北京化工大學(xué)課程設(shè)計總結(jié)

北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自動化專業(yè)課程設(shè)計題目說明書頁圖紙頁班級:姓名:學(xué)號:同組人:指導(dǎo)教師:目錄一課程設(shè)計的任務(wù)及基本要求……2二邏輯框圖設(shè)計……………………3三邏輯電路的設(shè)計及參數(shù)…………4四安裝調(diào)試步驟及遇到的問題……7五印刷線路板設(shè)計…………………10六體會及建議………11七參考文獻…………11八附錄（元件使用說明）…………12九附圖（框圖邏輯圖印刷線路板圖）課程設(shè)計的任務(wù)及基本要求1.1節(jié)任務(wù)設(shè)計一個β數(shù)顯式測量電路1.2節(jié)基本要求1.2.1可測量PNP硅三極管的電流放大系數(shù)β<199，測試條件為：(1)IB=10μA，允許誤差±2%；

(2）14V<VCE<16V，且對不同b值的三極管，VCE的值基本不變。1.2.2用兩只數(shù)碼管分別用來顯示十位和個位，發(fā)光二極管用來顯示百位，其亮狀態(tài)和暗狀態(tài)分別表示1和0。1.2.3數(shù)字顯示器。顯示的數(shù)字應(yīng)當清晰，顯示周期的長短要適合，應(yīng)大于人眼的滯留時間（0.1s）。1.2.4設(shè)B、C、E三個插孔，當北側(cè)三極管插入時，打開電源，顯示器即顯示該三極管的β值。1.2.5限定使用的主要元器件如下所示：通用型集成運放LM324高阻型集成運放LF351通用型集成電壓比較器LM311集成定時器NE5552/5十進制計數(shù)器74LS90BCD—七段譯碼器74LS47雙D上升沿觸發(fā)器74LS74六施密特反相器74LS14四2輸入與非門CC4011共陽極LED七段數(shù)碼管第二章邏輯框圖設(shè)計第三章邏輯電路的設(shè)計及參數(shù)計算3.1節(jié)β/Vx轉(zhuǎn)換電路R1=(0-(-15V))/10uA=1.5M；VX=βIB?R2；VX極性為正；由β最大值（199）時VXmax=13V，以此求出R2；R2=13V/(199*10uA)=5.1K；為平衡R3略小于R2，故根據(jù)標稱值R3選用4.7K電阻。運放采用普通運放324即可。3.2節(jié)壓控振蕩器3.2.1積分器、電壓比較器的選擇：積分器選用351，因其具有較高的輸入電阻；電壓比較器選用311，因其具有較低的偏置電流和失調(diào)電流，用它構(gòu)成的電壓比較器，其響應(yīng)速度比一般運放快。3.2.2積分器中的D1使正向積分與負向積分的回路不通、時間不同。R8<<R2′為能實現(xiàn)壓控振蕩，并忽略正向積分時間，方便周期的計算。D1使得正向積分僅通過R2′,反向積分通過R2′和R8，時間長于正向積分，能很方便調(diào)節(jié)周期。3.2.3積分器后接的43k電阻保證4011芯片的正常工作，不至于因電流過大燒壞芯片，起到限流的作用3.2.4積分器輸出的V1波形：3.2.5參數(shù)計算根據(jù)設(shè)計要求，如果夾斷電壓Vp=3.5V，那么振蕩器送出的脈沖數(shù)N應(yīng)為35(N=β)，R2′=(R12C2Ln2)/(10*2C2(R4/R5)V1M)=560K。為便于調(diào)節(jié)，實際電路中采用360K的電阻R2與330K的電位器Rw串聯(lián)代替R2′3.3節(jié)計數(shù)時間產(chǎn)生器電路3.3.1計數(shù)時間Tc須經(jīng)反相器（4011）引出，因為譯碼器的消隱信號的的相位是低電平有效。3.3.2555定時器的VC2和VO的波形3.3.3計數(shù)時間與壓控振蕩器的輸出相與（經(jīng)與非門和反相器）：3.3.4參數(shù)計算圖中的Tc實際上是指C2兩端的電壓由2/3Vcc放電到1/3Vcc的時間，即Tc=R12C2Ln2.同理Td是指C2兩端的電壓由1/3Vcc充電到2/3Vcc的時間，即Td=(R11+R12)C2Ln2.根據(jù)課設(shè)要求，取Tc=30ms,Td=0.5s,并取C2=0.33uF則可得R12=130K，R11=2M。C3起濾波作用，通常選用0.01uF或0.22uF，本次實驗選取0.22uF。3.4節(jié)計數(shù)、譯碼、顯示電路3.4.1譯碼器采用47——輸出低電平有效，后接共陽極數(shù)碼管；3.4.290清零信號高電平有效，因此在使用中不要將他們隨意懸空。3.5節(jié)電路原理圖第四章安裝調(diào)試步驟及遇到的問題4.1節(jié)安裝4.1.1安裝要點eq\o\ac(○,1)在電路原理圖上標號芯片號和芯片管腳號，不用功能腳的邏輯電平。eq\o\ac(○,2)合理布置芯片和其他元件的位置。eq\o\ac(○,3)布線：*安排好電源線和地線（通電前先把幾路電源調(diào)好，注意共地）；*線緊貼面包板，橫平豎直，不交叉，不重疊；*在芯片兩側(cè)走線，不可跨芯片；*元件橫平豎直。eq\o\ac(○,4)安裝順序：按信號流向，先主電路，后輔助電路。eq\o\ac(○,5)邊安裝，邊調(diào)試。4.1.2安裝注意事項eq\o\ac(○,1)在原理圖上先標注芯片管腳(4011、14、數(shù)碼管管腳圖應(yīng)畫在旁邊），并擬訂安裝調(diào)試方案。eq\o\ac(○,2)各集成芯片合理布局，同方向排列，不要插反。eq\o\ac(○,3)按框圖分系統(tǒng)組裝、調(diào)試。eq\o\ac(○,4)連線選用0.2-0.3mm的單股硬導(dǎo)線（為檢查方便，各類電源線和地線最好用不同的顏色。特別注意各集成片的共地，采用多點共地——利用橫條和豎條）。eq\o\ac(○,5)緊貼面包板布線，導(dǎo)線要拉直，橫平豎直，最好不要拐彎，不能拉斜線或在芯片上跨接。應(yīng)根據(jù)距離和插入長度剪斷導(dǎo)線，插入長度為0.4-0.6㎜，過短可能接觸不良；過長又可能把面包板戳穿，引起短路。使用過的導(dǎo)線可以利用，但線端不能有明顯傷痕，并用鑷子把線端夾直。eq\o\ac(○,6)插線時，電源必須關(guān)閉，不能帶電操作。4.2節(jié)調(diào)試4.2.1調(diào)試要點eq\o\ac(○,1)β電流、電壓轉(zhuǎn)換電路運放324的1腳輸出一直流電壓VX≈0.051βV（小于10V）eq\o\ac(○,2)壓控振蕩器：（運放反相輸入端應(yīng)“虛地”）運放351的6腳輸出已鋸齒波比較器311的7腳輸出矩形波eq\o\ac(○,3)555振蕩器：555的3腳輸出矩形波eq\o\ac(○,4)清零波形：C4、R4的接點處輸出尖脈沖eq\o\ac(○,5)計數(shù)、譯碼、顯示：將555振蕩器的3腳輸出送計數(shù)器個位90－1的時鐘輸入，觀察數(shù)碼顯示。4.2.2調(diào)試注意事項：eq\o\ac(○,1)安裝完畢不要急于通電，應(yīng)先用萬用表短路檔根據(jù)電路圖逐個檢查每個集成片的引腳連接是否正確，有無錯線、少線、多線，特別要仔細檢查電源、地線是否連接正確、可靠。eq\o\ac(○,2)通電前先把幾路電源調(diào)好，注意共地。4.3節(jié)可能遇到的問題概述遇到的故障：直接用萬用表測Vx的時候，數(shù)字顯示不正確。555輸出波形不正確。14芯片不能正常觸發(fā)。750Ω的電阻接入電路之后，清零信號消失，從555出來的信號減弱。4011芯片在三端輸入都正常的情況下，沒有正確進位。原因：接錯線、漏接線、多接線、邏輯錯誤，板子老化。排除：1.查芯片電源電壓2.運放線性工作時反相輸入是否“虛地”3.一般故障現(xiàn)象：?若根本不亮，應(yīng)檢查電源；?若數(shù)碼管不閃爍，先檢查555是否振蕩；?若數(shù)碼管顯示0，應(yīng)檢查90有無輸入，清0信號是否正?；?0有無輸出；?若數(shù)碼管全顯示9，檢查有無清0信號；或調(diào)整積分器輸入端的電位器看有無變化；或看324的輸出是否正常等。4.計數(shù)部分，逐點觀測有無信號，或用萬用表DCV看是否跳變。?輸入為1.4v——虛線?輸出保持高電平不變——芯片未接地或接觸不良…?輸入與輸出同樣規(guī)律變化——芯片未接電源…5.555振蕩器正常但計數(shù)無輸出解決：在555的電源正極與地之間接一個幾十mF的電解電容4.4節(jié)自己試驗遇到問題及解決方案問題1：連接好線路不能正確出現(xiàn)預(yù)期的波形，檢查線路無誤。成功解決方法：更換當前芯片。問題2：連接好線路，用萬用表測量351的負端不為0.成功解決方法：地線走線板沒有串聯(lián)上。問題3：最后數(shù)顯式器的示數(shù)變化范圍過小成功解決方法：更換R9電阻，換小一點。第五章印刷線路板設(shè)計5.1節(jié)印刷線路板的設(shè)計依據(jù)實驗面包板連接電路5.2節(jié)設(shè)計要求5.2.1雙面板*正面用紅色線（元件面，橫線為主）*反面用藍色線（連線面，豎線為主）*金屬化孔用藍色5.2.2走線原則*線條橫平豎直，同面線不能交叉*線條盡量少*每個芯片橫向最多走三條*芯片相鄰管腳之間不能走線*每個金屬化孔只能插入一個元件管腳5.2.3元件標注（用鉛筆）*標出元件符號*標出元件值*標出芯片的1腳5.2.4其他要求*坐標紙大?。?1cm×23cm*比例尺：2:1*周邊留寬：5～10mm*線寬：1mm（200mA/mm）*電源和地線：加寬*芯片跨度：7.5mm*芯片管腳間距：2.5mm*金屬化孔：內(nèi)徑0.8mm外徑1.5mm*電位器：兩腳間距5mm第六章體會及建議為期兩周的課程設(shè)計，不僅是對我們只是運用能力的一次大檢驗，更是對我們繪圖，動手等實踐能力的考驗。第一次接觸面包板，第一次從設(shè)計試驗到出來成果都親自參與，讓每個學(xué)習(xí)這專業(yè)的同學(xué)都會對電產(chǎn)生一種特殊的情節(jié)。也許有的同學(xué)就會發(fā)現(xiàn)自己原來理論會更適合自己，或者從此愛上動手設(shè)計這項工作。通過這次的課程設(shè)計，我覺得自己挺喜歡組裝電路這種工作的，雖然前期的設(shè)計有些枯燥，但是進實驗室試驗會讓我有一種莫名的興奮感，看著一堆零散的原件在我的手中變得充滿生機，我就感覺自己想一個能給予人類生命的天使，我喜歡在實驗室里的時間，每一分，每一秒。這次的課程設(shè)計也讓我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，發(fā)現(xiàn)自己的專業(yè)知識不是十分牢靠，在設(shè)計電路的時候，學(xué)過的知識不能很好的應(yīng)用，問題分析能力需要提高，對元件的實際應(yīng)用不是很了解等等，在未來的兩年時間，我需要努力提高專業(yè)素養(yǎng)，做到學(xué)以致用，能夠在需要的時候活學(xué)活用。建議：1.實驗室的器件有些已老化，需要不時的檢查更新。2.申請資金更新設(shè)備，改善實驗條件。3.實驗教室太小。第七章參考文獻1、電子技術(shù)基礎(chǔ)（康華光主編）2、集成電路原理及應(yīng)用（錢為康編）3、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（孫梅生等編）4、TTL集成電子設(shè)計手冊5、電子技術(shù)課程設(shè)計指南（張誠慶、楊麗華）第八章元件使用說明8.1節(jié)通用型集成運放LM324管腳圖如圖示：L324內(nèi)有四個結(jié)構(gòu)相同，互相獨立的運放，當電源電壓為5V時，其非線性應(yīng)用的輸出電平與TTL器件相容。高阻型集成運放LF351管腳圖如圖示：一般工作時采用±15V電源，它的輸出級有過流保護電路，當需要調(diào)零時，可把電位器動端連負電流，兩個固定端分別與調(diào)零端相連。8.2節(jié)通用型電壓比較器LM311管腳圖如圖示：用它構(gòu)成的電壓比較器，其響應(yīng)速度比用一般運放組成的電壓比較器快，可用單電源供電，也可用雙電源供電±15V。只有6腳為高電平或懸空時，才能使輸出隨輸入電壓的大小而變化，實現(xiàn)比較器的功能。8.3節(jié)集成定時器NE555管腳圖如圖示：用555定時器組成的多諧振蕩器，振蕩頻率比較穩(wěn)定，為使于頻率調(diào)整，可外加電位器。8.4節(jié)六施密特反相器74LS14管腳圖如圖：8.5節(jié)四2輸入與非門CC4011管腳圖如圖示：8.6節(jié)雙上升沿觸發(fā)器74LS74管腳圖如圖示：74LS74是具有直接置位端（D）和復(fù)位端（D）的雙D觸發(fā)器。74LS74邏輯功能表如圖示：74LS74邏輯功能表輸入輸出予置SD清除D時鐘CPDQLHXXHLHLXXLHLLXXH*H*HH↑HHLHH↑LLHHHLXQ00表中的符號“↑”表示時鐘CP的上升沿觸發(fā)，帶“*”的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，即D和D回到高電平，此狀態(tài)靜不穩(wěn)定。8.7節(jié)2/5十進制計數(shù)器74LS90管腳圖如右圖示：邏輯功能表如下圖示：74LS90復(fù)位計數(shù)功能表復(fù)位輸入端輸入端R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)QDQCQBQAHHLXLLLLHHXLLLLLXXHHHLLHXLXL計數(shù)LXLX計數(shù)XLLX計數(shù)74LS90計數(shù)時序計數(shù)BCD五一二進制QDQCQBQAQAQDQCQB0LLLLLLLL1LLLHLLLH2LLHLLLHL3LLHHLLHH4LHLLLHLL5LHLHHLLL6LHHLHLLH7LHHHHLHL8HLLLHLHH9HLLHHHLL8.8節(jié)BCD—七段譯碼器74LS47通常數(shù)碼管導(dǎo)通時的正向壓降為1.8V，正向電流為10mA，據(jù)此可選定限流電阻R，一般為390Ω左右。管腳圖如右圖示：圖中D、C、B、A為輸入的8421BCD碼，～為七段輸出。74LS47的有效輸出電平為低電平，它可以與共陽極的LED數(shù)碼管配套使用，如圖所示十進制或功能輸入端B/BRBRDCBA0HHLLLLHLLLLLLH1HXLLLHHHL