【正文】 數(shù)譯碼顯示 圖 11 脈搏計(jì)方案 I 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 7 成每分鐘的脈搏次數(shù)。 4次／ min，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化電路，降低成本，故選擇 方案Ⅰ。 1）傳感器：傳感器采用了紅外光電轉(zhuǎn)換器，作用是通過(guò)紅外光照射人的手指的血脈流動(dòng)情況，把脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其原理電路如圖 14 所示。 5V，放大電路的電壓放大倍數(shù)為 10倍左右， 電路參數(shù)如下： R4=100kΩ ， R5=910kΩ ， R3為 10kΩ 電位器， C1=100μ F。 4)整形電路：經(jīng)過(guò)放大濾波后的脈搏信號(hào)仍是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，且有低頻干擾，仍不滿足計(jì)數(shù)器的要求，必須采用整形 電路，這里選用了滯回電壓比較器，如圖 17 所示，其目的是為了提高抗干擾能力。由于 LM339屬于集電級(jí)開路輸出，使用時(shí)輸出端應(yīng)加 2kΩ 的上拉電阻。 倍頻電路的形式很多，如鎖相倍頻器、異或門倍頻器等，由于鎖相倍頻器電路比較復(fù)雜，圖 14 傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)原理電路 圖 15 同相放大器電路 圖 16 二階有源濾波電路 圖 17 施密特整形電路和電平轉(zhuǎn)換電路 圖 18 放大與整形部分電路 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 9 成本比較高，所以這里采用了能滿足設(shè)計(jì)要求的異或門組成的 4倍頻電路，如圖 19所示。由兩個(gè)二倍頻電路就構(gòu)成了四倍頻電路。 由框圖可知，該電路由秒脈沖發(fā)生器、十五分 頻電路和二分頻電路組成。選用 CC4060 14位二 進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì) 32． 768kHz進(jìn)行 14次二分頻，產(chǎn)生一個(gè)頻率為 2Hz的脈沖信號(hào)，然后用雙 D觸發(fā)器 CC4013進(jìn)行二分頻得到周期為 1s的脈沖信號(hào)。 因?yàn)槿说拿}搏數(shù)最高是 150次／ min，所以采用 3位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即可。 圖 116 控 制電路 圖 117 脈搏計(jì)的總體電路圖 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 12 元器件的選擇 從某種意義上講，電子電路的設(shè)計(jì)就是選擇最合適的元器件，并把它們最好地組合起來(lái)。 1．一般優(yōu)先選用集成電路 集成電路的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它不但減小了電子設(shè)備的體積、成本，提高了可靠性，安裝、調(diào)試比較簡(jiǎn)單，而且大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，使數(shù)字電路的設(shè)計(jì)非常方便。但是，不要以為采用集成電路一定比用分立元件好，有些功能相當(dāng)簡(jiǎn)單的電路，只要一只二極管或三極管就能解決問(wèn)題，若采用集成電路反而會(huì)使電路復(fù)雜，成本增加。 2．怎樣選擇集成電路 集成電路的品種很多，選用方法一般是“先粗后細(xì)”，即先根據(jù)總體方案考慮應(yīng)該選用什么功能的集成電路，然后考慮具體性能，最后根據(jù)價(jià)格等因素選用某種型號(hào)的集成電路。 選用集成電路時(shí)，除以上所述外，還必須注意以下幾點(diǎn)： ①應(yīng)熟悉集成電路的品種和幾種典型產(chǎn)品的型號(hào)、性能、價(jià)格等，以便在設(shè)計(jì)時(shí)能提出較好的方案，較快地設(shè)計(jì)出單元電路和總電路。 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 13 對(duì)器件性能的要求 推薦選用的器件種類 工作頻率 其他要求 產(chǎn)品種類 不高 (例如 5MHz 以下 ) 使用方便、成本低、不易損壞 肖特基低功耗 TTL 高 (例如 30MHZ) 高速 TTL 較低 (例如 1MHz 以下 ) 功耗小或輸入電阻大，或抗干擾 普通 CMOS 較高 容限大，或高低電平一致性好 高速 CMOS 表 11 選用 TTL 和 CMOS 的規(guī)則 ④ CMOS器件可以與 TTL器件混合使用在同一電路中，為使二者的高、低電平兼容， CMOS器件應(yīng)盡量使用 +5V電源。 3．阻容元件的選擇 電阻和電容是兩種常用的分立元件，它們的種類很多，性能各異。例如，在設(shè)計(jì)積分電路時(shí)，不僅要求出電阻值和電容值，而且還要估算出集成運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)、差模輸入電阻、轉(zhuǎn)換速率、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流及溫漂，才能根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇元器件。 ③涉及元器件的極限參數(shù) (例如整流橋的耐壓 )時(shí)，必須留有足夠的裕量，一般按 倍左右考慮。 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 14 ⑥在保證電路性能的前提下，盡可能設(shè)法降低成本，減少器件品種，減小元器件的功耗和體積，為安裝調(diào)試創(chuàng)造有利條件。安裝技術(shù)與工藝的優(yōu)劣 ，不僅影響外觀質(zhì)量，而且影響電子產(chǎn)品的性能，并且影響到調(diào)試與維修，因此，必須給予足夠的重視。應(yīng)從全局出發(fā)，決定電子裝置各部分的空間位置。 2．注意發(fā)熱部件的通風(fēng)散熱。 4．注意電磁干擾對(duì)電路正常工作的影響，容易接受干擾的元器件 (如高放大倍數(shù)放大器的第一級(jí)等 )應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離干擾源 (如變壓器、高頻振蕩器、繼電器、接觸器等 )。如果電路規(guī)模不大或電路規(guī)模雖大但安裝空間沒(méi)有限制，則盡可能采用一塊電路板，否則采用多塊電路板。此外，與指示和顯示有關(guān)的電路板最好是安裝在面板附近。 8．注意安裝、調(diào)試和維修的方便，并盡可能注意整體布局的美觀。插接方式是在面包板上進(jìn)行，電路元器件和連線均接插在面包板的孔中；焊接方式是在印刷板上進(jìn)行，電路元器件焊接在印刷板上，電路連線則為特制的印刷線。安排的原則是，按主電路信號(hào)流向的順序布置各級(jí)的集成塊和晶體管。其原則是，按級(jí)就近布置。其原則是，第一級(jí)輸入線與末級(jí)的輸出線，強(qiáng)電流線與弱電流線、高頻線與低頻線等應(yīng)分開走，其間距離應(yīng)足夠大，以避免相互干擾。 （ a）一點(diǎn)接地 （ b）串聯(lián)接地 根據(jù)上述一點(diǎn)接地的原則，布置地線時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： ①輸出級(jí)與輸入級(jí)不允許共用一條地線。 ⑤各種高頻和低頻退耦電容的接“地”端應(yīng)遠(yuǎn)離第一級(jí)的地。為了盡量抑制這種干擾，常常采用加粗和縮短地線的方法，以減小地線電阻。 調(diào)試過(guò)程是利用符合指標(biāo)要求的各種電子測(cè)量?jī)x器，如示波器、萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器、頻率計(jì)、邏輯分析儀等，對(duì)安裝好的電路或電子裝置進(jìn)行調(diào)整和測(cè)量，以保證電路或裝置正常工作，同時(shí)，判別其性能的好壞、各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求等。無(wú)論哪種方法，在檢查中都要對(duì)已經(jīng)檢查過(guò)的連線做標(biāo)記，使用萬(wàn)用表檢查連線很有幫助。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，排除故障后方可重新通電。 調(diào)試方法有兩種。這種方法適用于簡(jiǎn)單電路或定型產(chǎn)品。分塊調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。模擬電路比較復(fù)雜，而對(duì)數(shù)字電路來(lái)說(shuō)， 由于集成度比較高，一般調(diào)試工作量不大，只要元器件選擇合適，直流工作點(diǎn)狀態(tài)正常，邏輯關(guān)系就不會(huì)有太大問(wèn)題。只要做好各功能塊之間接口電路的調(diào)試工作，再把全部電路接通，就可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。被測(cè)信號(hào)的頻率應(yīng)處在示波器能夠穩(wěn)定顯示的頻率范圍內(nèi)，如果頻率太低，觀察不到穩(wěn)定波形時(shí)，應(yīng)改變電路參數(shù)后測(cè)量。 ④調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和檢測(cè)，還要認(rèn)真記錄。 ⑤安裝和調(diào)試自始至終要有嚴(yán)謹(jǐn) 的科學(xué)作風(fēng)，不能抱有僥幸心理。分析故障現(xiàn)象、解決故障問(wèn)題可以提高實(shí)踐和動(dòng)手能力。 調(diào)試中常見(jiàn)的故障原因 ①實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符。 查找故障的方法 查找故障的通用方法是把合適的信號(hào)或 某個(gè)模塊的輸出信號(hào)引到其他模塊上，然后依次對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試，直到找到故障模塊為止。 ②檢查安裝的線路與原理是否一致，包括連線、元件的極性及參數(shù)、集成電路的安裝位置是否正確等。 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 19 ⑤檢查元器件使用是否得當(dāng)或已經(jīng)損壞。 ⑥反饋回路的故障判斷是比較困難的，因?yàn)樗前演敵鲂盘?hào)的部分或全部以某種方式送到模塊的輸入端口，使系統(tǒng)形成一個(gè)閉環(huán)回路。對(duì)于自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或非常熟悉的電路，可以采用觀察判斷法，通過(guò)儀器、儀表觀察到結(jié)果，直接判斷故障發(fā)生的原因和部位，從而準(zhǔn)確、迅速地找到故障并加以排除。如斷開負(fù)載電路仍不能正常工作，則要檢查輸入信號(hào)波形是否符合要求。 10V，失真度小于 %； 方波幅值 177。 文氏橋 振蕩 方波 形成電路 三角波 形成電路 頻率 選擇控制 直流電源 正弦波 三角波 方波 圖 22 波形發(fā)生器原理框圖 圖 21 波形發(fā)生器原理框圖 方波產(chǎn)生電路 三角波形成電路 正弦波形成電路 頻率選擇控制 直流電源 正弦波 三角波 方波 成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系列教材 21 多功能直流穩(wěn)壓電源 一、設(shè)計(jì)要求 用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)并制作一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，具體要求如下： 輸出電壓范圍 +3V~+9V，連續(xù)可調(diào)； 輸出電流最大為 800mA； 輸出紋波電壓 5mV； 穩(wěn)壓系數(shù) 3 103； 輸出內(nèi)阻 歐姆。 音頻失真度小于 10%。 4— 2 線變換的實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)消側(cè)音的功能。 多路 紅外 遙控器 一、設(shè)計(jì)要求 用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)并制作多路家用電器遙控器，具體要求如下： 最少可實(shí)現(xiàn) 6 路遙控； 遙控距離 5~10m。 二、原理框圖 三、主要參考元器件 NE555， LQ46（人體紅外傳感器） ， LM386， 繼電器 ，揚(yáng)聲器，二極管、電阻、電容若干。 由外供正弦信號(hào)源經(jīng)變換電路產(chǎn)生正、負(fù)極性的對(duì)稱方波；頻率為 1000Hz，上升和傳感觸發(fā)電路 備用直流電源 單穩(wěn)態(tài)電路 電子 開關(guān) 語(yǔ)