《数电课程设计》PPT课件

课程设计：便携式数字频率计小组成员：王永刚、张灵子、张鑫、张卫丹、李玉婷2011年12月10日curriculumdesign目录一、设计任务与要求二、电路设计1.设计2.设计要求3.设计使用器件三、调试阶段四、课程设计实况五、个人一、设计任务与要求1、设计任务设计一个便携式数字频率计2、设计要求设计的电路占空比为1／2，T=0.658s，f=1.23Hz,与人的心率相仿。二、电路设计1.设计方案图1原理框图2.电路工作原理传感器放大整形倍频电路闸门自动清零电路三位显示译码驱动三位BCD计数器2.1脉冲信号源pulsesignalsource基于555芯片的多谐振荡器如图3所示由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Ct放电，使电路产生振荡。电容C在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放点。输出信号的时间参数是T=tw1+tw2,tw1=0.7(R1+R2)C，tw2=0.7R2C图3多谐振荡器图2555芯片管脚图2.1脉冲信号源pulsesignalsource该部分采用NE555构成可调的多谐振荡器来模拟心跳脉冲，其电路如图2所示，通过调整，本电路的占空比为1／2，T=0.658s，f=1.23Hz,与人的心率相仿。图4模拟传感器电路图2.2倍频电路frequencymultipliercircuit基于555芯片的单稳态触发器触发电路由C1、R1、D构成，其中D为箝位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开通，输出端F输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经C1加到2端。使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3Vcc时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，回复稳态，为下个触发脉冲的来到做好准备。暂稳态的持续时间tw决定于外接元件R、C的大小。Tw=1.1RC图5单稳态触发器2.2倍频电路frequencymultipliercircuit74LS04非门74LS32或门图674LS04管脚图图774LS32管脚图2.2倍频电路frequencymultipliercircuit如图8所示，该电路采用两个单稳态触发器，一个非门，一个或门构成，每个单稳态的暂稳时间约为0.11s，如下图3所示，通过反向器，进入两个单稳态触发器的脉冲相位差为半个周期。故当从脉冲信号源来的一个脉冲，经过倍频电路后，将会产生两个脉冲信号，即实现了两倍频。图8倍频电路2.3记数、译码、显示电路count、code、displayCD4511芯片说明如图9所示，CD4511芯片说明如下：（1）A、B、C、D——BCD码输入端（2）a、b、c、d、e、f、g是译码器输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴LED数码管。（3）LT是测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为“1”，数码管显示“8”。（4）BI端是消隐输入端，BI=“0”时，译码输出全为“0”，译码管显示“0”。（5）LE端是锁存端，LE=“1”时译码器处于锁定状态，译码输出保持在LE=“0”时的状态。图9CD4511管脚图2.3记数、译码、显示电路count、code、display如图10所示，4553电路包括BCD计数器，锁存器，时钟输入端整形电路，振荡器电路，扫描电路，还有三个为选择输出DS1，DS2,DS3.（1）CLK是低电平触发的十进制计数器的时钟输入端。（2）LE是锁存器的锁存允许端，LE=“0”时，计数器信息输入锁存器，LE=“1”时，将保持锁存信息保持不变，此时即使再加复位信号，也将保持原有信息不变。所以LE端应施加“0”电平，以便将锁存器的信息清除。（3）DIS是时钟禁止端，当DIS=“0”时，计数器开始计数，当DIS=“1”时，计数器停止计数。（4）MR是清零端。（5）C1A，C2A间的电容决定了振荡频率，一般C=1000PF。（6）DS1，DS2，DS3是三个为输出端，当他们为“1”时，数码管不显示。图10CD4553管脚图2.3记数、译码、显示电路count、code、display该电路主要由CD4553和CD4511构成，CD4553为三位BCD计数器，具有记数，清零，锁存，时钟控制等功能。CD4511为一片BCD锁存／T段译码／驱动器。图11记数、译码、显示电路图2.4闸门控制电路gatecontrolcircuit如图12所示，CD4060是震荡、分频集成电路，它是一片14位二进制串行计数／分频器，内部的两个反相器与外加的Rt、Rs、Ct组成振荡器，振荡频率由电容、电阻的乘积决定，震荡频率经过10级分频，可以得到10种频率。（1）12脚是清零端，若为高电平，则计数器的输出全为零，并使振荡器停止工作，使用时应使它为低电平。（2）9脚接电容（3）1脚，10脚外接电阻。在本机中取Rs=16KΩ，Rt=1KΩ，Ct=10μF，7脚输出f=1／6Hz，T=6s的脉冲信号，经CD4017进行延时后，输出T=60s的脉冲信号，闸门信号为他的半个周期30s，即计数器可以连续计时30s。图124060芯片管脚图2.4闸门控制电路gatecontrolcircuit本电路利用CD4060，14位二进制串行计数器／分频器，调节电容和电阻可以调节输出脉冲的频率，从而控制闸门时间，本电路的闸门时间为30秒，即计数器可以连续记时30秒。2.5自动清零电路openandshortzeroingcircuitCD4017芯片说明如图13所示，CD4017是十进制记数／脉冲分频器，这种计数器只有译码选中的输出端为高电平，其余输出均为低电平。（1）12脚：级联进位输出端（2）14脚：时钟输入端，脉冲下降沿有效。（3）15脚：清零输入端，加高电平时清零。图134017芯片管脚图2.5自动清零电路openandshortzeroingcircuit本电路利用了一片CD4017、一片74LS00，该电路连在4060和4533之间，利用4533的清零、时钟控制功能与本电路的结合，构成了自动清零电路。图14闸门、自动清零电路3.设计使用器件种类电阻三极管二极管电容集成芯片其他型号及数量10K（2个）100K（2个）1M（1个）1K（4个）510（7个）5.1K（2个）9012（3个）IN4001（4个）1000p（1个）0.01uf（5个）4.7uf（1个）10uf（3个）CD4060（1个）CD4017（1个）CD4553（1个）CD4551（1个）KA555（3个）74LS00（1个）74LS32（1个）共阴极数码管（3个）表1设计使用器件统计表三、调试阶段根据电路图检查接线及所连接的元件是否正确使用万能表检测各接线与面包板之间是否牢固检测各分电路的信号输入、输出是否合理通过各步检测，我们成功改正了二极管接反的错误，判断出芯片模拟传感器电路中的KA555烧坏并及时更换。四、课程设计实况五、个人心得王永刚张灵子张卫丹张鑫李玉婷个人心得by王永刚这次的课程设计我受益匪浅，下面跟大家分享一下我的体会。一开始老师说到的时候，自己觉得很新鲜，又不太了解到底是什么，就这样开始了我们的研究。取实验器材，由于自己是小组长，所以得保管我们组的器材，我小心翼翼的保存着。拿到课题之后，我们便开始了本次的课程设计，一开始的时候，大家都有点摸不到头绪，我们首先了解了电路板的构造，后来我们经过研究讨论，一一分配了任务，她们负责整个电路图的构接，我们俩个男生负责器材的挑选。然后便开始了电路图的连接，连接时真得一丝不苟啊，稍不留神就连错了，我俩给她们掐线，她们进行连接。连接是枯燥而又乏味的，但大家明白这是我们的任务，就必须完成，慢慢的我们连成了第一个电路图，时间也过得飞速，转眼就到晚上了，我们马上就要连完了，所以大家都在加把劲，最后一起叫的外卖，第一次几个人一起在实验室吃饭，别有一番感觉啊，其中也遇到了很多困难，我们抑或团结协作，抑或问学姐，最终得以完成了整个电路图的连接。最后进入了实验的调试阶段，我们都抱着一次成功的心态期待着，但事与愿违，我们第一天失败了，那时已经9点多了，我们不得不结束了第一天的实验。第二天我们继续着，检查着电路有没有连错，线有没有接好，芯片有没有接触好，这些初步问题，检查的时候需要异常的耐心。最终我们得到了初步的结果，但大家都尽力了。我们为了这次实验都付出了很多，有的时候连吃饭的时间都没有，没有付出，怎么有收获呢，我想这就是魅力所在吧。本次实验我最大的体会就是团队合作的精神，和做事情一丝不苟的态度，我想通过本次实验，我的认识会达到一个新的高度。个人心得by张灵子结束了两周的课程设计实验，让我感慨颇多，从最初知道课题、设计实验步骤、校正、实践到最后的总结、书面讨论，都融入了每一位团队队员的心血。实验结果的成败让我们感觉与自己的荣辱息息相关。最初当拿到课题的时候，让我们这些很少有实践经验的大学生多少有些不知所措，但经过我们组内讨论，渐渐地理清了思路，摸索出了设计的方式，在电路板上以电路图为基础进行拆分、对应，整体的布局确定后，我们按照设计的电路图进行导线的连接。这项工作可以说看似简单，但理论的电路图变换成导线、同时还要讲求板面的简洁、利落，就需要连接者细心的改变连接方式，利用板面自有的内部电路，对导线的连接进行最简化，这就无形中提高了难度。经过两天的攻坚，我们终于完成了板面的连接，接下来就是调试、校验，完善。可是，既是课程设计就要把自己的成果向大家展示，怎样把结果展现在大家眼前也成为了一个问题。不仅要直观，还有简单明了。于是我们精心设计了ppt，尽量运用简练的语言对实验过程结果进行概括、总结。这次设计实践中，我们所有队员都非常积极、努力，在电路板连接这一关键阶段，我们甚至采取了人员轮换的办法，人歇事不歇，从早上开始但晚上，我们五位队员用自己的汗水和智慧完成了大体的连接。等待我们的只剩下一些细微的调试和整体视觉感上的美化。在后期的工作中，我们金诚合作，让我感觉到了团队的力量是伟大的，如果没有我们队员的积极配合与全身心的投入，我们的设计课程是不可能如此顺利和快速的进行的，每一个步骤有条不紊的进行，也体现了队员的细致，对每一个细节都严格把关，有力的保证了课程设计的顺利进行。通过这次课程设计，我懂得了许多。团队的力量、合作的重要、个人的意识，都是每一次合作能够成功的保障。个人心得by张卫丹通过两周的课程设计，让我从课本知识走向实际的实践，践行践知，把书本的知识学以致用，并在在实践中找不足。以下几点是我对这次课程设计的总结：1.熟练掌握课本知识。基础知识是一切实践的基础，只有灵活运用知识，才能发展自己的思维空间。让时间过程简单实用。我拿到课题后，经过组内讨论，运用学过的模电、数点知识，逐步计算分析，最后确定本次课程设计的最终方案，这个过程的对错将直接影响实验的成败。所以我们都给予了极度的重视。2.团队合作能力。本次我们队的课程设计共5人，每人都有自己擅长的地方，经过讨论分析，我们采取明确的分工，让每个人都充分发挥自己优势，每个人都融入本次实践中，所以实验进行的既省时又顺利。合作能力使我们融入集体，发展自己才能的必不可少的能力。3.动手能力。经过理论分析和分工后我们进入实践操作环节，首先我们要查找所用电器元件及其使用原则，之后我们检查所用面板等器件是否完好等等准备工作。我们按照电路原路图以芯片为单位，一步步连接电路板，完成连接后，我们再次检查，及时调试。4.做事态度。电路板连接是一个既“简单”又“麻烦”的过程，简单是因为只要按部就班就不会出错。麻烦是因为每步都要小心，一旦出一点错误就会影响最后结果。还要设计板面，怎么连接才会最美观、简洁。所以做事态度需要小心谨慎，同时边做边思考。5.表达能力。过程结束后，怎样才能把自己的结果展示给别人也是一个必不可少的过程。我们通过实验报告，PPT展示，答辩等方式，让别人观察、考查我们的实验，表达的好坏，影响到对实验结果的认可程度，所以我们精心设计了报告及PPT等结果展示。个人心得by张鑫经历了两周的不懈努力，我们终于完成了课程设计实践的部分，这次课程设计的经历给我启发很大，受益匪浅，让我懂得了很多道理，对团队的合作和未来的大学生必须具备的能力有了更深入的理解。首先，作为新时代的大学生必须具备团队合作的意识。以这次课程设计为例，我们小组的五个人都有各自的任务，每个人都充分发挥了自己的特长，实现了人力资源的利用最优化，这是个人工作和团队工作所无法比拟的优势。如果没有团队的意识，什么事情都独来独往，那么，任何事情都会让你付出比别人更大的努力才会达到相同的目标。所以，团队意识的形成已成为当代大学生的必修课，团队的合作使得问题的解决具有跟多的途径和方式，不仅会让压力分散开而且还可以在解决时候相互照应、相互帮助，达到事半功倍的效果。其次，这次课程设计的过程中，我们每个人都在追求完美。从最初得到这个课题开始，我们就开始准备资料，收集相关信息，利用电路图安排电路板的元器件位置，不仅达到美观的效果，还要实现连线的简洁与方便。到后来的连线，我们力求接线的简单，尽量利用电路板的自带内部关系来减少电线的连接，这样既可以起到节省资源的作用，同时还给电路板一种干净整洁的感觉。想做到这些，就需要我们在实践前做好充分的实验准备，所有的组员都献计献策、群策群力，把优秀的想法集中到一起，做出了整套完善，细致的方案，按照计划逐步的付诸实践，使得我们的实践进度顺利快速，却还井然有序，有条不紊。最后，在完成了一些列攻坚过后，还需解决的问题就是实验结果的展示，这个不仅需要清晰的思路将我们的整体步骤展示出来，还需要更直观的视觉方式呈现出来，这样才能够达到所谓的简洁明了，通俗易懂。为此我们精心准备了PPT、实践报告和心得体会，把整个实践过程的点滴流露在笔尖，在纸上，以此方式传递给更多的人。可以说这次课程设计实践课更是一次人生中的哲学课，让我体会到很多，为了实践我们队员在实验时轮流职守，舍去了中午休息的时间、牺牲了晚饭的机会，集体埋头在实验室中工作，早起晚归。而这一切只有一目的就是保证实验的成功。这让我感动，这是除了实践本身之外的情感收获，也让我颇有感慨。希望这样的课程设计课可以长久持续的开展下去。个人心得by李玉婷通过参加这次数电的课程设计，首先我认为认为团队合作是做设计中最重要的，只有大家分工明确了，才能事半功倍。其次我深刻地感觉到自己的动手能力不强，仅仅在书本上学习的知识是不够的，这还得具体运用到实际中来。我们的课程设计——便携式数字频率计，包括了脉冲信号源电路、倍增电路、计数译码显示电路、闸门控制电路、自动清零电路，共使用了7种芯片——KA555、CD4511、CD4553、CD4060、CD4017和74LS00、74LS32。刚拿到我们的题有点不知所措，更不知从何下手，但是当看到实物之后，我们才慢慢上道——从芯片的功能着手，然后设计电路。在这其中我们学会了查找文献以及上网求助等，并和老师有了进一步的交流。当我们把所有的思路都理清之后，便开始在“面包板”上连接实物图。经过一整天的时间终于按图完成了线路连接，大家十分欣喜。随即连接到电源上进行试验，结果却不敬人意，于是开始了漫长的调试过程。我们挨个检查分电路的连接的元件是否正确，连接线是否和面包板连接牢固。当这些验证完毕之后，我们发现还是得不到预期的效果，于是我们经过讨论开始检测各分电路的信号是否接入，最后发现在倍增电路的第二片555芯片的输出信号不对，这才找到了设计中的错误。整个设计过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁、马虎，对电路调试要一步一步慢慢来，这也要求我们要有一个比较正确的调试方法。最重要的是要熟练地掌握书本知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。总之，实物对于我们学习掌握电子电路知识是很有必要的，这次课程设计是一次理论与实践的结合，正是锻炼我们自己的好机会！感谢指导2011.12.10THANKYOUFORINSTRUCTING