【正文】 特 點(diǎn) ： 采用 16 腳 DIP 封裝 ； CMOS工藝 ； 數(shù)模混合 ； 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 ； 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間 定時(shí)器 和封鎖時(shí)間定時(shí)器 管腳圖 管腳說明 36 引腳 名稱 I/O 功能 說明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。雖然零件少了，但對(duì)零件的要求更高，設(shè)計(jì)時(shí)需按表 1提示的要求選用，才能使電路進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。 SW1是工作方式選擇 開關(guān) ，當(dāng) SW1與 1端連通時(shí)， 芯片 處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng) SW1與 2端連通時(shí)，芯片 則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 3) 白天（光強(qiáng)度高時(shí)）不發(fā)光，夜里（光強(qiáng)度低時(shí)）三種方式控制 LED 燈工作； 手動(dòng)應(yīng)急：撥動(dòng)開關(guān)（按鈕），控制： 1 組、 2 組、 3 組、 4 組 燈珠 開啟，全滅。由于 LED在生產(chǎn)中，他的 VF具 有一定的離散性，會(huì)導(dǎo)致 LED 燈珠亮度有一定差異； LED IF 工作電流按應(yīng)用需要選用，不同的電流檔次不能混用。由 R4， R5， T1構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，蓄電池電壓低，則 T1， T2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)其充電；充滿后， T1， T2 截止，停止充電，同時(shí) D1 熄滅，電路中 C4 的作用是濾除干擾信號(hào)。 執(zhí)行電路是由一塊 555 單穩(wěn)態(tài)電路（ IC13），以及由 T T11 組成的達(dá)林頓管構(gòu)成。密 碼的存儲(chǔ)用來存儲(chǔ)一位地址加 1，密碼位數(shù)減 1，當(dāng)八個(gè)地址均存入一位密碼，即密碼位數(shù)減為零時(shí)，密碼輸入完畢，此時(shí)按下確認(rèn)鍵，新密碼產(chǎn)生，跳出子程序。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 鎖是人們生活中的常用物品，本題要求用電子元器件設(shè)計(jì)一個(gè)密碼鎖的控制電路，當(dāng)輸入正確代碼時(shí)，輸出開鎖信號(hào)以推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作（例如：利用繼電器使電磁鐵吸合拉動(dòng)物件），并用紅燈亮、綠燈熄滅表示關(guān)鎖，用綠燈亮、紅燈熄滅表示開鎖； 1． 在鎖的控制電路中儲(chǔ)存一個(gè)可以修改的 4位代碼，當(dāng)開鎖按鈕開關(guān)（可設(shè)置成 6位至 8位，其中實(shí)際有效為 4 位，其余為虛設(shè)）的輸入代碼等于儲(chǔ)存代碼時(shí)，進(jìn)入開鎖狀態(tài)而使鎖打開； 2． 從第一個(gè)按鈕觸動(dòng)后的 5 秒內(nèi)若未將鎖打開，則電路自動(dòng)復(fù)位并進(jìn)入自鎖狀態(tài)（自鎖時(shí)間 20秒），使之無法再打開，并由揚(yáng)聲器發(fā)出持續(xù) 20秒的報(bào)警信號(hào)，由顯示電路顯示剩余自鎖時(shí)間。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為 0， ST =1， 74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并使搶答有效開始后 ,第一搶答者按下?lián)尨鸢粹o。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置于“清除”端，然后再進(jìn)行下一輪搶答。實(shí)現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。 2．電路具有第一搶答信號(hào)的鑒別和鎖存功能。 （ 4） 校時(shí)電路 校時(shí)電路如圖 3 所示，用基本 RS觸發(fā)器消除機(jī)械開關(guān)的抖動(dòng)，使校時(shí)電路穩(wěn)定可靠。 直流輸入電壓范圍是 0V~2V。 CP S VREF )( SI nTv LSB MSB D0 D1 Dn10 R C S1 S2 O t Ov Cv QS O t S O t QS T1 T2 O t S1選 Iv S1選 VREF Ov Cv 計(jì)數(shù) 進(jìn)位回 0 時(shí)刻 圖 3 雙積分 ADC 工作波形 9 出邏輯 1，計(jì)數(shù)器從 0繼續(xù)計(jì)數(shù)。當(dāng) QS=0時(shí)，積分器對(duì)取樣電壓 )( SI nTv 做定時(shí)積分；當(dāng) QS=1 時(shí)，積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓 VREF做定壓積分。 （ 9） 列出系統(tǒng)需要的元器件。調(diào)試電路要注意正確使用測(cè)量?jī)x器，系統(tǒng)各部分要“共地”調(diào)試過程中不斷跟蹤和記錄觀察的現(xiàn)象、測(cè)量的數(shù)據(jù)和波形。在放大電路中，旁路電容失效或開路，使仙反饋加強(qiáng)，輸出量下降，此時(shí)用適當(dāng)?shù)碾娙莶? 6 聯(lián)在旁路電容兩端，就可以看到輸出幅度恢復(fù)正常，也就可斷定旁路電容的問題。 2． 通電檢查 接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F(xiàn)象。 2． 元器件的位置 根據(jù)電路圖的各部分功能確定元器件在面包板上的位置，并按倍 民的流向?qū)⒃骷樀剡B接，以易于調(diào)試。根據(jù)他們的用途分別進(jìn)行選擇。 方案選擇的重要任務(wù)是根據(jù)掌握的知識(shí)和 資料，針對(duì)系統(tǒng)提出的任務(wù)、要求和條件，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。 每個(gè)單元電路設(shè)計(jì)前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬訂出單元電路的性能指標(biāo)，與前后級(jí)之間的聯(lián)系，分析 電路的組成形式。繪制電路圖時(shí)，注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 元器件布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于閱讀。連線不允許跨接在集成電路上，一般從集成電路周圍通過，盡量做到橫平豎直，這樣便于查線和更換器件。 4． 整機(jī)聯(lián)調(diào) 各單元電路調(diào)試過錯(cuò)成后就為整機(jī)調(diào)試打下了基礎(chǔ)。此方法可以較快地從異常的能數(shù)中分析出故障。 （ 2） 內(nèi)容摘要。 3) 直流輸入電阻大于 100kΩ。負(fù)脈沖消失后（ S=1），開關(guān) S2 斷開，積分器對(duì)取樣電壓做積分，積分器輸出電壓下降， 0?Ov ，比較器輸出邏輯 1。在此期間，計(jì)數(shù)器從 0 開始對(duì)周期脈沖 CP 計(jì)數(shù)，直到停止并保持計(jì)數(shù)值 BZ。 4) 高吉祥主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，北京：電子工業(yè)出版社， 2020年。 五、參考元件 （ 1）共陰極 LED 數(shù)碼管 （ 2）顯示譯 碼器 74LS48 （ 3） 4MHz 石英晶體振蕩器 (4) 計(jì)數(shù)器 74LS90 (5) 門電路 74LS04,74LS10,74LS00 (6 ) D 觸發(fā)器 74LS74 六、參考文獻(xiàn) 1) 《中國集成電路大全》編寫委員會(huì)編，中國集成電路大全 TTL 集成電路。 3．設(shè)置記分電路。 （ 3）記分電路可采用 3位七段數(shù)碼管顯示，由于每次都是加或減 10分，故個(gè)位總保持為零，只要十位和百位做加 /減計(jì)數(shù)即可，可采用兩級(jí)十進(jìn)制 加 /減計(jì)數(shù)器完成。如數(shù)據(jù) 可顯示為 。可預(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器 74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)。 電 阻 510Ω — 2只， 1KΩ — 9只， — l只， — l只， 100kΩ — l只， 10kΩ — 1只， 15kΩ — 1只， 68kΩ — l只。又比如說，將 4位輸入開關(guān)信號(hào)送入 4個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，由開關(guān)按順序給出時(shí)鐘脈沖時(shí)，使置入最低位的高電平狀態(tài)依次向高位移動(dòng)，移到最高位即輸出開鎖信號(hào)。 BL是用 于報(bào)警與聲音提示的喇叭，發(fā)光管 D1用于報(bào)警和提示， L是電磁鎖的電磁線圈。其工作原理是當(dāng)用戶開始輸入密碼時(shí)，電路開始 25秒計(jì)時(shí)，超出 5秒，電路開始 20秒的報(bào)警。 6. 陳大欽主編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)－電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真》，高等教育出版社， 2020年出版。 自動(dòng)方式則是通過光敏電阻自動(dòng)測(cè)光判斷。 圖 1 LED 燈的三種控制方式 圖 2 光敏電阻測(cè)光電路 接通自動(dòng)開關(guān)，如圖 2，通過光控電路（光敏電阻測(cè)光， NE555 組成施密特觸發(fā)器）判斷目前所在 環(huán)境的光強(qiáng)度的強(qiáng)弱。當(dāng)三片計(jì)數(shù)器的輸出等于撥碼盤預(yù)置的數(shù)字時(shí)，撥碼盤的 C 線輸出觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，輸出為 0，即 t2時(shí)刻，控制定時(shí)開燈的計(jì)數(shù)器停止工作；該信號(hào)也送至 LED的驅(qū)動(dòng)電路，使 LED 燈亮，完成定時(shí)點(diǎn)燈的功能。 1%更理想 ,但其價(jià)格會(huì)高于177。通常接 VDD，當(dāng)接 “0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。 紅外熱釋電傳感器， BCD 撥碼盤。 4. LED 光源驅(qū)動(dòng)電路 LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡(jiǎn)、節(jié)省成本的原則，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多 LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢(shì)的芯片。 圖 3 紅外熱釋電感應(yīng)電路 32 接下來，將此感應(yīng)信號(hào)施加至漸亮漸暗功能部分，如圖 4。 4. 光源恒流驅(qū)動(dòng)電路： LED 光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或者 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是制作成本的首要考量。在直流恒流源前可加一電源開關(guān)，以便在臺(tái)燈不用時(shí)可關(guān)斷直流電源，但不能關(guān)斷 220V交流電源，因此不用時(shí)應(yīng)從墻上取下適配器的電源插頭，這也是這個(gè)實(shí)用方案的唯一“缺點(diǎn)”。經(jīng)過 IC8（與門），送到 IC12（ 555）的 2腳，使3 腳產(chǎn)生 15 分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式 T= 計(jì)算得出），經(jīng) T9倒相，送 IC6 輸入端，使 IC6 輸出低電平，使 IC13 不能開鎖，到鎖定的目的。 密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān) S1~S4 組成（如圖 5 所示） , 它是利用開關(guān)切換的原理實(shí)現(xiàn)密碼的修改。由于將多功能八位 CPU和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中，因此， AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM、 ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本， 23 提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。 6. 陳大欽主編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)－電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真》，高等教育出版社 ， 2020年出版。 ③ 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 設(shè)置主持人控制鍵 FW用于控制整個(gè)系統(tǒng)清 0和搶答有效開始控制的啟動(dòng)。 圖 2 搶答開關(guān)電路方案 1圖 該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同清零 命令 主持人 搶答開關(guān) 組別鎖定 第一信號(hào)鑒別 組別顯示 (數(shù)碼管 ) 組別顯 示 (LED) 窄脈沖形成 穩(wěn)壓電源 圖 1 數(shù)字式智力競(jìng)賽搶答器原理框圖 定時(shí)器 犯規(guī)電路 音頻信號(hào)發(fā)生器 預(yù)置 記分電路 加分 (主持人 ) 減分 (主持人 ) 17 時(shí)譯碼顯示電路顯示該編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無效。搶答成功后立即啟動(dòng) 2 分鐘的答題定時(shí)電路，定時(shí)顯示器上顯示剩余答題時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。熟悉常用數(shù)字邏輯電路的工作原理及使用方法。石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生穩(wěn)定的校時(shí)信號(hào)（ 2Hz）和“秒”計(jì)時(shí)信號(hào) (1Hz)。 MC14433自帶時(shí)鐘、極性檢測(cè)和邏輯控制電路等，實(shí)現(xiàn)雙積分模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。 )( SI nTv 越大，負(fù)斜率也越大。它將取樣電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的時(shí)間寬度，在此期間允許計(jì)數(shù)器對(duì)周期脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。包括： ① 使用的主要儀器和儀表。通過這種測(cè)試可發(fā)現(xiàn)元器件的故障。 對(duì)分法 把有故障的電路分為兩部分，先檢測(cè)這兩部分中究竟是哪部分有故障，然后再對(duì)有故障的部分對(duì)分檢測(cè)，一直到找出故障為止。該方法適于課程設(shè)計(jì)中采用。 １－２ 電子電路的組裝 、調(diào)試與總結(jié) 電子電路設(shè)計(jì)好后，便可進(jìn)行組裝、調(diào)試，最后對(duì)課題內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié) 一、 電子電路的組裝 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)中組裝 2電路通常采用焊接和在面包板上插接兩種方式。 計(jì)算電路參數(shù)時(shí)應(yīng)注意下列問題： （ 1） 元器件的工作電流、電壓、頻率和功耗參數(shù)應(yīng)能滿足電路指標(biāo)的要求。 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 書 唐治德 夏鳴風(fēng) 申利平 熊蘭 汪金剛 呂宗偉 楊子康 電氣工程學(xué)院 2020 年 4 月 2 目 錄 1． 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) …………………………… .3 2． 課程設(shè)計(jì)專題 ……………………………………………… 7 1 直流數(shù)字電壓表 唐治德 2 數(shù)字電子鐘 唐治德 3 交直流 多功能 LED 燈電路的設(shè)計(jì) 夏鳴風(fēng) 4 紅外線數(shù)字轉(zhuǎn)速表 夏鳴風(fēng) 5 足球比賽換人顯示牌的設(shè)計(jì) 夏鳴風(fēng) 6 數(shù)字式競(jìng)賽搶答器 (參考實(shí)驗(yàn)書 的實(shí)驗(yàn)八 ) 申利平 7 電子密碼鎖 申利平 8 數(shù)控溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 汪金剛 9 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 汪金剛 10 交通燈控制電路的設(shè)計(jì) (見實(shí)驗(yàn)書的實(shí)驗(yàn)九 ) 楊子康 11 自動(dòng)售貨機(jī) 呂宗偉 12 基于 PSPICE的巴特沃斯濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì) 呂宗偉 3. 電子技術(shù)（ II）課程設(shè)計(jì)級(jí)報(bào)名表 …………………… .51 4. 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)要求 ………………………………… .. 52 3 一．電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí) 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)包括選擇課題、電子電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試和總結(jié)報(bào)告等 教學(xué)環(huán)節(jié)。 計(jì)算參數(shù)時(shí)，同一個(gè)電路可能有幾組數(shù)據(jù)，注意選擇一組能完成電路設(shè)計(jì)功能、在實(shí)踐中真正可 行的參數(shù)。 理論設(shè)計(jì)的電路必須進(jìn)行組裝、調(diào)試和測(cè)試，檢查電路能否滿足設(shè)計(jì)功能和性能要求。對(duì)于新設(shè)計(jì)的電路，此方法既便于調(diào)試，又可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。這里所指的“適當(dāng)信號(hào)”是指頻率、電壓幅值等參數(shù)應(yīng)滿足電路要求，這樣才能使調(diào)試順利進(jìn)行。這種測(cè)試是在電路不加信號(hào)時(shí)