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课程设计报告要求
《数模混合课程设计设计报告》
——时钟电路设计
姓名:
潘正意
学号:
22201020104225
专业班级:
应用电子技术
2012-5-26
设计报告内容要求
1.课题名称:
数字技术和模拟技术相综合的课程设计
2.内容摘要:
数字技术和模拟技术相综合的课程设计是采用EDA作为核心技术并同时保留部分传统电子设计及制作方法的新课程,本课程力图与全国电子设计大赛接轨,但尽量保持其基础性和入门性课程的特征。
3.设计内容及要求
一、设计任务
设计一个利用直流稳压电源供电的数字电子钟。
二、电路设计要求
<1>
(1)要求提供输出电压直流+5V,最大负载电流Imax=500mA,稳压系数5U≤0.05
(2)该直流稳压电源可供数字电路正常工作
<2>数字电路部分设计要求
(1)设计一个有“时”“分”“秒”显示的电子钟(23小时,59分、59秒),应具有校正功能。
(2)方案设计可充分发挥所学,可进行功能扩展(比如增加整点报时功能),尽量选中小规模集成电路设计。
(3)制作电子钟的“秒”显示部分数码显示管从0~59秒循环显示,通过按键可实现复位。
三、电路仿真要求
利用Multisim2001或Protel软件对不同设计方案的电路进行仿真分析,根据仿真结果选择最佳方案,体现到设计报告中。
四、电路原理图与电路PCB图绘制要求
1.电路原理图绘制要求:
利用Protel99se绘制本课件所提供的模拟电路和数字电路
的原理图,按照我们所提供的元器件确定元件封装,进
行ERC检查无误后生成网络表
2.PCB绘图要求:
(1)采用单面板制图,板框尺寸为长15cm、宽10cm。
模拟电路除变压器、整流桥和滤波电容外,其余均和数
字电路画在一张PCB图上,注意模拟地和数字地要分开,
应留出稳压电路的输入接口。
(2)焊盘之间只允许走一根铜膜线。
(3)信号线、电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。
(4)要求所有元件焊盘孔直径为20mil,外直径80mil。
(5)安全间距设置为20mil。
(6)采用人工布局的方式对元件进行布局,采用自动布线和手动布线相结合的方式布线。
五、电路制作及调试要求
(1)制作输出电压可调的直流稳压电源,输出电压范围为1.25~15V,通过电位器调节至5V。
(2)制作电子钟的“秒”显示部分,数码显示管从0~59秒循环显示,通过按键可实现复位。
(3)调试时应采用分步调试方法,先焊接完模拟电路部分的元件,将输出电压调节至5V,然后再焊接数字电路部分的元件,通过跳线帽连接数字部分和模拟部分电源,最后上电联调,排除故障。
4.比较和选定设计的方案,画出系统框图
电路名称及比较
并联稳压电路
串联稳压电路
改进后稳压电路
<1>
<2>
<3>
<1>并联稳压电路原理图
仿真结果
<2>串联稳压电路原理图
仿真结果
<3>改进稳压电路原理图
仿真结果
经过实验仿真改进的稳压电路效果更好。
5.单元电路设计、参数计算和器件选择
1、555振荡器原理图
555振荡器的仿真
失真分析
2、J-K触发器构成三分频器
J-K触发器构成三分频器波形图
失真分析
3、74ls90构成的60进制计数器
6.画出完整的电路图,并说明电路的工作原理
(一)工作原理:
数字时钟是用集成电路构成的,用数码显示的一种现代计数器,由分频器、振荡器、校时电路、计数器、译码器和显示器六部分组成。
振荡器和分频器组成标准秒信号发生器,不同进制计数器、译码器、和显示器组成计时系统,通过校时电路实现对时、分的校准。
由于采用纯数字硬件设计制作,与传统机械表相比,它具有走时准、显示直观、无机械转动装置等特点。
(二)电路图
模拟电路—可调稳压电源电路
时钟秒技术电路原理图
秒计数器总电路图
电气检测
材料生成清单
(三)可调稳压电源电路原理图元件表
说明
编号
封装
元件名称
2脚插针
J1
SIP2
CON2
2*2双排插针
JP1
TS100V2*2
HEADER2*2
三端稳压器
U1
TO-220
LM317
金属膜电阻
R1
AXIAL0.3
RES2
电位端
W1
VR5
RPOT
独石电容
C1,C2
RAD0.2
CAP
(二)时钟秒计数器电路原理图元件库
说明
编号
封装
元件名称
按键开关
S1
KAI
SWSPST
电源指示灯
H1
RB.1/.3
LED
十进制计数器
U4、U5
DIP16
CD40110
十进制分频器
U3
DIP16
CD4017B
555
U2
DIP8
NE555
电阻
R2,R3
AXIAL0.3
RES
电解电容
C3
RB.1/.2
CAPACTTORPOL
独石电容
C4
RAD0.2
CAP
7段显示管
X1、X2
DIP10
SM420501K
PCB板图
7.利用Multisim软件对电路进行必要的仿真分析(三个单元电路仿真)
1、秒计时
2、分计时
3、综合部分
8.制版、组装、调试的内容。
包括:
(1)使用的主要仪器和仪表
激光打印机、热转移机、高精度微型旋转、半自动腐蚀机、数字万用表、夹线钳、电烙铁、细砂机、油性笔、透明胶布、汽油、调节电位器。
(2)调试电路的方法和技巧
调试时应采用分步调试方法,先焊接完模拟电路部分元件,将输出电压调制5V,然后再焊数字部分元件,通过跳线帽连接数字部分和模拟部分电源,最后上电并调出故障。
(3)测试的数据和波形并与计算结果比较分析
有实验数据和理论计算和波形基本一致。
(4)调试中出现的故障、原因及排除方法
在整个调试过程中,当把电源都接通,芯片都插上后,X1、X2被点亮,但是X2(个位)不计数,经过分析,应该是秒脉冲模块(555定时器线路)出了问题,经过检查。
发现电解电容C3的极性接反了,我们马上改了过来,再接上电源,X2开始计数,并且复位功能键也有效,调试成功!
引脚间短路:
焊盘间没接好造成短路或其他原因。
电压侧量或示波器探头测试出错点并重新焊接。
焊接质量:
虚焊等。
重新焊接。
(5)总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。
数字技术和模拟技术相综合的课程设计是采用EDA作为核心技术并同时保留部分传统电子设计及制作方法的新课程。
本次课程程引导我在学习中培养了我的创新能力、协作精神,加强了我的动手能力,培养和工程实践的训练,提高我针对实际问题进行电子设计、制作的综合能力。
本次实验课让我对于本专业的软件有了更好的了解,让我加深了对软件的认识,更有助于减小了我以后工作中的负担。
我相信在我以后的道路上,数字技术和模拟技术课程设计会给我带来不同凡响的影响,我会用所学知识来实现自己未来的路。
9.列出系统需要的元器件
1.单面敷铜板(规格:
15mmX10mm)每组1张
2.普通A4打印纸(请每组自备3张)
3.LM317集成块(包括散热片及固定螺丝):
每组1套
4、5K可调电位器:
每组1个
5.240Ώ电阻:
每组1支
6.470Ώ电阻:
每组1支
7.47KΏ电阻:
每组2支
8.300Ώ电阻:
每组2支
8.10uF电解电容:
每组1支
9.1uF独石电容:
每组1支
10.0.1uF独石电容:
每组2支
11.2脚单排插针:
每组3个
12.8脚IC座:
每组1个
13.16脚IC座:
每组3个
14.跳线帽:
每组2个
15.按键开关:
每组1个
16.发光二极管:
每组1个
17.5脚单排插针:
每两组1条
10.列出参考文献
数模混合课程设计指导书
11.收获、体会
在数模混合设计课程的这两个星期,我经过画电路图,自己画封装,在到自己布线,制版,打孔,焊接,调试,自己到最后的得到了喜悦,其中我经过在整个过程的时候少了点上课时候的嘻哈,多了点认真多了点执着,其中在布线,制版,调试当中遇到的问题最多,但是因为我的执着坚持最后将线布好,我体会到了结三个臭皮匠比过诸葛亮,在调试时每一次的满怀信心的接上电源,又一次次的失败也体会到了成功,让我心灰意冷又让我惊喜不断,不过最后还是找到了问题将其解决,在最后看到成功的时候心情都非常的激动,我自己成功做了一个计数器。
在整个实验过程我比以前熟悉的使用Protel99se,Multisim10。
最后还要感谢老师的认真负责,细致、仔细、全面的讲解每个芯片的功能原理,还及时为我解决各种专业问题,还为我补充一些新的知识,让我涨了不少见识。
通过这次动手实践,我甚是体会理论和实践的区别,经验的重要性,老师的专业性很值得我学习。
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