課程張巖修改版

1、 指導老師： 曹青松 周繼惠學院： 機電工程學院 專業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班級： 2013-1班 姓名： 張巖 學號： 20130310110113 指導老師： 曹青松 周繼惠 模電： RC橋式正弦波振蕩器 組員： 李雅仙 夏尚 數(shù)電： 多路防盜報警器 組員： 李雅仙 機電學院微電子課程設計 目錄 一、任務書11.1實習性質(zhì)及目的11.2實習主要內(nèi)容11.3設計題目11.4 實習進度或計劃11.5設計說明書包括的主要內(nèi)容21.6考核方法2二、常用元器件及工具32.1電阻器32.1.1定值電阻32.1.2可變電阻42.1.3特殊電阻42.1.4電阻的大小表示52.2電容器52.2.1電容參數(shù)62

2、.2.2電容性質(zhì)72.3二極管72.3.1二極管定義72.3.2二極管特性82.3.3二極管的種類82.4數(shù)字萬用表92.4.1功能檢查92.4.2元件的測量102.4示波器11三、專業(yè)必備軟件123.1 Keil C 軟件123.1.1 Keil C的介紹123.1.2 Keil C 的使用123.2 Proteus 軟件143.2.1Proteus 的介紹143.2.2 Proteus 的使用15四、RC橋式正弦波振蕩器的設計164.1題目要求164.2正弦波振蕩電路164.4芯片的選用174.4.1 LM358174.4.2 LM324174.4.3 OP07184.5調(diào)試結(jié)果194.6

3、總結(jié)19五、多路防盜報警205.1題目要求205.2總方案設計205.3 所有芯片簡介205.3.1光電對管H92B4215.3.2繼電器215.3.3定時器555215.3.4蜂鳴器225.3.5芯片74LS148225.3.6芯片74LS279225.3.7芯片74LS48235.3.8共陰極數(shù)碼管235.4模塊裝置235.4.1光電對管模塊235.4.2 555定時器延時模塊245.4.3繼電器模塊245.5調(diào)試結(jié)果255.6總結(jié)25六、電子市場調(diào)研報告26七、心得與體會27參考文獻28附錄 A ALTIUM DESIGNER工作界面29附錄B RC正弦波振蕩器的波形29附錄C 模電數(shù)電

4、實物圖32一、任務書1.1實習性質(zhì)及目的通過微電子實習教學，使學生對電工和電子的一些相關知識有感性認識，加深電類有關課程的理論知識。并在生產(chǎn)實踐中，激發(fā)學生動手、動腦、勇于創(chuàng)新的積極性，培養(yǎng)學生嚴謹、認真、踏實、勤奮的學習精神和工作作風，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。1.2實習主要內(nèi)容1）熟悉一些電工電子常用元器件及其基本性能；2）掌握相關儀器/工具的使用方法；3）掌握單片機開發(fā)系統(tǒng)（ISP、KEIL C）的使用；4）掌握電子元件的焊接、電氣元件的安裝、連線等基本技能，建立電氣原理圖和電子線路圖的基本概念，熟悉PROTEL軟件的基本使用；5）參觀故障診斷實驗室、調(diào)研長運電子市場、請教學長

5、、查閱相關網(wǎng)站，了解電子類、測控類相關知識，并寫一份調(diào)研報告；6）針對某一常見的測控問題（詳細任務見下頁），設計具體電路，要求實驗室調(diào)試。1.3設計題目微電子實習1.4 實習進度或計劃1）布置任務 0.5天2）熟悉常用元器件 1天3）掌握相關儀器/工具的使用 1天4）掌握單片機開發(fā)系統(tǒng)使用 1.5天5）掌握焊接技術(shù) 1天6）參觀故障診斷實驗室、調(diào)研長運電子市場等，寫參觀筆記/報告 1天7）模擬電路設計及實驗室調(diào)試 4天8）數(shù)字電路設計及實驗室調(diào)試 5天第 1 頁9）答辯 1天1.5設計說明書包括的主要內(nèi)容1）目錄2）設計任務書3）設計題目4）正文按上述實習主要內(nèi)容撰寫(參觀筆記/報告須提供手寫

6、速記材料)5）心得體會6）主要參考文獻1.6考核方法考核根據(jù)學生平時學習態(tài)度（含出勤率）、報告（包括參觀筆記、面包板實物、焊接實物）和答辯(報告答辯、現(xiàn)場調(diào)試等)成績確定。二、常用元器件及工具2.1電阻器電阻器（Resistor）的種類有很多，常用的有繞線電阻、高壓電阻、碳膜電阻等，在日常生活中一般直接稱為電阻。是一個限流元件，將電阻接在電路中后，電阻器的阻值是固定的一般是兩個引腳，它可限制通過它所連支路的電流大小。阻值不能改變的稱為固定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。理想的電阻器是線性的，即通過電阻器的瞬時電流與外加瞬時電壓成正比。用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至

7、兩個可移金屬觸點。觸點位置確定電阻體任一端與觸點間的阻值。阻值不能改變的稱為固 定電阻器。阻值可變的稱為電位器或可變電阻器。我們常用的有定值電阻和可變電阻兩種。圖1即為電阻器。 圖1 電阻器2.1.1定值電阻電阻阻值不變的電阻器 ，定值電阻又簡稱電阻。我們知道導體電阻大小與導體的長度，橫截面面積，材料(就是電阻率:=RS/L,與溫度有關)。所謂定值電阻是指具有一定電阻數(shù)值的電阻器。它是在電子儀器中用得較多的元件。定值電阻的種類很多，而且隨著科學技術(shù)的發(fā)展，新型電阻不斷出現(xiàn)。這里只介紹幾種常見、用得較為普遍的定值電阻。如表1所示定值電阻種類。表1 電阻種類 繞線電阻 RXQ固定式涂料管形線繞電阻

8、 RXQ-T可調(diào)式涂料管形線繞電阻 RXY被釉固定式線繞電阻 非繞線電阻 RS實心碳質(zhì)電阻 RJ金屬膜電阻 RT 碳膜電阻2.1.2可變電阻阻值可以調(diào)整的電阻器（如圖2所示），用于需要調(diào)節(jié)電路電流或需要改變電路阻值的場合?？勺冸娮杵骺梢愿淖冃盘柊l(fā)生器的特性，使燈光變暗，啟動電動機或控制它的轉(zhuǎn)速。根據(jù)用途的不同，可變電阻器的電阻材料可以是金屬絲、金屬片、碳膜或?qū)щ娨?。對于一般大小的電流，常用金屬型的可變電阻器。在電流很小的情況下，則使用碳膜型。當電流很大時，電解型最適用；這種可變電阻器的電極都浸在導電液中。電勢計是可變電阻器的特殊形式，它使未知電壓或未知電勢相平衡，從而測出未知電壓或未知電勢差的

9、大小。更為常用的電勢器只不過是一個有兩個固定接頭的電阻器，第三個接頭連到一個可調(diào)的電刷上。電位器的另一個用途是再音響設備中用作音響控制。 圖2 可變電阻從圖上可以看出可變電阻一般有三個引腳，其中兩個引腳之間為固定阻值RAB，該值為電位器的標稱阻值，另外一個引腳連接一個滑動片，通過移動滑動片來改變RAC和RBC的阻值?？勺冸娮杵靼粗谱鞑牧峡煞譃槟な娇勺冸娮杵骱途€繞式可變電阻器?？勺冸娮枋紫仁且环N電阻，它在電子電路中可以起電阻的作用，它與一般電阻的不同之處是它的阻值可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，在一些要求電阻值變動而又不常變動的場合，可使用可變電阻。可變電阻由于結(jié)構(gòu)和使用的原因，故障發(fā)生率明顯高于普通

10、電阻?？勺冸娮杵魍ǔＳ糜谛⌒盘栯娐分校陔娮庸芊糯笃鞯壬贁?shù)場合也使用大信號可變電阻。2.1.3特殊電阻 1.保險電阻 保險電阻又稱熔斷電阻器（如圖3所示），在正常情況下起著電阻和保險絲的雙重作用，當電路出現(xiàn)故障而使其功率超過額定功率時，它會像保險絲一樣熔斷使連接電路斷開。保險絲電阻一般電阻值都小(0.3310K)，功率也較小。保險絲電阻器常用型號有：RF10型、RF111-5 保險絲電阻器的符號型、RRD0910 型、RRD0911 型等。圖3保險電阻 2.敏感電阻器敏感電阻是指其電阻值對于某種物理量（如溫度、濕度、光照、電壓、機械力、以及氣體濃度等）具有敏感特性，當這些物理量發(fā)生變化時，敏感

11、電阻的阻值就會隨物理量變化而發(fā)生改變，呈現(xiàn)不同的電阻值。根據(jù)對不同物理量敏感，敏感電阻器可分為熱敏、濕敏、光敏、壓敏、力敏、磁敏和氣敏等類型敏感電阻。敏感電阻器所用的材料幾乎都是半導體材料，這類電阻器也稱為半導體電阻器。圖4、圖5即為光敏及熱敏電阻。 圖4光敏電阻 圖5熱敏電阻2.1.4電阻的大小表示 為了表示電阻的大小，電阻器在出廠時都會在表面標注阻值，這個阻值被稱為標稱阻值。電阻器的實際阻值和標稱阻值往往會有一定的差距，這個差距被稱為誤差。電阻器的標稱阻值和誤差的標注方法主要有直標法和色環(huán)法兩種方法。 2.2電容器 電容器是一種可以儲存電荷的元器件。相距很近且中間有絕緣體介質(zhì)（如空氣、紙和

12、陶瓷等）的兩塊導電電極板就構(gòu)成了電容器。如圖6所示就是一些常見的固定電容器的實物外形。圖6 電容器2.2.1電容參數(shù) 電容的主要參數(shù)有標稱容量、允許誤差、額定電壓和絕緣電阻等。 1.標稱容量電容器可以儲存電荷，其儲存的電荷的多少稱為容量。電容器的容量越大，儲存的電荷就越多。其容量的大小和以下因素有關a.兩極板間的面積，相對面積越大，容量就越大；b.兩極板間的距離。極板相距越近，容量就越大；c.兩極板間的絕緣介質(zhì)，在極板相對面積和距離相同的情況下，絕緣介質(zhì)不同的電容器，其容量不同。2.允許誤差允許誤差是指電容器標稱容量與實際容量之間允許的最大的誤差范圍。3.額定電壓額定電壓不是指電容器的耐壓值，

13、它是指在正常條件下電容器長時間使用兩端允許承受的最高電壓。一旦加到的電壓超過額定電壓，兩極板間的絕緣介質(zhì)容易被擊穿而失去絕緣能力，造成極板短路。 4.絕緣電阻電容器兩極板之間隔著絕緣介質(zhì)，絕緣電阻用來表示絕緣介質(zhì)的絕緣程度。絕緣電阻越大，表明絕緣介質(zhì)性能就越好。一般情況下，無極性電容的絕緣電阻為無窮大，而有極性電容（電解電容）絕緣電阻很大，但一般達不到無窮大。5.容量大小國際上統(tǒng)一規(guī)定，給電容器外加1伏特直流電壓時，它所能儲存的電荷量，為該電容器的電容量（即單位電壓下的電量），用字母C表示。電容量的基本單位為法拉（F）。在1伏特直流電壓作用下，如果電容器儲存的電荷為1庫侖，電容量就被定為1法拉

14、，法拉用符號F表示,1F=1Q/V。在實際應用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如毫法（mF）、微法(F)、納法（nF）、皮法(pF)等。換算關系如（1）（2）公式所示。1F=1000000F （1）1F=1000000pF （2）2.2.2電容性質(zhì)在直流電路中，電容器是相當于斷路的。電容器是一種能夠儲藏電荷的元件，也是最常用的電子元件之一。 這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)（包括空氣）構(gòu)成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差）， 但是由于中間的絕緣物質(zhì)，所以整個電容器是不導電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電

15、壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質(zhì)都是相對絕緣的，當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后，物質(zhì)是都可以導電的，我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當做絕緣體看。但是，在交流電路中，因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的，這個時候，在極板間形成變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上，電流是通過電場的形式在電容器間通過的。2.3二極管2.3.1二極管定義 二極管，英語：Diode，電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方

16、向流過，許多的使用是應用其整流的功能。而變?nèi)荻O管（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調(diào)電容器。大部分二極管所具備的電流方向性我們通常稱之為“整流（Rectifying）”功能。二極管最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷 （稱為逆向偏壓）。因此，二極管可以想成電子版的逆止閥。如圖7所示普通鎮(zhèn)流二極管。 圖7 二極管2.3.2二極管特性 1.正向性 外加正向電壓時，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)電場的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱為死區(qū)。這個不能使二極管導通的正向電壓稱為死區(qū)電壓。當正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場

17、被克服，二極管正向?qū)?，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導通時二極管的端電壓幾乎維持不變，這個電壓稱為二極管的正向電壓。當二極管兩端的正向電壓超過一定數(shù)值，內(nèi)電場很快被削弱，特性電流迅速增長，二極管正向?qū)ā＝凶鲩T坎電壓或閾值電壓，硅管約為0.5V，鍺管約為0.1V。硅二極管的正向?qū)▔航导s為0.60.8V，鍺二極管的正向?qū)▔航导s為0.20.3V。 2.反向性 外加反向電壓不超過一定范圍時，通過二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運動所形成反向電流。由于反向電流很小，二極管處于截止狀態(tài)。這個反向電流又稱為反向飽和電流或漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。一般硅管的反向電流比

18、鍺管小得多，小功率硅管的反向飽和電流在nA數(shù)量級，小功率鍺管在A數(shù)量級。溫度升高時，半導體受熱激發(fā)，少數(shù)載流子數(shù)目增加，反向飽和電流也隨之增加。2.3.3二極管的種類 二極管種類有很多，按照所用的半導體材料，可分為鍺管和硅管。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點接觸型二極管是用一根很細的金屬絲壓在光潔的半導體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地燒結(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不

19、超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機的檢波等；面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關、脈沖及高頻電路中。如圖8所示發(fā)光二極管。 圖8 發(fā)光二極管2.4數(shù)字萬用表 數(shù)字萬用表是一種多用途的電子測量儀器，在電子線路等實際操作中有著重要的用途。它不僅可以測量電阻還可以測量電流、電壓、電容、二極管、三極管等電子元件和電路。實物如圖9所示。 圖9 萬用電表數(shù)字萬用表具有以下幾個特點：準確度高。數(shù)字萬用表具有很高的準確度，相比之下，

20、指針式萬用表的準確度較低。 顯示直觀。數(shù)字萬用表采用數(shù)顯技術(shù)，使測量結(jié)果一目了然，并縮短了測量時間。2.4.1功能檢查1. 在將兩支表筆開路時，直流200mA擋和2V擋可能有數(shù)字出現(xiàn)，這是由于該擋靈敏度高，感應外界干擾信號所致，屬于正?，F(xiàn)象，但將表筆短路后應顯示零。2. 交流擋在短路時亦應顯示零。3. 直流電流、交流電流擋在開路時應顯示零。4. 各電阻擋在開路時應顯示“1"，將表筆短路時僅200擋可顯示0.1-0.3，其他各電阻擋位均應顯示零。5. 蜂鳴器擋開路時應顯示“1"短路后能發(fā)出正常的響聲并且顯示為零。 2.4.2元件的測量 1.電阻的測量，首先紅表筆插入V孔黑表筆

21、插入COM孔。a.量程的選擇和轉(zhuǎn)換。量程選小了顯示屏上會顯示“1”此時應換用較之大的量程；反之，量程選大了的話，顯示屏上會顯示一個接近于“0”的數(shù)，此時應換用較之小的量程；b.顯示屏上顯示的數(shù)字再加上邊檔位選擇的單位就是它的讀數(shù)。要提醒的是在“200”檔時單位是“”，在“2k200k” 檔時單位是“k”，在“2M2000M”檔時單“M”；c.如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值，將顯示過量程“1”,應選擇更高的量程，對于大于1M或更高的電阻，要幾秒鐘后讀數(shù)才能穩(wěn)定； d.當沒有連接好時，例如開路情況，儀表顯示為“1”。 2直流電壓的測量，紅表筆插入V孔，黑表筆插入COM孔。

22、a把旋鈕選到比估計值大的量程檔，接著把表筆接電源或電池兩端；保持接觸穩(wěn)定，數(shù)值可以直接從顯示屏上讀?。籦若顯示為“1”，則表明量程太小，那么就要加大量程后再測量；c若在數(shù)值左邊出現(xiàn)“-”，則表明表筆極性與實際電源極性相反，此時紅表筆接的是負極。 3直流電流的測量時，斷開電路，黑表筆插入com端口，紅表筆插入mA或者20A端口。a功能旋轉(zhuǎn)開關打至A(交流)或A-(直流)，并選擇合適的量程；b估計電路中電流的大小。若測量大于200mA的電流，則要將紅表筆插入“10A”插孔并將旋鈕打到直流“10A”檔；若測量小于200mA的電流，則將紅表筆插入“200mA”插孔，將旋鈕打到直流200mA以內(nèi)的合適量

23、程；c斷開被測線路，將數(shù)字萬用表串聯(lián)入被測線路中，被測線路中電流從一端流入紅表筆，經(jīng)萬用表黑表筆流出，再流入被測線路中接通電路讀出顯示屏數(shù)字；d將萬用表串進電路中，保持穩(wěn)定，即可讀數(shù)。若顯示為“1”，那么就要加大量程；如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)“-”，則表明電流從黑表筆流進萬用表。 4電容的測量，首先紅表筆插入V孔黑表筆插入COM孔。a需要先將電容兩端短接，對電容進行放電，確保數(shù)字萬用表的安全； b將功能旋轉(zhuǎn)開關打至電容“F”測量檔，并選擇合適的量程，讀出LCD顯示屏上數(shù)字； c測量后也要放電，避免埋下安全隱患；d儀器本身已對檔設置了保護，因此測試過程中不用考慮極性及電容充放電等情

24、況。2.4示波器示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。它可以用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器。圖10為智能示波器。 圖10 數(shù)字示波器數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器的工作方式是通過模擬轉(zhuǎn)換器（ADC）把被測電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值是否能描繪出波形為止，隨后，數(shù)字示波器重構(gòu)波形。數(shù)字示波器可以分為數(shù)字存儲示波器（DSO），數(shù)字熒光示波器（DPO）和采樣示波器。三、專業(yè)必備軟件3.

25、1 Keil C 軟件3.1.1 Keil C的介紹 單片機開發(fā)中除了必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另外一種是及其匯編，目前應很少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼。Keil C軟件是目前為止最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件。Keil C提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的開發(fā)方案。如圖11keil打開圖示。 圖11 keil3.1.2 Keil C 的使用首先啟動Keil C軟件的集成開發(fā)環(huán)境，在該窗口有Files、Edit和Project等

26、的標簽。點擊“Project->New Project”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，你可以在編緝框中輸入一個名字（設為exam1），不需要擴展名。點擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個對話框，如圖2所示，這個對話要求選擇目標CPU（即你所用芯片的型號），Keil C支持的CPU很多，我們選擇Atmel公司的89C51芯片。點擊Atmel，點擊其中的89C51，然再點擊“確定”按鈕，回到主界面，此時在 工程窗口中顯示，此時，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“”號，點擊“”號展開，可以看到下一層的Source Groupl，這時的工程還是一個空

27、的工程，里面什么文件也沒有，需要手動把源程序加入，點擊“Source Group1”然后點擊鼠標右鍵，出現(xiàn)一個下拉菜單，如圖8所示。選中其中的“Add file to Group Source Group1”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找源文件，注意，該對話框下面的“文件 類型”默認為C source file（*.c），也就是以C為擴展名的文件，而我們的文件是以asm為擴展名的，所以在列表框中找不到exam1.asm，要將文件類型改掉，點擊對話框中“文件類型”后的下拉列表，找到并選中“Asm Source File（*.a51.*.asm），這樣，在列表框中就可以找到exam

28、l.asm文件了擴展名的文件。然后雙擊exam1.asm文件，將文件加入項目，返回主界面后點擊“Source Group1”前面的加號，就會看到exam1.asm文件已在其中。雙擊文件名，即可打開。然后編入程序，圖12為Target的打開。 圖12 Target工程文件建立好后，還要對工程進行進一步的設置，以滿足要求。首先點擊Project 窗口的Target1 ，然后使用菜單“Project-Option for targettarget1”即出現(xiàn)對工程設置的對話框。設置對話框中的Target頁面，Xtal后面的數(shù)值是晶振頻率值，默認值是所選目標CPU的最高可用頻率值，該數(shù)值與最終產(chǎn)生的目標

29、代碼無關，僅用于軟件模擬調(diào)試時顯示程序執(zhí)行時間，正確設置該數(shù)值可使顯示時間與實際所用時間一致，一般將其設置成與你的硬件所用晶振頻率相同，如果沒必要了解程序執(zhí)行的時間，也可以不設置。然后設置對話框中的OutPut頁面，這里面也有多個選擇項，其中Creat Hex file用于生成可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫入單片機芯片的HEX格式文件，文件的擴展名為.HEX），默認情況下該項未被選中，如果要寫片做硬件實驗，就必須選中該項。選中Debug information將會產(chǎn)生調(diào)試信息，這些信息用于調(diào)試，如果需要對程序進行調(diào)試，應當選中該項。在設置好工程后，即可進行編譯、連

30、接。選擇菜單Project->Build target，對當前工程進行連接，如果當前文件已修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標代碼；如果選擇Rebuild All target files將會對當前工程中的所有文件重新進行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標代碼是最新的，而Translate項則僅對該文件進行編譯，不進行連接。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯的位置，對源程序反復修改之后，最終會得到如圖11所示的結(jié)果，提示獲得了名為exam1.hex的

31、文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其它相關的文件，可被用于KeilC的仿真與調(diào)試，這時可以進入下一步調(diào)試的工作。3.2 Proteus 軟件3.2.1Proteus 的介紹Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、信號發(fā)生器等；支持主流單片機系統(tǒng)的仿真；提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿

32、真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)；具有強大的原理圖繪制功能。圖13位Proteuse打開圖標。 圖13 Proteuse3.2.2 Proteus 的使用 雙擊桌面上的ISIS 7 Professional，進入該軟件的集成開發(fā)環(huán)境Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，見附錄A。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。下圖14為打開界面。圖14 界面 設置工作環(huán)境。在進入原理圖設計之前，首先要構(gòu)思好

33、原理圖，即必須知道所設計的項目需要哪些電路，來完成，用何種模板，然后才可以在編輯環(huán)境中畫出電路圖原理圖。其次要根據(jù)實際的電路原理圖的復雜程度來設置圖紙的大小等，也可以在電路圖設計的整個過程中，對圖紙的大小不斷進行調(diào)整。 放置元器件。首先從添加元器件開始，點擊Pick from Libraries后會出現(xiàn)對話框。輸入需要元器件的關鍵字，找到自己所需要的元器件，然后點擊添加，將元器件放置在圖紙的合適位置?？梢噪p擊元器件，對元器件的名稱、標注進行設定；在根據(jù)元器件之間的走線等聯(lián)系對元器件在工作平面上的位置進行調(diào)整和修改，使得原理圖變得美觀易懂。 對原理圖進行布線。根據(jù)實際 電路的需要，利用編輯環(huán)境中

34、所提供的各種工具、命令進行布線，將工作平面上的元器件用導線連接起來，構(gòu)成一幅完成的電路原理圖。仿真調(diào)試。 四、RC橋式正弦波振蕩器的設計4.1題目要求設計一個可以發(fā)生正弦波振蕩電路，能輸出規(guī)整的正弦波。4.2正弦波振蕩電路RC振蕩電路如圖15所示，放大電路是同相比例運算電路，RC串并聯(lián)電路既是正反饋電路，又是選頻電路。輸出電壓Uo經(jīng)過RC串并聯(lián)電路分壓后在RC并聯(lián)電路上得出反饋電壓Uf，加在運算放大器的同相輸入端，作為它的輸入電壓。由此得 (3) 圖 15 RC振蕩電路欲使與同相，則上式分母的虛數(shù)部分必須為零，即 （4） 這時，而同相比例運算電路的電壓放大倍數(shù)為 （5）可見，當時，。4.3 電

35、阻電容等在電路中的作用在RC串并聯(lián)電路中（即正反饋電路中），電阻和電容具有選頻作用。在起振時，應使（負反饋電路中），即令,即.隨著振蕩幅度的增大，自動減小，直至滿足或時，振蕩幅度達到穩(wěn)定。而在負反饋電路中利用二極管正向伏安特性的非線性來自動穩(wěn)幅。而振蕩頻率的改變，可通過調(diào)節(jié)R或C或同時調(diào)節(jié)R和C的數(shù)值來實現(xiàn)。由集成運算放大器構(gòu)成的RC振蕩電路的振蕩頻率一般不超過1MHz。如要產(chǎn)生更高的頻率，可采用LC振蕩電路。4.4芯片的選用對于電路中的運算放大器有三種芯片LM358、LM324、OP07可以使用。4.4.1 LM358LM358是雙運算放大器。內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運

36、算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。圖16為LM358封裝。 圖16 LM3584.4.2 LM324LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。它采用14腳雙列

37、直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。圖17即為LM324封裝。 圖17 LM3244.4.3 OP07OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性(雙電源供電)運算放大器集成電路。由于OP07管腳圖 OP07管腳圖 OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓(對于OP07A最大為25V)，所以OP07在很多應用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低(OP07A為±2nA)和開環(huán)增益高(對于OP07A為300

38、V/mV)的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設備和放 大傳感器的微弱信號等方面。圖18為OP07芯片。 圖18 OP07綜合以上三種芯片由于LM324為四運算芯片而本電路中只需要一個芯片，若使用該芯片會產(chǎn)生較大性能浪費，而LM358為二運算芯片且精度不高，得到的波形叫易失真。而OP07芯片只集成1個運放，且精度較高不用再外部電路加入補償。故本電路采用0P07芯片。4.5調(diào)試結(jié)果 按照電路原理圖在面包板上進行實物連接，然后進行PCB板制作，實物圖及其結(jié)果見附錄所示。示波器波形起振、正弦波形及失真信號見附錄所示。4.6總結(jié)在設計的過程當中。該振蕩電路的設計主要問

39、題焦距在波形的失真調(diào)整上，在最初的波形調(diào)試時，由于示波器的負接線端沒有連接穩(wěn)定，我曾誤將電源自身的正弦波當作了我們振蕩器器所發(fā)出的波形，后來被及時發(fā)現(xiàn)并更正。而后因我忽略了我所用的運放芯片OP07是采用雙電源供電的芯片，采用了單電源供電結(jié)果得到的波形是半波，后來即使發(fā)現(xiàn)采用5V電源并得到了正弦波。在調(diào)試過程中最重要的經(jīng)驗就是一定要有耐心不能半途而廢，否則真的會前功盡棄。五、多路防盜報警5.1題目要求設計一個多路防盜報警電路，要求：輸入電壓：DC12V。輸出信號：同時驅(qū)動LED和繼電器。具有延時觸發(fā)功能。具有顯示報警地點功能?？梢愿鶕?jù)需要隨時擴展報警路數(shù)。5.2總方案設計本方案分為：紅外對管檢測

40、模塊、555定時模塊、繼電器觸發(fā)模塊、編碼模塊、共陰極數(shù)碼管顯示模塊（圖19為設計流程）。紅外檢測模塊：光電傳感器H92B4，如果沒有進行，外置兩個電阻來確定輸出電壓的大小來確定輸入到下一個模塊的電壓。 555定時模塊：對NE555外置的電容電阻進行設置，使其達到定時5S。NE555檢測到外部信號之后，觸發(fā)繼電器開關打到常開端口，蜂鳴器在定時時間內(nèi)（5S）進行報警。 觸發(fā)模塊：信號經(jīng)過555定時完成后，發(fā)出一個脈沖，驅(qū)動繼電器。 編碼模塊：外部的信號輸入利用74LS148進行編碼。 共陰極數(shù)碼管顯示電路：顯示報警地點。 圖19 設計流程5.3 所有芯片簡介 主要元器件H92B4、繼電器、555

41、定時器、蜂鳴器、74LS148、74LS279、74LS48、7段共陰極數(shù)碼管、二極管、電容、電阻和開關等。5.3.1光電對管H92B4 圖20 光電對管 H92B4是（如圖20所示）由高發(fā)射功率的砷化鎵紅外發(fā)射和高靈敏的光敏晶體管組成。他是利用被檢測物對光束的遮擋，由同步回路選通電路，從而檢測物體的有無。 特點：1）易安裝、高可靠性； 2）響應速度快，光縫0.8mm； H92B4對射式光電開關工作原理是：通過發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間阻斷光線時，光電開關就產(chǎn)生開關信號。如圖25為光電對管的封裝。5.3.2繼電器圖26 繼電器繼電器是一種電子控制器件，它

42、具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中

43、的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 5.3.3定時器555 圖21 NE555555定時器中含有兩個電壓比較器和、一個由與非門組成的基本RS觸發(fā)器、一個與門、一個非門、一個放電晶體管T以及由三個5K的電阻組成的分壓器。比較器的參考電壓為，加在同相輸入端；比較器的參考電壓為，加在反相輸入端。圖21為NE555。5.3.4蜂鳴器 圖22 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機

44、、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母"H"或"HA"(舊標準用"FM"、"ZZG"、"LB"、"JD"等)表示。由于自激蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動的，不需要利用交流信號進行驅(qū)動，只需對驅(qū)動口輸出驅(qū)動電平并通過三極管放大驅(qū)動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。如圖22所示蜂鳴器。 5.3.5芯片74LS148 74LS148為8線-3線優(yōu)先編碼器，共有54/74148和54/74LS148兩種線路結(jié)構(gòu)型式， 將8條數(shù)據(jù)線(0-7

45、)進行3線(4-2-1)二進制(八進制)優(yōu)先編碼，即對最高位數(shù)據(jù)線進行譯碼。利用選通端(EI)和輸出選通端(EO)可進行八進制擴展。圖24為74ls148。0-7 編碼輸入端(低電平有效)；EI 選通輸入端(低電平有效)； 圖23 74LS148A0、A1、A2 三位二進制編碼輸出信號即編碼輸出端(低電平有效)；GS片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端(低電平有效)；EO選通輸出端，即使能輸出端。 5.3.6芯片74LS279 四個鎖存器中有2個具有2個置位端（/SA，/SB）。圖24 74LS279 當/S為低電平，/R為高電平時，Q為低電平。當/S和/R均為高電平時，Q被鎖存在已建立的電平。當/S和/

46、R均為低電平時，Q為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。圖24為芯片封裝。5.3.7芯片74LS48 AD為輸入，D為高位，為二進制編碼，ag為輸出，高電平有效，分別接共陰極數(shù)碼管的ag引腳，7448允許輸入大于9。 LT為燈測試輸入端，低電平有效。LT=0時，數(shù)碼管7段同時得到高電平，以檢查數(shù)碼管各段功能； RBI為滅零輸入端，低電平有效。RBI=0時，多位數(shù)中不需顯示被熄滅。 BI/RBO為滅燈輸入/滅零輸出端，低電平有效。 圖25為74ls48的封裝。 圖25 74LS485.3.8共陰極數(shù)碼管 數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管

47、。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。5.4裝置模塊 5.4.1光電對管模塊 本系統(tǒng)使用光電對管對報警信號進行采集，當采集到信號之后光電對管的輸出端會輸出一個低電平脈沖信號給555定時器。圖26為光電對管電路。圖26 光電對管電路5.4.2 555定時器延時模塊使用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行延時。R和C是外接元件，負觸發(fā)脈沖（下降沿信號）由2段輸入。下面對照圖27（b）所示的波形進行分析。 （a） （b）

48、 圖27 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （a）電路圖；（b）波形圖由波形圖可知單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可該電路可分為兩種狀態(tài)，（0t1）是為穩(wěn)定狀態(tài)，（t1t2）暫穩(wěn)狀態(tài)，輸出矩形脈沖（高電平），其寬度（暫穩(wěn)狀態(tài)持續(xù)時間）。 (6) 即延時時間與接在555定時器上的電容和電阻有關。5.4.3繼電器模塊 圖28 繼電器 繼電器（如圖圖28）作為電磁開關用于根據(jù)延時時間控制電路的通斷。繼電器根據(jù)555定時器延時矩形波控制開關的通斷。 5.5調(diào)試結(jié)果按照電路原理圖在面包板上進行實物連接，實物圖及其結(jié)果見附錄所示。5.6總結(jié) 在多路報警裝置的設計中，其核心部分就是是傳感器信號采集、555定時器、繼電器及報警顯示電路之間的銜接和聯(lián)系。其中555定時器作為整個電路的控制端，數(shù)碼管顯示電路作為顯示端是設計的重中之重。在調(diào)試過程中我發(fā)現(xiàn)分