電子技術(shù)課程設(shè)計2016

1、1電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)教師：肖烜 江澤民2016.82題綱1.任務(wù)和目的2.內(nèi)容和進度安排3.評分標準4.電子系統(tǒng)設(shè)計方法5.選題分組要求6.選題介紹7.實驗報告的撰寫31.任務(wù)和目的電子技術(shù)課程設(shè)計是繼電子技術(shù)理論和實驗之后的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。任務(wù)是在學(xué)生掌握和具備基礎(chǔ)知識和單元電路設(shè)計能力之后，進一步學(xué)習(xí)電子電路系統(tǒng)設(shè)計方法和實驗方法，進一步掌握EDA仿真設(shè)計工具，進一步掌握常用儀器儀表應(yīng)用，著重培養(yǎng)學(xué)生的獨立分析問題和解決問題的能力，為以后從事電子系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。42.內(nèi)容和進度安排內(nèi)容和進度安排2.1 周一上午，4#252選題介紹。電子系統(tǒng)設(shè)計方法介紹。實驗報告撰寫介紹。

2、分組（2人一組，各班自由結(jié)合）并確定選題（整個設(shè)計過程老師不提供電路圖），針對選題方案教師現(xiàn)場答疑。52.2 周一下午，圖書館或網(wǎng)絡(luò) 查閱資料（充分利用圖書館及網(wǎng)上資源），認真閱讀設(shè)計要求，根據(jù)技術(shù)指標，進行方案分析、論證計算，獨立完成設(shè)計完成選題方案與器件選型，按選題要求完成電路圖設(shè)計。62.3 周二上午，4#342 進行EDA仿真，驗證并修正設(shè)計，完善方案。 注：周二上午9點未能提供電路圖的同學(xué)不能進行EDA仿真，不允許拷貝粘貼。 周二下午提供所需元器件清單。72.4 周三、周四和周五 4#252 硬件安裝、調(diào)試，達到選題的設(shè)計要求。2.5 課后完成報告撰寫及PCB圖的繪制（自學(xué)） 9月2

3、5日下班前交王波老師，延期不收。83. 評分標準（15%）認真查閱資料，獨立完成選題方案與器件選型，按選題要求完成電路圖設(shè)計。（20%）獨立完成EDA仿真，驗證并修正設(shè)計電路。（35%）獨立完成硬件安裝，調(diào)試。（20%）報告規(guī)范，內(nèi)容齊全，語句通順，錯誤少。（5%）完成PCB圖的繪制，布局合理，器件連接正確。（5%）考勤及器件、設(shè)備的完好性。94.電子系統(tǒng)設(shè)計方法電子系統(tǒng)設(shè)計方法 參考文獻：數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)李慶常主編，第10章數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計。電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法課題分析方案論證方案實現(xiàn)系統(tǒng)仿真樣機研制104.1 課題分析 根據(jù)技術(shù)指標的要求，弄清系統(tǒng)功能和性能要求，了解目前該領(lǐng)域中類似系統(tǒng)所

4、能達到的水平，查找有否有借鑒電路，如有，電路需經(jīng)何種改動或電路參數(shù)需要哪些設(shè)計計算，電路性能即可達到指標要求等。114.2 方案論證 按照系統(tǒng)總的要求，把電路劃分成若干個功能塊，從而得到系統(tǒng)框圖。每個框即是一個單元電路，按照系統(tǒng)性能指標要求，規(guī)劃出各單元電路所要完成的任務(wù)，確定輸出與輸入的關(guān)系，決定單元電路的結(jié)構(gòu)。 經(jīng)過詳細的方案比較和論證，以技術(shù)上的可行性和較高的性能價格比為依據(jù)，最后選定方案。124.3 方案實現(xiàn) 電子系統(tǒng)（尤其是數(shù)字系統(tǒng)）的實現(xiàn)大致有以下幾種方法：采用通用的集成邏輯器件組成。采用單片微處理器作為核心實現(xiàn)。采用可編程邏輯器件PLD。設(shè)計功能完整的數(shù)字系統(tǒng)芯片。13采用通用的

5、集成邏輯器件進行設(shè)計：熟悉集成電路的分類、特點，從而合理地選擇所用芯片。對所選各功能塊進行應(yīng)用性設(shè)計時，正確設(shè)計計算外圍電路的參數(shù)，對于數(shù)字集成電路要特別注意正確處理各功能輸入端。要保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。144.4 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真就是利用計算機內(nèi)的EDA軟件（本次設(shè)計用Multisim 2001）對所設(shè)計的電路進行模擬仿真，這樣，可以事先驗證設(shè)計的正確性，排除錯誤。系統(tǒng)仿真可以大大縮短設(shè)計時間，減少故障出現(xiàn)的可能性，提高系統(tǒng)的可靠性。154.5 樣機研制 樣機研制是設(shè)計完成后，按照設(shè)計加工制造的第一臺設(shè)備。它主要包括工藝設(shè)計以及安裝調(diào)試等內(nèi)容。 學(xué)生在實驗室大都是在邏輯實驗箱上進行，驗

6、證是否達到任務(wù)書中各項要求。16安裝與調(diào)試安裝過程按照先局部后整機的原則。把系統(tǒng)劃分為若干功能塊，根據(jù)信號的流向逐塊裝調(diào)，使各功能塊都要達到各自技術(shù)指標的要求，然后把它們連接起來進行統(tǒng)調(diào)和系統(tǒng)測試。在局部電路調(diào)試中，要注意各信號輸入端的正確處理和恢復(fù)，一般不允許懸空，以便使調(diào)試工作順利進行。17通常安裝調(diào)試工作的第一步：根據(jù)實驗板或?qū)嶒炏錇樵O(shè)計者提供的使用面積和各元器件體積大小，畫出一張簡單的裝配圖，以確定各元器件的實際位置，這對于后面的布線和調(diào)試工作是十分重要的。第二步：把元器件按照裝配圖指示的位置插入實驗板或?qū)嶒炏涞拿姘迳?，然后進行接線。18在接線時，應(yīng)首先連接各集成塊的電源線和地線，然后

7、插入外圍電路各元器件，最后完成各集成塊之間的信號連線。檢查接線確定無誤后方可通電。在安裝調(diào)試中常見的故障有3種，接錯線、漏接線和邏輯設(shè)計錯誤，排除方法可利用“故障點跟蹤測試法”。19調(diào)試過程要借用示波器、萬用表、邏輯筆等測試儀器。205. 選題分組要求交通燈控制器: 每班不多于8組出租車計價器： 不限制數(shù)字波形合成器: 每班不多于2組自擬題：用電子技術(shù)的設(shè)計方法設(shè)計一個電子線路系統(tǒng)；設(shè)計系統(tǒng)難易程度不低于上述幾題，提交設(shè)計要求及設(shè)計方案。216. 選題介紹6.1 交通燈控制器（70分起評）6.2 出租車計價器（80分起評）6.3 數(shù)字波形合成器（60分起評）226.1 交通燈控制器6.1.1

8、設(shè)計要求 設(shè)計一個交通燈控制器，控制主支兩個干道的交通燈，每干道均有紅、黃、綠三盞燈。23（1）滿足如圖所示的順序工作流程。24（2）滿足下圖所示的時序工作流程。25（3）主干道黃燈亮?xí)r，支干道紅燈以1Hz的頻率閃爍；支干道黃燈亮?xí)r，主干道紅燈以1Hz的頻率閃爍。（4） 主、支干道各信號燈亮?xí)r，需配合有時需配合有時間提示間提示，以數(shù)字顯示出來，方便行人與機動車觀察。主、支干道各信號燈亮的時間均以每秒減“1”的計數(shù)方式工作，直至減到“0”后主支干道各信號燈自動轉(zhuǎn)換。（5） 主、支干道綠燈、黃燈、紅燈亮的時間主、支干道綠燈、黃燈、紅燈亮的時間可以調(diào)整?？梢哉{(diào)整。266.1.2 設(shè)計框圖276.1.

9、3 推薦器件清單74192（BCD同步加/減計數(shù)器）74244（八緩沖器/接收器）其他TTL常用器件286.2 出租車計價器6.2.1 設(shè)計要求設(shè)計一個出租車自動計費器電路。（1）計費器具有行車里程計費，等候時間計費及起價等三部分。3位數(shù)碼管顯示最大金額為99.9（單位：元）。29（2）行車里程單價(*.00元)，等候時間單價(*.00元/5分鐘)及起價(*.00元)均可以由鍵盤輸入。 此實驗中行車里程單價和等候時間單價均由開關(guān)設(shè)置，起價由撥碼開關(guān)（數(shù)字實驗箱上配有此開關(guān)）設(shè)置。30（3）先通過一個開關(guān)和一按鈕將起步價置入，然后按下reset，計費值清零并根據(jù)里程脈沖和等候脈沖計數(shù)（手工輸入或

10、接入實驗箱的單脈沖）。（4）3位數(shù)碼管顯示每公里或每5分鐘刷新一次，實時地顯示當(dāng)前的費用。31選做內(nèi)容選做內(nèi)容在各個按鈕和單刀雙擲開關(guān)上做去抖動電路使得電路的穩(wěn)定性能夠提高。326.3.2 設(shè)計原理 出租車自動計費是根據(jù)客戶用車的實際情況而自動顯示車費的數(shù)字儀表。儀表根據(jù)用車起價、行車里程計費及等候時間計費三項，求得客戶用車的總費用，通過數(shù)碼自動顯示。 該自動計費電路包括行車里程計費電路、等候計費電路、起價計費電路、總費用計算、計數(shù)譯碼及顯示電路等幾個部分。33行車里程計費電路將汽車行駛的里程數(shù)轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖個數(shù)，然后由計數(shù)譯碼電路變成收費金額，實驗中可用一個脈沖源模擬。等候計費電路需

11、將等候時間變成脈沖個數(shù)，且每個脈沖所表示的金額應(yīng)該與里程計費等值。34起價計費電路可以通過計數(shù)器的預(yù)置端直接進行數(shù)據(jù)預(yù)置，也可以按照當(dāng)量起價轉(zhuǎn)換成脈沖，向計數(shù)器輸入脈沖?？傎M用為上述三種費用之和，經(jīng)過譯碼器將總費用在3位數(shù)碼管上顯示出來。35（1）總體設(shè)計方案 行車里程數(shù)和等候數(shù)脈沖都是可以從外部輸入，也可以由內(nèi)部的晶振分頻產(chǎn)生。本實驗設(shè)定：1）汽車每行駛10m產(chǎn)生一個脈沖，則1公里產(chǎn)生100個脈沖，行車里程費用每公里刷新一次。2）汽車每等待5分鐘產(chǎn)生100個脈沖，等待計費每5分鐘刷新一次。36輸入的時鐘經(jīng)過計數(shù)器，產(chǎn)生另外一個計費脈沖。行車里程計數(shù)器計數(shù)器計費脈沖行車里程數(shù)脈沖行車里程數(shù)脈沖

12、74LS273鎖存信號37 計費計數(shù)器的輸出先接到鎖存器74LS273，然后接到數(shù)碼管的譯碼器上，再接7段數(shù)碼管，就可以顯示了。38（2）原理框圖計到100復(fù)位 2位BCD計數(shù)器鎖存信號行車里程數(shù)脈沖里程單價比例系數(shù)行車計費脈沖行車里程計費電路原理框框圖392位BCD計數(shù)器等候時間脈沖等候單價比例系數(shù) 等候計費脈沖鎖存信號計到100復(fù)位等待時間計費電路原理框圖40起價等候計費脈沖行車計費脈沖 總費計數(shù)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)鎖存數(shù)據(jù)譯碼總費計費及鎖存顯示電路原理框圖416.3.4 主要器件清單74LS273（鎖存器）雙擲開關(guān)按鈕426.3.1 設(shè)計要求（1）設(shè)計一個具有高頻率穩(wěn)定度和高相位穩(wěn)定度的兩相正

13、弦信號源（2）正弦信號頻率f=400Hz（3）穩(wěn)定度f/f10-46.3 數(shù)字波形合成器的設(shè)計43（4）兩相信號A、B間相差90（5）相位誤差3 （5）幅值 =5V 0.2V（6）正弦信號非線性失真系數(shù)1%446.4.2 設(shè)計原理參見數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)李慶常主編第10章數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計之“數(shù)字波形合成器的設(shè)計”。首先把要合成的正弦波的一個周期分為N等分，用具有N個階梯的正弦波來逼近所要求的正弦波。N越大，其逼近程度越好，但同時電路實現(xiàn)也越復(fù)雜。所以要綜合考慮這兩方面的因素，根據(jù)技術(shù)指標的要求，合理選擇N值。45數(shù)字波形合成器的首要任務(wù)就是合成這種階梯波，然后通過LPF把其中的高次諧波分量濾除，就獲得

14、了所需正弦波。466.4.3 主要器件uA741其他TTL或CMOS器件477. 實驗報告的撰寫 實驗報告是對實驗工作整理后寫出的簡單扼要的書面報告。整理實驗結(jié)果和撰寫實驗報告是做完實驗后最基本的工作，它可以使學(xué)生對實驗過程中獲得的感性知識進行全面總結(jié)并可提高到理性認識，知道已取得的結(jié)果，了解尚未解決的問題和實驗尚須注意的事項，并提供有價值的資料。書寫實驗報告的過程是學(xué)生用所學(xué)基本理論對實驗結(jié)果進行分析綜合，獨立分析和解決問題，準確地進行科學(xué)表達的過程。487. 實驗報告的撰寫 書寫實驗報告的過程是學(xué)生用所學(xué)基本理論對實驗結(jié)果進行分析綜合，獨立分析和解決問題，準確地進行科學(xué)表達的過程。 不允許

15、抄襲（同組之間也不允許）。一旦發(fā)現(xiàn)，不允許抄襲（同組之間也不允許）。一旦發(fā)現(xiàn)，課程設(shè)計成績不及格。課程設(shè)計成績不及格。497.1 實驗報告的一般組成實驗名稱報告人及時間 實驗?zāi)康膶嶒炓?實驗儀器、器件50課題分析及方案論證課題分析及方案論證EDAEDA仿真分析仿真分析調(diào)試與結(jié)果分析調(diào)試與結(jié)果分析 總結(jié)與體會總結(jié)與體會參考文獻參考文獻附錄附錄 517.2 實驗名稱每篇實驗報告都有自己的名稱，即標題。實驗名稱應(yīng)該簡潔、鮮明、準確。7.3 報告人及時間實驗報告者姓名、班級、學(xué)號、同組同學(xué)姓名和實驗日期。 527.4 實驗?zāi)康?為什么要進行此項實驗？實驗所要達到的預(yù)期結(jié)果或者是實驗的追求目標。要短小

16、精悍，簡明扼要。7.5 實驗要求實驗要求也要簡練、明確；列出設(shè)計要求。537.6 實驗儀器、器件列出實驗所需的儀器設(shè)備以及使用的主要器件清單。7.7 課題分析及方案論證根據(jù)課題設(shè)計要求，進行方案論證與選擇，闡述原理組成、各組成模塊的實現(xiàn)方式及重要器件參數(shù)確定的依據(jù)與分析。547.8 EDA仿真分析繪制電路圖，針對主要組成模塊及整個電路闡述EDA仿真結(jié)果，并對其進行分析說明。7.9 調(diào)試與結(jié)果分析描述硬件安裝調(diào)試過程，對結(jié)果進行分析（以圖、表等形式），說明指標達到情況，對未完成功能或指標進行分析說明，對電路可改進部分及存在的缺陷進行分析。557.10 總結(jié)與體會總結(jié)是實驗結(jié)果和理論分析的邏輯發(fā)展

17、，是課題解決的答案，是全篇論文的歸宿。 通過此次實驗總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，談?wù)劥舜螌嶒灥氖斋@與體會，對實驗的改進提出建議。567.11 參考文獻對實驗報告有啟示或幫助的參考文獻應(yīng)當(dāng)列出。 7.12 附錄如果需要，附上整個課題的電路圖或部分測試數(shù)據(jù)。報告格式、編號及參考文獻格式參見學(xué)校教務(wù)處本科畢業(yè)設(shè)計論文撰寫要求。 57第10章 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計58目 錄10.1 數(shù)字系統(tǒng)概述 1）數(shù)字系統(tǒng)的組成 2）數(shù)字系統(tǒng)的研制過程 10.2 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的一般方法 10.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計舉例 1）數(shù)字波形合成器的設(shè)計 2）浮點頻率計的設(shè)計 5910.1 數(shù)字系統(tǒng)概述10.1.1 數(shù)字系統(tǒng)的組成 數(shù)字系統(tǒng)通常包括輸

18、入、輸出、信息處理與控制等部分 。 外部外部輸入輸入輸入輸入電路電路處理與處理與控制控制輸出輸出電路電路對象對象負載負載6010.1.2 數(shù)字系統(tǒng)的研制過程 數(shù)字系統(tǒng)的研制過程一般如下圖所示擬擬訂訂性性能能指指標標方方案案設(shè)設(shè)計計實實驗驗與與修修改改工工藝藝設(shè)設(shè)計計樣樣機機研研制制試試生生產(chǎn)產(chǎn)鑒鑒定定批批量量生生產(chǎn)產(chǎn)選選題題61 選題：即根據(jù)客觀需求提出研制課題。 擬訂性能指標：就是要根據(jù)實際的需要，并充分考慮當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展狀況，提出對系統(tǒng)主要性能指標的要求。 方案設(shè)計：指從接到任務(wù)書一直到樣機研制成功的整個過程。 工藝設(shè)計：主要包括印制電路板的設(shè)計與制作，系統(tǒng)各部件間的連接設(shè)計，接線圖以及機

19、箱的加工制造等。10.1.2 數(shù)字系統(tǒng)的研制過程 62 樣機研制：對整個系統(tǒng)進行安裝調(diào)試，進一步完善系統(tǒng)設(shè)計。 試生產(chǎn)：樣機研制成功后，可根據(jù)實際情況試生產(chǎn)若干臺，交使用單位使用，并提出使用意見，為下一步鑒定工作做準備。 最后才能正式投入生產(chǎn)。10.1.2 數(shù)字系統(tǒng)的研制過程 6310.2 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的一般方法 系統(tǒng)的設(shè)計沒有一成不變的規(guī)定步驟，它往往與設(shè)計者的經(jīng)驗、興趣、愛好等密切相關(guān)。 總體來說可歸納為如圖所示的5個步驟。 課題課題分析分析方案方案論證論證方案方案實現(xiàn)實現(xiàn)系統(tǒng)系統(tǒng)仿真仿真樣機樣機研制研制64 課題分析：根據(jù)技術(shù)指標的要求，做好充分的調(diào)查研究，弄清系統(tǒng)所要求的功能和性能指標

20、，以及目前該領(lǐng)域中類似系統(tǒng)所能達到的水平，對課題的可行性做出判斷。 10.2.1 課題分析6510.2.2 方案論證 （1）按照系統(tǒng)總的要求，得到系統(tǒng)框圖。 （2）每個框即是一個單元電路，按照系統(tǒng)性能指標要求，規(guī)劃出各單元電路所要完成的任務(wù)，確定輸出與輸入的關(guān)系，決定單元電路的結(jié)構(gòu)。 （3）由系統(tǒng)框圖到單元電路的具體結(jié)構(gòu)應(yīng)是多解的，應(yīng)該經(jīng)過較為詳細的方案比較和論證，以技術(shù)上的可行性和較高的性能價格比為依據(jù)。 （4）最后選定方案。 6610.2.3 方案實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的實現(xiàn)大致有以下幾種方法：1）采用通用的集成邏輯器件組成。 傳統(tǒng)的方法，實際應(yīng)用比較廣泛。2）采用單片微處理器作為核心實現(xiàn)。 所用器

21、件少，使用靈活，也得到廣泛應(yīng)用。6710.2.3 方案實現(xiàn)3）采用可編程邏輯器件PLD。 設(shè)計的系統(tǒng)體積小、功耗低、可靠性高、易于進行修改等，已成為當(dāng)今實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的首選方案。4）設(shè)計功能完整的數(shù)字系統(tǒng)芯片。68 第一種方法的要點是： （1）熟悉目前數(shù)字或模擬集成電路的分類、特點，合理地選擇所用芯片，方便地實現(xiàn)各功能塊的要求，并且工作可靠、價格低廉。 （2）對所選各功能塊進行應(yīng)用性設(shè)計時，要根據(jù)集成電路的技術(shù)要求和功能塊應(yīng)完成的任務(wù)，正確設(shè)計計算外圍電路的參數(shù)，對于數(shù)字集成電路要特別注意正確處理各功能輸入端。10.2.3 方案實現(xiàn)6910.2.3 方案實現(xiàn) （3）要保證各功能塊協(xié)調(diào)一致地工作。 主要通過控制器來完成，控制器通常由移位寄存器或計數(shù)器構(gòu)成的脈沖分配器（又稱節(jié)拍發(fā)生器）來組成。 對該控制器的要求是嚴格的，不允許有競爭冒險和過渡干擾脈沖出現(xiàn)，以免發(fā)生控制失誤。因為這一原因，控制器多采用扭環(huán)形計數(shù)器來構(gòu)成。7010.2.4 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)仿真就是利用計算機內(nèi)的EDA軟件對所設(shè)計的電路進行模擬仿真，這樣，可以事先驗證設(shè)計的正確性，排除錯誤。 系統(tǒng)仿真可以大大縮短設(shè)