電工電子課程設計課程設計指導書

PAGEPAGE4電工電子課程設計指導書自動化系二0一二年十一月電工電子課程設計指導書課程設計的基本任務本課程設計的基本任務，是著重提高學生在電子電路應用方面的實踐技能，樹立嚴謹?shù)目茖W作風，培養(yǎng)學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。學生通過電路設計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設計方法和組織實踐的基本技能，逐步熟悉開展科學實踐的程序和方法。課程設計的基本要求通過課程設計各環(huán)節(jié)的實踐，應使學生達到如下要求：初步掌握電子電路分析和設計的基本方法。包括：（1）根據(jù)設計任務和指標，初選電路；

（2）通過調(diào)查研究、設計計算，確定電路方案；

（3）選測元器件，安裝電路，獨立進行試驗，并通過調(diào)試改進方案；

（4）分析實驗結(jié)果，寫出設計總結(jié)報告。

2．培養(yǎng)一定自學能力和獨立分析問題、解決問題能力。包括：（1）學會自己分析、找出解決問題的方法；

（2）對設計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案；

（3）掌握一些測試電路的基本方法，實驗中出現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗、再判斷”的基本方法獨立解決；

（4）能對實驗結(jié)果進行分析和評價。

3．掌握安裝、布線、調(diào)試等基本技能，鞏固常用儀器的正確使用方法。

4．通過嚴格的科學訓練和工程設計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學作風，并培養(yǎng)學生具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點、全面觀點及團結(jié)協(xié)作的精神。課程設計的基本步驟和方法

1．方案設計根據(jù)設計任務書給定的技術指標和條件，初步設計出完整的電路（這一階段又稱為“預設計”階段）。這一階段的主要任務是準備好實驗文件，其中包括：畫出方框圖；畫出構(gòu)成框圖的各單元的邏輯電路圖；畫出整體邏輯圖；提出元器件清單；畫出各元件之間的連接圖。要完成這一階段的任務，需要設計者進行反復思考，大量參閱文獻和資料，將各種方案進行比較及可行性論證，然后才能將方案確定下來。具體步驟是：（1）框圖設計；所謂框圖設計就是針對所提出的任務，要求和條件，從全局著眼選用若干個具有一定功能的單元電路——方框來組成一個整體，以實現(xiàn)各項時間要求，即形成所謂的總體方案。通常滿足設計要求的總體方案不止一個，我們應針對任務、要求和條件查閱有關資料，廣開思路，提出若干不同方案，逐一分析其優(yōu)缺點，加以比較，擇優(yōu)錄用。（2）總體電路設計；首先根據(jù)已確定的總體方案的原理框圖，進一步明確對各單元電路的要求，進而設計出各單元電路的具體結(jié)構(gòu)形式，選擇元器件和進行參數(shù)計算。畫總體電路時的幾點注意事項：畫圖時應注意信號的流向，通常從輸入端或信號畫起，由左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路，但一般不要把電路圖畫成很長的窄條，必要時可按信號流向的主通道依次把各單元排成類似字母“U”的形狀，它的開口可以朝左，也可以朝其它方向。電路圖中所有的連線都要清楚的表示，各元件之間的絕大多數(shù)連線應在圖上直接畫出。連線通常畫成水平線或豎線，一般不畫斜線?；ハ噙B通的交叉處用圓點標出。還應注意盡量使連線短些。畫圖以“清晰明了，容易看懂”為原則。電路圖中的中大規(guī)模集成電路器件，通常用方框表示。在方框中標出它的型號，在方框的邊線兩側(cè)標出每根連線的功能名稱和管腳號。除中大規(guī)模集成電路器件外，其余元器件的符號應當標準化。當集成電路器件的管腳較多，管腳的連線可以選擇時，例如多輸入的門電路，此時畫原理圖時可不標出管腳號，布線時應隨時把實際接線的管腳號填在原理電路圖上，以便以后調(diào)試或維修。衡量一個電路設計的好壞，主要是看是否達到了技術指標及能否長期可靠地工作。此外還應考慮經(jīng)濟實用、容易操作、維修方便。為了設計出比較合理的電路，設計者除了要具備豐富的經(jīng)驗和較強的想象力之外，還應該盡可能多地熟悉各種典型電路的功能。只要將所學過的知識融會貫通，反復思考，周密設計，一個好的電路方案是不難得到的。

2．方案試驗——對所選定的設計方案進行安裝調(diào)試。

由于生產(chǎn)實際的復雜性和電子元器件參數(shù)的離散性，加上設計者經(jīng)驗不足，一個僅從理論上設計出來的電路往往是不成熟的，可能存在許多問題，而這些問題不通過實驗是不容易檢查出來的，因此，在完成方案設計之后，需要進行電路的裝配和調(diào)試，以發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與設計要求不相符合的情況。對某些較復雜的電路，可分單元電路依次進行安裝調(diào)試，一般先裝調(diào)主電路后裝調(diào)控制電路，分別達到指標要求之后，再聯(lián)系起來統(tǒng)調(diào)。

（1）安裝在裝配電路的時候，一定要認真仔細、一絲不茍，注意集成電路，幾點注意事項如下：要根據(jù)電路圖確定元器件在面包板上的排列位置。為了能夠正確布線并便于查線，所有集成電路的扦入方向要保持一致。根據(jù)信號流向的順序，采用邊安裝邊調(diào)試的方法。元器件安裝之后，先連好電源線和地線。面包板最外的兩派扦孔一般用來作為公共的電源線、地線和信號線。為了查線方便，連線應用不同顏色的導線。連線要求緊貼在面包板上，以免造成接觸不良。另外，連線要從集成塊周圍通過，不允許跨接在集成塊上方，也不要使導線互相重疊在一起，盡可能做的橫平豎直，以便于查線及更換元器件和導線。為了使電路能夠正常工作和測量，所有的地線必須連在一起，形成一個公共“地”參考點。（2）檢查連線電路安裝完畢后，先認真檢查電路連線是否正確，包括錯線（連線一端正確，另一端錯誤），少線（安裝時完全漏掉的線）和多線（連接的兩端在電路圖上都是不存在的）。

（3）調(diào)試檢查連線正確后，通電，檢查每片集成電路的工作電壓是否正常，這是電路有效工作的基本保證。調(diào)試該單元電路直至正常工作。

統(tǒng)調(diào)主電路的方法是將已調(diào)試好的若干單元電路連接起來，然后跟蹤信號流向，由輸入到輸出，由簡單到復雜，依次測試，直至正常工作。因此時控制電路尚未安裝，需人為地給受控電路加以特定信號使其正常工作。

調(diào)試控制電路常分為兩步：第一步單獨調(diào)試控制電路本身，施加于控制電路的各個信號可以人為設定為某種狀態(tài)，直至正常工作。第二步將控制電路與系統(tǒng)主電路中各個功能部件聯(lián)接起來，進行電路統(tǒng)調(diào)。

（4）故障排除實驗中出現(xiàn)了故障和問題，不要急躁，要善于用理論與實踐相結(jié)合的方法，去分析原因，這樣就可能較快地找出解決問題的方法和途徑。

一般常見故障源為：接觸不良（特別是當電源線接觸不良時可能工作不穩(wěn)定）、接線錯誤（錯接或漏接）、器件本身損壞（需單獨測試其功能方能確定確實損壞）、多余控制輸入端未正確處理（一般若懸空會有較大干擾，應接固定電平）、設計上有缺陷（出現(xiàn)預先估計不到的現(xiàn)象，這就需要改變某些元件的參數(shù)或更換元器件，甚至需要修改方案）。

3．工藝設計完成制作實驗樣機所必需的文件資料，包括整機結(jié)構(gòu)設計及印制電路板設計等。4．樣機制作及調(diào)試包括組裝、焊接、調(diào)試等。5．總結(jié)鑒定考核樣機是否全面達到規(guī)定的技術指標，能否長期可靠地工作，同時寫出設計總結(jié)報告。課程設計實驗文件的標準格式

在整個課程設計的過程中，每個同學應完成三個文件：預設計作業(yè)、方案實驗預習報告及課程設計總結(jié)報告。

1．預設計作業(yè)：

應按下述原則畫出框圖和邏輯圖交指導教師審閱。

（1）畫框圖的原則：比較簡單的邏輯電路的框圖一般由幾個方框構(gòu)成，復雜一些的電路由十幾個方框構(gòu)成，所畫的框圖不必太詳細，也不能過于含糊，關鍵是反映出邏輯電路的主要單元電路、信號通路、輸入、輸出以及控制點的設計思路?？驁D要能清晰地表示出控制信息和數(shù)據(jù)信息的流向。

每個方框不必指出功能塊中所包含的具體器件，但應標明各方框的功能名稱。

所有連線必須清晰整齊。

（2）畫邏輯圖的原則：所有小規(guī)模器件應使用標準邏輯符號。中、大規(guī)模集成電路的符號，我們規(guī)定畫成一個方框，框內(nèi)應標明器件的型號或名稱，引出腳的符號應標注清楚。必要時還可以標注出引出腳的順序號。各引出腳不要求按順序排列，可按設計者要求排列。電阻、電容、電感類元件應計算出具體值。若作為正式圖紙還應列出元器件清單，放在圖紙的右下角。2．方案試驗預習報告應由學生自己擬定，內(nèi)容包括：調(diào)試和指標測試內(nèi)容、方法及步驟，測試線路圖，所用儀器設備，記錄測試結(jié)果的表格等。表一：總結(jié)報告封面格式要求電工表一：總結(jié)報告封面格式要求電工電子課程設計總結(jié)報告題目：汽車尾燈控制電路指導教師：王偉設計人：學號：專業(yè)及班級：日期：表二：總結(jié)報告格式要求目錄設計任務書設計框圖及整機概述各單元電路的設計方案及原理說明調(diào)試過程及結(jié)果分析設計、安裝及調(diào)試中的體會附錄：（包括：整機電路圖及元器件清單）課程設計課題汽車尾燈控制電路設計任務設計構(gòu)成一個控制汽車六個尾燈的電路，用六個指示燈模擬六個尾燈（汽車每側(cè)三個），并用二個撥動開關作為轉(zhuǎn)彎信號源，一個開關用于指示左轉(zhuǎn)彎，一個開關用于指示右轉(zhuǎn)彎，如果二個開關都被接通，說明駕駛員是一個外行，緊急閃爍器起作用。右轉(zhuǎn)彎時三個右邊的燈應動作，左邊的燈則全都熄滅，右邊的燈應如圖1所示，周期性明亮與暗，一周約需一秒，對于左轉(zhuǎn)彎，左邊燈的操作應相類似；當緊急閃爍起作用時，六個尾燈大約以1Hz的頻率一致地閃爍亮與暗。同時，電路還用一個開關模擬腳踏式制動器，制動時，若轉(zhuǎn)彎開關未合上（或錯誤地將兩個開關均合上的情況）所有六個尾燈均持續(xù)點亮，在轉(zhuǎn)彎的情況下，轉(zhuǎn)向側(cè)的尾燈應正常動作，另一側(cè)的三個尾燈持續(xù)亮。另一個開關模擬停車，停車時，全部尾燈亮度為正常時的一半。燈燈A燈B燈C暗亮圖1尾燈亮暗序列設計提示汽車尾燈控制電路由四部分組成，如圖2所示，控制電路，時鐘發(fā)生電路，邏輯開關及邏輯電平指示。邏輯電平指示邏輯電平指示控制電路邏輯開關時鐘產(chǎn)生圖2尾燈控制電路方框圖轉(zhuǎn)彎信號是四狀態(tài)計數(shù)電路，可由小規(guī)模觸發(fā)器構(gòu)成。時鐘產(chǎn)生電路，可用施密特觸發(fā)器器構(gòu)成1Hz信號和50Hz信號（用于停車時，尾燈亮度為正常的一半）。振蕩頻率：f=0.7/RC設計進度（二周）弄清原理，熟悉各元器件（2天）設計原理圖（3天）實際連線，安裝調(diào)試（3天）完成總結(jié)報告（2天）設計要求設置轉(zhuǎn)彎信號狀態(tài)計數(shù)電路。設置時鐘發(fā)生電路。設置控制電路設置邏輯開關畫出汽車尾燈控制電路圖附1：元器件清單型號數(shù)量備注74LS112片三輸入與門74LS1751片四觸發(fā)器74LS203片四輸入與非門74LS003片四兩輸入與非門74LS041片反相器CD401061片六反相施密特觸發(fā)器發(fā)光二極管6個注：電阻、電容、微動開關、各色導線若干，面包板一組，鑷子一把CD401061A1Y2A2Y3A3YCD401061A1Y2A2Y3A3YVssVdd6A6Y5A5Y4A4Y246135713119141210874LS041A1Y2A2Y3A3YGNDVcc6A6Y5A5Y4A4Y246135713