電子制作實踐報告

1、實踐報告學院:自動化工程學院班級:姓名:學號:2013年7月一、設計目的通過上機操作，掌握利用P roteus ISIS 進行電路原理圖設計的方法；掌握利用原理圖元件庫編輯器創(chuàng)建新元件的方法；了解利用Proteus ARES進行印刷電路板圖設計的方法；了解利用PCB元件庫編輯器創(chuàng)建新的PCB元件的方法；掌握利用Proteus進行模擬電子實驗和數(shù)字電子仿真實驗的方法，利用其中自帶的虛擬儀器進行電路的仿真。學習掌握MCS-51單片機的結構和原理，Keil C51的編程，Keil和Proteus的聯(lián)合調(diào)試, 利用Proteus和Keil C 實現(xiàn)AD和DA部分的電子及編程設計。二、設計內(nèi)容 555定

2、時器一) .實驗目的：掌握555定時器的內(nèi)部結構及原理，并利用555定時器實現(xiàn)555多諧振蕩器、555定時器單穩(wěn)態(tài)電路、555警笛電路。二).實驗原理:555定時器的電路結構RS觸發(fā)器、晶體管開關和如上圖：555集成定時器由五部分構成：分壓器、比較器、基本 輸出緩沖器。1.分壓器：有三個阻值為5K的電阻串聯(lián)起來構成分壓器， 為比較器提供兩個參考電壓。 比 較器C1的同向輸入端U+=(2/3 ) Vcc,比較器C2的反向輸入端U-= (1/3 ) Vcc。CO端為外 加電壓控制端。通過該端的外加電壓 Vco可改變C1、C2的參考電壓。工作中不用 CO端時，般co端都通過一個的電容接地，以旁路高頻

3、干擾。2.比較器：555有兩個完全相同的高精度電壓比較器C1和C2。當U+U，比較器輸出高電平（uo=Vcc）;當U+U-時，比較器輸出低電平（uo=0）。比較器的輸入端基本上不向外電 路索取電流，其輸入電阻可視為無窮大。？3.基本RS觸發(fā)器：由兩個與非門 G1、G2組成基本RS觸發(fā)器。兩個比較器的輸出信號uo1和uo2決定觸發(fā)器的輸出端狀態(tài)。R=0時，RS觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。4.晶體管開關：由 V管構成。當基極為低電平時，V管截止；當基極為高電平時，V管飽和導通，起到開關的作用。 ？5.輸出緩沖器：由非門 G4組成，用于增大對負載的驅(qū)動能力和隔離負載對 發(fā)器：由兩個與非門G1、G2組成基本

4、RS觸發(fā)器。兩個比較器的輸出信號 發(fā)器的輸出端狀態(tài)。 R=0時，RS觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變。555基本RS觸uo1和uo2決定觸各個引腳功能如下:1腳：外接電源負端或接地，一般情況下接地。2腳：觸發(fā)輸入3腳：輸出端 Vo4腳：直接清零端。當此端接低電平，則時基電路不工作，電路輸出為“0”用時應接高電平。，該端不5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當 該端不用時，應將該端串入一只uF電容接地，以防引入干擾。6腳：閾值輸入7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源 VCCo定時器組成單穩(wěn)態(tài)電路:VI 沒有觸發(fā)信號時 Vi處于高電

5、平.如果接通電源后 0=0, T放電.使Vc=0. Vo保持低電平不變。如果接通電源后 電容通過電阻R向電容C充電.當Vc上升到（2/3 ） VCC置0. Vo為低電平。此時放電三極管T導通.電容C放電.VC 后在沒有觸發(fā)信號時.電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)Vo=0o若觸發(fā)輸/3 ） Vcc.電路的輸出狀態(tài)由低電平跳到高電平.VO容充電至（2/3 ） Vcc時.Vo由高電平轉為低電平.T導通.Vo=0 _ T 導T導誦.電容誦過放電三極管 I放電三極管T 就會截止. 于R=0.S=l_2鎖存器c時，由亍電路進入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管T截止。電電容嚴電十路返回到穩(wěn)定Vo為低電平o加觸發(fā)信號狀態(tài)，電路波形如右

6、圖所示。Proteus繪制圖形:多諧振湯器:接通電源后，電容C被充電，當Vc上升到（2/3 ） Vcc時，使Vo為低電平，同時放電三極管T導通，此時電容C通過R2和T放電，Vc下降。當Vc下降到（1 /3 ） Vcc時，Vo翻轉為高電平。電容器C放電所需時間為 當放電結束后，T截止，Vcc將通過R1、R2向電容器C充電，Vc由（1 /3 ） Vcc上升到（2/3 ）Vcc所需時間為Tph（ R1+R2） C當Vc上升到（2/3）Vcc時，電路又翻轉為低電平。如此周而復始，在電路的輸出端就得到 一個周期性的矩形波。電路的工作波如右圖所示。其振蕩頻率為：Proteus繪制圖形:警笛電路555警笛電

7、路是由兩個 555多諧振蕩器組成的。一個為振蕩電路，一個為報警器發(fā)生電路.振蕩電路：當接通電源后，T截止，電源通過 R2、R3向電容C2充電，經(jīng)過一段時間后，電容兩端 的電壓達到高電平， 而這時T導通，電容C2通過點阻R2放電，一段時間后， 電容兩端的電 壓變回原來狀態(tài)，隨即 T又截止，電容 C1又開始充電。如此周而復始，重復上述的過程， 輸出端得到矩形波電壓。報警器發(fā)生電路模塊:電阻R1改變了參考電平，由IC1的3腳輸出的高低電平通過IC2的5腳控制報警聲的 頻率。多諧振蕩器的振蕩頻率由R5 R6與C4的數(shù)值決定，本電路約為 860Hz。調(diào)整R5 R6及C4的數(shù)值，可得到所需要的振蕩頻率和報

8、警聲。Proteus 繪制圖形: 三）.實驗小結:本次設計555定時器的相關實驗，再次鞏固了數(shù)電中555定時器的原理及管腳分配，并用兩個555做成了 555警笛聲，進一步了解了 555定時器的相關應用。但在實驗中要注意元 器件的正確選擇。比例運算放大器一).實驗目的：掌握比例運算放大器 LM324的原理及計算、電路特征和放大特性的掌握、 虛擬表計的使用。二).實驗原理:LM324的原理：LM324是四運放集成電路，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?！?+”、“ - ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“V - ”為正、負電源端，即4腳與11腳分別接正負電源端

9、，1腳“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中， 為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相反； 表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。Vi-(-)Vi+ (+)為同相輸入端，A.反相比例運算放大器：Proteus 繪制圖形:反相端為虛地點，即 Vn=0,由虛短和虛斷的概念可得,即 Vo= - X Vi電壓增益：Av=-Rf為可變電阻，可任意調(diào)整電壓放大的倍數(shù)。電路特征和放大特性為: 電阻小，可以調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，負號表示反相。輸入電阻大，輸出B.同相比例運算放大器:Proteus繪制圖形:如上圖，由虛短和虛斷的概念可得,即 Vo= (1+)X Vi電壓增益：Av=1 +Rf為可

10、變電阻，可任意調(diào)整電壓放大的倍數(shù)。電路特征和放大特性為: 電阻小，可以調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。正號表示同相。輸入電阻大，輸出三).實驗小結:本次試驗讓我很好的掌握了模電中的運算放大器,并根據(jù)運放的原理，設計了同相與反相的放大比例運算。波形發(fā)生器一) .實驗目的：學習用集成運放構成正弦波、方波和三角波發(fā)生器；學習波形發(fā)生器的調(diào) 整和主要性能指標的測試方法。二) .實驗原理:LM324的原理LM324是四運放集成電路，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?！?+”、“ - ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“V - ”為正、負電源端，即4腳與11腳分別接正負電源端，1腳“V

11、o”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-(-) 為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+ ( +)為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。橋式振蕩器:正弦波振蕩電路必須由放大電路、選頻網(wǎng)絡、反饋網(wǎng)絡和穩(wěn)幅電路四個基本部分組成。正弦波振蕩電路就是一個沒有輸入信號的帶選頻網(wǎng)絡的正反饋放大電路。Proteus繪制圖形: 1放大電路：放大信號而其他2. RC選頻網(wǎng)絡：輸入的信號含有各次頻率分量，選頻網(wǎng)絡對于其中的諧振頻率分量呈現(xiàn)出 低阻特性，而對其他分量呈現(xiàn)高阻抗，信號可以保持較少的幅值衰減通過選頻網(wǎng)絡，信號則被選頻網(wǎng)絡抑制。自激振蕩的條件：AF=1振幅平

12、衡條件:AF1 相位平衡條件:A F2n相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋； 有足夠的反饋量(可以通過調(diào)整放大倍數(shù)幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須A或反饋系數(shù)F達到)。起振及穩(wěn)幅振蕩的過程:設：UO是振蕩電路輸出電壓的幅度，B是要求達到的輸出電壓幅度。起振時UO 0 ,達到穩(wěn)定振蕩時 UO =B。起振過程中U 1, 一般應選取 RF略大2R5可使輸出電壓的幅度不斷增大。穩(wěn)定振蕩時 U = B,要求AuF= 1,使輸出電壓的幅度得以穩(wěn)定。從AuF 1到AuF = 1,就是自激振蕩建立的過程。起始信號的產(chǎn)生：在電源接通時，會在電路中激起一個微小的擾動信號，它是個非正弦信號,含有一系列頻

13、率不同的正弦分量。3.反饋網(wǎng)絡：必須是正反饋，反饋信號即是放大電路的輸入信號4.穩(wěn)幅電路：穩(wěn)幅分為兩部分。在R4上正反并聯(lián)兩個二極管，它們在輸出電壓Vo的正負半周內(nèi)分別導通。在起振之初，由于uo幅值很小，尚不足以使二極管導通，正向二極管近于開路，此時，盡2 R。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導通，其正向電阻逐漸減小，直到 R=2 R5,振蕩穩(wěn)定。B.三角波方波發(fā)生器左邊的運放構成一個遲滯比較器， 在比較器的輸出端引入限流電阻R和兩個雙向穩(wěn)壓管組成 了方波發(fā)生電路，生成的方波經(jīng)過右邊的積分電路，生成三角波，而它又經(jīng)過遲滯比較器生成方波，如此周而復始。三）.實驗小結:本次實驗基本知識還是運放

14、， 只不過是有運放深化為遲滯比較器和積分電路, 才是關鍵。掌握基本顯示譯碼器和數(shù)碼管的應用一）.實驗目的：掌握核心器件74LS47（ BCD碼到七段顯示譯碼器），74LS48七段譯碼器/驅(qū) 動器，七段LED數(shù)碼管的工作原理及應用。二）.實驗原理:74LS47:74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器，74LS47的功能用于將 BCD碼轉化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字。譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義 “翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應關系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器。引腳圖（1）

15、LT :試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設置的。當LT=0時，無論輸入A3 ,A2 , A1 , AO為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平,若驅(qū)動的數(shù)碼管正常， 是顯示8。(2)BIA2 ,:滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設置的。A1, A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極BI=0時。不論LT和輸入A3 ,7段數(shù)碼管熄滅。（3）RBI :滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設定的。時，本應顯示0，但是在RBI=0作用下，使譯碼器輸出全 一樣，將0熄滅。當對每一位 A3= A2 =A1 =A0=01。其結果和加入滅燈信號的結果（4）RB0:滅零輸出，它和滅燈輸入 B

16、I共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的 滅零控制。74LS48:74LS48是輸出高電平有效的七段字形譯碼器。除了有實現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA和輸出（Qa Qg）端外，7448還引入了燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。(1) 7 段譯碼功能(LT=1, RBI=1)在燈測試輸入端（LT）和動態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼， 輸出高電平有效的 7段字符顯示器的驅(qū)動信號，顯示相應字符。除DCBA=0000外，RBI也可以接低電平。（2）消隱功能（BI=0

17、）此時BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號時， 無論LT和RBI輸入什么電平信號, 管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“ 0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動 態(tài)顯示。（3）燈測試功能（LT=O）此時BI/RBO端作為輸出端，輸入低電平信號時，與DCBA俞入無關，輸出全為“ 1 ”，顯示器7個字段都點亮。該功能用于7段顯示器測試，判別是否有損壞的字段。（4）動態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1） ?此時BI/RBO端也作為輸出端，LT端輸入高電平信號, DCBA=OOO0輸出全為“ 0”，顯示器熄滅，不顯示這個零。 能主要用于多個 7段顯示器同時顯示時熄滅高位的零。RBI端輸

18、入低電平信號，若此時DCB岸0,則對顯示無影響。該功數(shù)碼管顯示管:共陽極電路共陰極電路顯示器分段布局圖發(fā)光二極管構成的七段顯示器有兩種，共陽極與共陰極電路，如上圖所示，共陽極就是LED把所有LED的陽極連接到共同接點 com而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及 dp （小數(shù)點）；共陰極則是把所有 LED的陰極連接到共同接點 com,而每個LED的陽極分別 為a、b、c、d、e、f、g及dp （小數(shù)點）。LED分別與譯碼器各段相對應，通過控制各個 的亮滅來顯示數(shù)字。Proteus 繪制圖形: 三）.實驗小結: 本次試驗是我掌握了核心器件 74LS47 （ BCD碼到七段顯示譯碼器

19、），74LS48七段譯碼器 動器，七段LED數(shù)碼管的工作原理及應用。 但在選元器件時，要注意共陰極和共陽極的區(qū)別。串/并行數(shù)據(jù)轉換器JK一）.實驗目的：掌握核心器件74LS164八位串入/并出移位寄存器、八位并入并出移位寄存 器（兩個74LS194）、九進制計數(shù)器（74LS161）、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123、555定時器以及 觸發(fā)器的工作原理及應用。二）.實驗原理: 核心器件74LS164八位串入/并出移位寄存器、八位并入并出移位寄存器（兩個 74LS194 ）、 九進制計數(shù)器（74LS161）、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123、555定時器以及JK觸發(fā)器的工作原理及 應用。74LS164是中規(guī)模集成的8位移位寄存器，有兩個串行數(shù)據(jù)輸入端，實際輸入為兩個輸入的與。在應用中，可利用一個輸入端作為串行數(shù)據(jù)輸入端的使能端。在36, 1013可得到8位并行數(shù)據(jù)輸出，同時在13端得到串行輸出。74LS194是四位雙向移位寄存器。當SS= 00時，保持；SS= 01時，右移；SS= 10時,左移；SS= 11時，并行