《电子课程设计》PPT课件.ppt
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1、电子技术课程设计 授课教师:薛亚茹 姜珊 Tel:89731868(o)(薛亚茹)(姜珊)办公室:地质楼420室课程安排l上课时间:11年12月26日12年1月6日 (节假日除外)l 地点:3-503机房(上机)3-501实验室(调试电路)考勤时间:上午8:0011:30 下午1:303:30IC Technology RevolutionlInvention of the Transistor1947:first point contact transistor at Bell LabsThe First Integrated Circuitl1966:ECL 3-Input gate at
2、 MotorolaHigh Performance Processorsl2001:Intel Pentium Microprocessor42 M transistors,1.5 GHz operationCMOS,Low power20世纪末,电子技术获得了飞速发展。现世纪末,电子技术获得了飞速发展。现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。的提高。电子技术的进步表现在大规模集成电路加电子技术的进步表现在大规模集成电路加工技术,即半导体工艺技术的发展上。工技术,即
3、半导体工艺技术的发展上。表征半导体工艺水平的线宽已经达到表征半导体工艺水平的线宽已经达到65nm,即将,即将到来到来45nm以及将来以及将来32nm等。等。专用集成电路专用集成电路ASIC单片电子系统单片电子系统SoC现代电子设计技术的核心是现代电子设计技术的核心是EDA(ElectronicDesignAutomation)技术,即利用硬件描述语言和)技术,即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。软件来完成对系统硬件功能的实现。FPGA(FieldProgrammableGateArray)和)和CPLD(ComplexProgrammableLogiadevice)的)的
4、应用是应用是EDA技术最典型的诠释。技术最典型的诠释。VHDL或或VerilogHDL硬件描述语言硬件描述语言Altera公司提供的公司提供的EDA集成开发环境集成开发环境QuartusII设计输入设计输入-综合综合-适配适配-时序仿真与功能仿真时序仿真与功能仿真-编编程下载程下载-硬件测试硬件测试课程简介l以学生实践为主,指导教师辅导的方式:由学以学生实践为主,指导教师辅导的方式:由学生独立完成方案设计、仿真、电路原理图绘制、生独立完成方案设计、仿真、电路原理图绘制、印刷电路板(印刷电路板(PCB)制作和设计报告撰写等一)制作和设计报告撰写等一系列任务。具有较强的综合性,可以大大提高系列任务
5、。具有较强的综合性,可以大大提高运用所学理论知识解决实际问题的能力;运用所学理论知识解决实际问题的能力;l主要涉及到的知识:主要涉及到的知识:电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等电子课程设计方法 本课程设计是电路级的设计。数字电路:功能划分-画出真值表-用卡诺图逻辑化简-写布尔表达式-画出逻辑线路图-选择元器件设计电路板-仿真调试-实际电路调试模拟电路:方案论证,确定总体电路原理方框图-单元电路设计,元器件选择-电路的仿真调试-安装调试及测量结果 l采用传统的电子系统设计方法:电子电路的一般设计过程l 设计方案提出;l 方案验证;l 修改;l 实现。有时
6、甚至需要经历多次反复。电子课程设计使用的仿真软件l Multisim 2001;l Protel 99SE;提供16000多个高品质的元器件模拟库,可以实现电路级的仿真。是Protel家族中目前最稳定的版本,功能强大。实现电路设计与制版。电子课程设计一般过程 选题 系统设计 在Multisim2001(或Protel)下仿真 应用Protel绘制电路原理图、制作PCB图(实际电路调试)撰写设计报告课程设计要求l课程设计包括课程设计包括数字电子技术数字电子技术和和模拟电子模拟电子技术技术两方面的题目,每组同学(两方面的题目,每组同学(3人)选做人)选做一个题目,按一个题目,按电子技术课程设计指导
7、书电子技术课程设计指导书要求完成设计任务,并撰写详细的课程设要求完成设计任务,并撰写详细的课程设计总结报告。计总结报告。指导教师将根据学生各个环节的完成情指导教师将根据学生各个环节的完成情况给出评定成绩。况给出评定成绩。说明:元器件需统一购买说明:元器件需统一购买成绩评定:成绩评定:(1)设计方案的正确性与合理性:)设计方案的正确性与合理性:10分分(2)原理图仿真及)原理图仿真及PCB制板:制板:20分分(3)实际动手能力(安装、调试中分析解决问题的)实际动手能力(安装、调试中分析解决问题的能力等):能力等):30分分(4)课设总结报告:)课设总结报告:20分分(5)答辩情况:)答辩情况:2
8、0分分 报告要求:报告要求:1、每人需独立完成一份课设报告书。每人需独立完成一份课设报告书。每每个同学都要侧重完成某一部分内容个同学都要侧重完成某一部分内容(如:(如:原理图设计与原理图设计与multisim仿真、仿真、protel原理原理图设计与图设计与PCB板图、实际电路调试),板图、实际电路调试),最后要在报告中体现(如:附上自己对最后要在报告中体现(如:附上自己对课设的体会收获。)课设的体会收获。)2、设计报告书写格式、设计报告书写格式l选题介绍和设计系统实现的功能选题介绍和设计系统实现的功能l系统设计结构框图及原理系统设计结构框图及原理l采用芯片简介采用芯片简介l设计的完整电路以及仿
9、真结果设计的完整电路以及仿真结果lProtel绘制的电路原理图绘制的电路原理图l制作的制作的PCB电路板图电路板图l实际电路调试结果分析实际电路调试结果分析l课程设计过程心得体会(做了哪些工作、学到了课程设计过程心得体会(做了哪些工作、学到了什么东西、遇到的难题及解决方法等)什么东西、遇到的难题及解决方法等)题目一题目一 波形发生器波形发生器要求设计一个正弦波要求设计一个正弦波-方波方波-三角波发生器三角波发生器。设计内容:设计内容:设计原理电路图,分析工作原理,计算元件参数。设计原理电路图,分析工作原理,计算元件参数。1、频率范围:、频率范围:100Hz1KHz;2、频率控制方式:通过改变、
10、频率控制方式:通过改变RC时间常数;时间常数;3、输出电压:正弦波、输出电压:正弦波VP-P 5V;方波;方波VP-P 4V;三角波;三角波VP-P 3V;4、波波形形特特性性:方方波波上上升升时时间间小小于于2 s;三三角角波波非非线线性性失失真真小小于于2%;正弦波谐波失真小于;正弦波谐波失真小于5%。要求记录实验结果,分析波形精度。要求记录实验结果,分析波形精度。题目二题目二 温度监测与控制电路温度监测与控制电路*要求运用双臂电桥、差动集成运放、滞回要求运用双臂电桥、差动集成运放、滞回比较器、继电器等设计温度监测与控制电路。比较器、继电器等设计温度监测与控制电路。设计内容:设计内容:检测
11、电路中用热敏电阻检测电路中用热敏电阻Rt作为测温作为测温元件。电路能实时监控温度,当温度超过设定元件。电路能实时监控温度,当温度超过设定值(如值(如602C)时,能自动停止加热,否则将时,能自动停止加热,否则将开始加热。具有自动指示开始加热。具有自动指示“加热加热”与与“停止停止”功能。功能。(不设计加热电路不设计加热电路)用单片机控制用单片机控制A/D转换和温度显示。转换和温度显示。*题目三题目三 直流稳压电源的设计(仿真)直流稳压电源的设计(仿真)要求设计一个能输出正负要求设计一个能输出正负5V的直流稳压电源。的直流稳压电源。设计内容:设计内容:(1)设计一个能输出正负)设计一个能输出正负
12、5V的直流稳压电源。的直流稳压电源。输入电压为交流输入电压为交流220V,最大输出电流为,最大输出电流为IL=500mA,稳压系数,稳压系数Sr5%,电网电压波动正,电网电压波动正负负10%。(2)测量直流稳压电源的稳压系数;)测量直流稳压电源的稳压系数;(3)测量直流稳压电源的内阻;)测量直流稳压电源的内阻;设计提示:设计提示:设计电路框图如图所示,稳压电路使设计电路框图如图所示,稳压电路使用集成电路用集成电路78057805和和79057905稳压器。稳压器。l测量稳压系数,在负载电流为最大时,分测量稳压系数,在负载电流为最大时,分别测得输入交流比别测得输入交流比220V增大和减小增大和减
13、小10%的输出的输出Vo,并将其中最大一个代入公式,并将其中最大一个代入公式计算计算Sr,当负载不变时,当负载不变时,Sr=VoVI/VIVO。l测量内阻,在输入交流为测量内阻,在输入交流为220V,分别测得,分别测得负载电流为负载电流为0时的时的Vo及负载电流为最大及负载电流为最大值时的值时的IL,则,则ro=VO/IL。题目四题目四 电机转速测量显示器电机转速测量显示器利用开关式霍尔传感器作为转速测量传感器测利用开关式霍尔传感器作为转速测量传感器测量电机转速,并用数码显示器显示出转速值。量电机转速,并用数码显示器显示出转速值。设计内容:设计内容:1、使用开关式霍尔传感器测量转速;、使用开关
14、式霍尔传感器测量转速;2、用、用555定时器构成秒脉冲发生器;定时器构成秒脉冲发生器;3、用三位数码显示器显示转速;、用三位数码显示器显示转速;4、测量误差为、测量误差为1转转。5、手、手动动清零、手清零、手动测动测量。量。题目五题目五 电子秤电子秤*设计要求:设计要求:本课程设计的电子秤,运用金属箔式应变传感器本课程设计的电子秤,运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路,通过精密差动运算放大器放大测构成全桥测量电路,通过精密差动运算放大器放大测量信号。由量信号。由51单片机控制单片机控制A/D转换器把模拟信号转变转换器把模拟信号转变成数字信号,然后把数字信号输送到显示电路中去显成数字信号,然后
15、把数字信号输送到显示电路中去显示出测量结果。示出测量结果。传感器传感器精密差精密差放放ADC0809A/D转换器转换器80318155LED显示器显示器设计的主要内容:设计的主要内容:1.运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路;运用金属箔式应变传感器构成全桥测量电路;常态时应变片阻值为常态时应变片阻值为350,电桥电电桥电源源为为4V;2.设计精密差动运算放大器,放大倍数为设计精密差动运算放大器,放大倍数为24。3.分析电路输出电压和标准重量的线性关系,建立分析电路输出电压和标准重量的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量纲(具体的数学模型,将电压量纲(V)改为重量纲)改为重量纲(g)。4.由
16、由51单片机控制单片机控制A/D转换电路和转换电路和LED显示电路,显示电路,将转换成数字信号的测量结果显示出来。将转换成数字信号的测量结果显示出来。题目六题目六 数字脉冲周期测量仪(仿真)数字脉冲周期测量仪(仿真)可测量的脉冲周期范围为可测量的脉冲周期范围为1-99ms,手动控制测,手动控制测量,用数码显示器显示所测脉冲信号的周期量,用数码显示器显示所测脉冲信号的周期题目七题目七 可预置的定时显示报警系统(仿真)可预置的定时显示报警系统(仿真)要求设计一个可预置定时时间的定时显示报警电要求设计一个可预置定时时间的定时显示报警电路。定时时间可被任意设置,定时时间一到,电路路。定时时间可被任意设
17、置,定时时间一到,电路报警。报警。设计内容:设计内容:1、设计一个可任意预置定时时间(如用拨码开关来、设计一个可任意预置定时时间(如用拨码开关来预置时间,范围:预置时间,范围:1秒秒99秒)的显示报警系统。秒)的显示报警系统。系统能手动清零。系统能手动清零。2、要求电路从预置时间开始倒计时,倒计时至、要求电路从预置时间开始倒计时,倒计时至0秒秒时,电路发出报警。报警声持续时,电路发出报警。报警声持续1S。3、要求显示计时时间。、要求显示计时时间。系统框图系统框图:要求设计一个简易的数字频率计,其信号是给定的比较稳定要求设计一个简易的数字频率计,其信号是给定的比较稳定要求设计一个简易的数字频率计
18、,其信号是给定的比较稳定要求设计一个简易的数字频率计,其信号是给定的比较稳定的脉冲信号。的脉冲信号。的脉冲信号。的脉冲信号。题目八题目八 简易数字频率计设计简易数字频率计设计设计内容:设计内容:1 1、测量信号:方波、测量信号:方波、测量信号:方波、测量信号:方波、正弦波、三角波;、正弦波、三角波;、正弦波、三角波;、正弦波、三角波;2 2、测量频率范围、测量频率范围、测量频率范围、测量频率范围:1Hz9999Hz;:1Hz9999Hz;3 3、显示方式:、显示方式:、显示方式:、显示方式:4 4位十进制数显示位十进制数显示位十进制数显示位十进制数显示;4 4、时基电路由、时基电路由、时基电路
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