警温度电压max V ，通过A/D 转换器将模拟量转换成数字量，显示器显示出相应的温度数值。 题目三 音响放大器的设计 方案要求：在所设计的音响放大器中，应具有话筒扩音、音调控制、音量控制、电子混响、卡拉OK 伴唱等功能。 要求了解集成功率放大器内部电路工作原理，掌握音响放大器的设计方法以及主要性能参数的测试。并能通过查阅必要的资料来选择元器件。 1给定条件 (1) 具有对话筒与录音机输出信号进行扩音、音调控制、卡拉OK 伴唱等功能。 (2) 主要技术指标：额定功率O W P 1（>。（为了保证设计内容的多样性，技术指标部分可另取值）。 (3) 主要器件：CC V =+9V ；话筒（低阻20）电子混响模块一个；集成功放LA4102一只；集成运放LM324一只（或A741 3只）；W 8/2负载电阻L R 一只；W 8/4扬声器一只。 2工作原理 该设计中话筒扩音和混合放大级是利用运算放大器所构成的放大电路，可分别实现话音放大和录音机信号放大，也可进行信号混合放大。通过对电子混响延时器作用的了解，对其滤波、采样、存储、转换、延时输出等各环节作用有所认识。音调控制器由运算放大器和电阻、电容所构成，主要是用来控制和调节音响放大器的幅频特性，它的低通滤波器和高通滤波器电路可对低音频和高音频进行提升和衰减，该电路元件少，调节方便，应用较广。功率放大电路主要采用的是集成 的音频功放，通过了解集成功率放大器的内部电路结构和工作原理，便可掌握其外围电路的参数设计。 题目四直流稳压电源的设计 方案要求：查阅教材相关内容及有关资料，设计由分立元件组成的串联反馈式稳压电源和集成稳压电源。 要求理解稳压电路原理，掌握变压、整流、滤波、稳压、保护及输出电流扩展等电路的设计方法，了解主要指标的测试技术。 1给定条件 (1) 采用可调式三端稳压器组成稳压电源，输出电压为312V，输出电流为800mA。稳压系数小于3?10-3，纹波电压小于5mV，输出电阻小于0.15，交流电压为220V±22V。要求带过流保护。 (2) 采用三端固定稳压集成块（W78XX，1A）组成稳压电源，输出电压为6V、 12V，输出电流为1.5A。稳压系数小于3?10-3，纹波电压小于5 mV，输出电阻小于 0.15，交流电压为220V±22V。输出电流需扩展并带过流保护。 2工作原理 直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成，各部分电路的作用如下： (1) 电源变压器 U变换成整流滤波电路所需要的交流电源变压器的作用是将电网220V的交流电压 1 U。 电压 2 (2) 整流滤波电路 U变成脉动的直流电压。 利用四只整流二极管组成单相桥式整流电路，将交流电压 2 U。 再经滤波电容C滤除纹波，输出直流电压 I (3) 稳压电路 调整管与负载电阻相串联，组成串联式稳压电路；或采用集成稳压块组成稳压电路。电路输出稳定的直流电压。 题目五智力竞赛抢答器的设计 设计8路智力竞赛计时抢答器，具体要求如下： 1当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响。此时，抢答器不在接受其他输入信号； 2具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100秒（显示为0 99），时间显示采用倒计时方式，当达到限定时间时，发出声响以示警告； 3画出完整的电路原理图。 题目六低频数字频率计的设计 1测量信号范围：方波、正弦波；幅度：0.55V；频率：1999Hz。 2最大读数：9999Hz，用4个数码管显示，闸门信号的采样时间为1S、0.1S、0.01S、0.001S四个档位，用一个开关切换量程。 3频率测量响应时间不大于12S。 4电路具有启、停控制，用于启动和停止频率的连续显示，停止时对计数器清零。 5用中、小规模集成电路设计数字频率计电路，画出单元电路图、整机逻辑框图和逻辑电路图。