1、自动化工程学院模拟电子课程设计(报告)学生姓名： 班 级： 学 号： 设计题目：1. 方波发生器制作 2. 不规则变速循环彩灯的制作 3 声控延时夜灯制作与调试 同组姓名： 指导教师： 2009 年 9 月 目 录第 1 章 方波发生器制作1.1 设计任务21.2 总体设计方案21.3 系统分析与设计21.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单31.5 系统安装、调试与参数测量41.6 改进意见与体会4第 2 章 不规则变速循环彩灯的制作2.1 设计任务52.2 总体设计方案52.3 系统设计与分析62.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单82.5 系统安装、调试与参数测量92.6 改进意见
2、与收获体会9第 3 章声控延时灯的制作与调试3.1 设计任务103.2 总体设计方案103.3 系统分析与设计103.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单113.5 系统安装、调试与参数测量123.6 改进意见与收获体会12参考文献13第 1 章 方波发生器制作1.1 设计任务设计一个简易的方波发生器。在给定合适电源状态下利用相关器件制作一电路使该电路能输出一定频率的方波。当输出端接示波器，可观察并计算出所产生的方波波形及频率。1.2 总体设计方案根据相关资料查找，运用 74LS00 及电容电阻设计一个方波发生电路。图 1-1电路工作原理为：该引脚图表示 74LS00 为“四 2 输入与非门
3、” ，内部有四个两输入与非门。A、B 为输入端，Y 为输出端，其共用电源端为 （14 脚）CV接地端为 GND（7 脚） 。当给 5 脚输入高电平，空脚 4 输入低电平，经过 74LS00 输出高电平，对电容 C1 进行充电，示波器上显示信号在 Y 轴正半部分。当电容 C1 充电结束后，C1 继续放电，当放点结束后，C1 处相当于断开。2 脚接地，输出低电平。空脚 1 输入高电平，经过 74LS00 输出高电平，对电容 C2 进行充电，此时 4 脚输入高电平。空脚 5 也输入高电平，经 74LS00 后输出电平。即输出为低电平，在示波器显示信号为 Y 轴负半部分。C2 充电结束后断开，重复第一
4、过程。从此反复产生稳定方波1.3 系统分析与设计图 1-2 图 1-3该引脚图表示 CT74LS00 为“四 2 输入与非门” ，内部有四个两输入与非门。A、B 为输入端，Y 为输出端，其共用电源端为 （14 脚） ，接地端为CVGND（ 7 脚） 。1.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1.4.1 总电路图图 1-4图 1-5 图 1-61.4.2 元器件清单元器件清单如表 11 所示：表 11 元器件清单元器件名称 个数74LS00 2电阻 2电容 2仪器仪表清单如 12 所示：表 12 仪器仪表清单仪器仪表名称 个数万用电路板 1万用表 1电烙铁 1焊芯 1电工钳 1导线 若干1.5
5、 系统安装、调试与参数测量1.5.1 系统安装系统安装步骤为：（1）根据设计要求，画实验电路图；（2）根据实验电路图，画出实物位置电路线路，并印制装配图；（3）运用仿真软件对系统进行仿真；（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极；（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；（7）测试是否成功。1.5.2 实验调试结果实验测试结果为：将输出端接正弦波发生器，输出端接示波器。通过调整在示波器上可观察到正弦波。1.6 改进意见与收获体会在这次课程设计的过程中学到了一些除理论以外的其他的东西，例如实际操作。更深切的体会到人与人之间的那种相
6、互协调合作的成功感和快乐，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化，并学会利用图书馆图书查找资料去解决出现的问题。学会与别人合作，学会了对一些复杂电路的改进，总之感触很深。第 2 章 不规则变速循环彩灯的制作2.1 设计任务利用两组不规则周期发生器 4069 和 CD4017 彩灯和相关器件制作一组能够变速并且每一次变速都是不规则的彩灯电路。2.2 总体设计方案（1）参考电路图如下：图 2-1（2）电路的工作原理：它是由不规则周期脉冲发生器和 CD4017 彩灯电路组成。 CD4017 是一块能产生序列脉冲的 CMOS 计数/分配器。它有 2 个时钟端： CP 端是上升沿触发计数端（
7、=0。当 =1，则输出状态保持不变） 、 端是下降沿触发ENEN计数端（CP=1。当 CP=0，则输出状态保持不变） ；CR 为其异步清 0 端，加高电平时，不论 、CP 为何值，只有 Y0 输出为高电平；在时钟信号作用下，Y0Y9 依次输出为正脉冲。不规则周期脉冲发生器（由 CD4069 构成）采用两个脉冲信号发生器分别输出频率不同的两路脉冲信号，再由一个或门电路把它们合成为一个不规则周期脉冲信号；用这个不规则 脉冲信号作为 CD4017 彩灯电路的计数脉冲，就可以使彩灯循环变化的速度忽快忽慢，多路彩灯的每一路灯光的发光时间也变得各不相同。通过分别调整两个脉冲信号发生器的频率，可以改变不规则
8、周期脉冲信号的变化规律。2.3 系统分析与设计2.3.1 CD4069图 2-2 为 C D4069 引脚图CD4069 工作是，引脚 7 接地，CD4069 为常用的 CMOS 集成门电路为六反相器。CMOS 集成门电路完成的功能为 CMOS 反相器的基本电路如图AZ22 所示。 为驱动管，又称输入管， 为负载管，两管栅极连在一起作输NVPV入端，漏极连在一起作输出端。要求 ，且DPthGSNthSU)()(。PthGSthSU)()(图 23 CMOS 反相器2.3.2 CD4017 引脚图图 2-4十进制计数分频器 CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号
9、的分配，整个输出时序就是 O0、O1 、O2、O9 依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017 有 10 个输出端（O0O9）和 1 个进位输出端O5-9。每输入 10个计数脉冲，O5-9 就可得到 1 个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017 有 3 个控制（MR、CP0 和CP1），MR 为清零端，当在 MR 端上加高电平或正脉冲时其输出 O0 为高电平，其余输出端（ O1O9）均为低电平。CP0 和 CPl 是 2 个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由 CP0 端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl 端输入。设置 2 个时钟输入端，级联时
10、比较方便，可驱动更多二极管发光。由此可见，当 CD4017 有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。1 工作原理当输入 时， ， 截止，VUuILI0VGSN0NthGSU)( ， 导通，输出 。DGSP0Pth)( DOHVu当输入 时， ， 导通，IHI DSthS)( ， 截止，所以输出 。VDS thG)( L02.3.2 发光二极管发光二极管是由-族化合物，如 GaAs（砷化镓） 、GaP（磷化镓） 、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是 PN 结。因此它具有一般 P-N 结的 I-N 特性，即正向导通，反向 截止、击穿特性。此外，在
11、一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由 N 区注入 P 区，空穴由P 区注入 N 区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光2.4 总电路图 元器件清单 仪器仪表清单2.4.1 总电路图图 2-52.4.2 元器件清单表 21 元器件清单元器件名称 个数CD4069 芯片 1CD4017 芯片 1电阻 10开关 2二极管 2发光二极管 10表 2-2 仪器仪表清单仪器仪表名称 个数万用电路板 1万用表 1电烙铁 1焊芯 1电工钳 1导线 若干2.5 系统安装调试与参数测量2.5.1 系统安装系统安装步骤为：（1）根据设计要求，画出实验电路图；（2）根据
12、实验电路图，画出实物位置电路线路图和印制装配图；（3）运用仿真软件对系统进行仿真；（4）准备电烙铁，预热，摆放好材料；（5）根据电路图进行焊接，布线，注意器件正负极连接是否正确；（6）认真检查焊接是否正确，用万用表检测所焊部分通电情况是否正常；（7）测试是否成功2.5.2 实验调试结果 试验测试结果为：接入适当的电源后发现彩灯的工作情况满足实验要求，所以调试结果成功。2.6 改进意见与收获体会通过这次课程设计，使我在课堂上所学的知识得以充分应用，让我明白了知识的重要性，更进一步加深了我对模拟电子技术的了解，使我对数字电子技术产生了浓厚的兴趣，同时又让我了解了 cd4069 和 cd4017 这
13、两个电子芯片的工作原理及相关知识，加强了动手能力。让我真正的学会了将理论知识应用于实践.第 3 章 声控延时夜灯的制作与调试3.1 设计任务设计一个声控延时夜灯器。具体要求如下： （1）电路通过对声强的感应和检测处理，来控制照明灯的亮灭。（2）电路在照明灯点亮 t 秒后自动关断，并且时间 t 可以手动调节。（3）根据电路图设计印制电路板，并进行组装与调试，印制电路 板安装工艺应符合标准要求。3.2 总体设计方案根据实验要求和器材实际，运用 555 定时器 7805 芯片构造声控延迟夜灯，按照电路图连接实验所需电路。图 3-13.3 系统分析与设计3.3.1 NE555 引脚图图 3-2本电路使
14、用一块时基电路 NE555，其高电平触发端 6 脚和低电平触发端 2脚相连，构成施密特触发器，当加在 2 脚和 6 脚上的电压超 2/3VCC 时，3 脚输出低电平，当加在 2 脚和 6 脚上的电压低于 1/3VCC 时，3 脚输出高电平。3.3.2 电路的工作原理：当有声波传入驻极话筒 MIC 时，MIC 将声波转变成交变电压信号通过电容 C1 偶合到三极管 Q1 上，经过 Q1、Q2 两级电压放大后将交变信号送到 IC1的低出触发端 2 脚，信号的负半周使电路翻转，TC1 由稳态进入暂态，即 TC1被置位，3 脚输出高电平使双向可硅 V1 导通，从而使灯泡 DP 发光；与此同时接在 IC1
15、 内部 7 脚、1 脚间的三极管 C、E 极间呈高阻状态，直流电源通过 R5向电容 C2 充电。大约经过 t=1.1R5*C2 时间，C2 两端电压（即 6 脚电位）上升到 2/3 电源电压，IC1 又被复位，暂态结束电路回到稳态灯泡 DP 熄灭、电容C2 贮存的电荷通过 IC1 内部三极管放电，为下次开灯作准备。直流电源由220V 交流电通过 C3、D2 降压、D1 半波整流和 C4 滤波后得到的。R7 是为 C3提供放电回路的，以避免维修线路板时受到电击，改变 R5 的阻值可改变灯亮的持续时间3.4 总电路图 元器件清单 仪器仪表清单 3.4.1 总电路图图 3-33.4.2 元器件清单元
16、器件名称 个数NE555 芯片 1IN4007 1MIC 1电容 4电阻 7三极管 2小灯泡 1开关 17805 13.4.3 仪器仪表清单仪器仪表名称 个数万用电路板 1万用表 1电烙铁 1焊芯 1电工钳 1导线 若干3.5 系统安装 调试与参数测量3.5.1 系统安装步骤为（1）根据设计要求，画出电路图；（2）印制电路板的装配图并进行成形处理；（3）用万用表检测电源端与接地之间的阻值；（4）按照声控延时夜灯印制的装配图进行安装；（5）焊接；（6）认真检测焊接是否正常，万用表测所焊部分；测试是否成功。3.5.2 实验调试结果当在驻极话筒处喊一声，声控延时夜灯马上亮了起来，并持续一段时间后熄灭
17、。重复调试几遍结果一样，所以调试结果成功。3.6 改进意见与收获体会通过这次课程设计，是我在课堂上所学的知识有了更深层次的认识，同时又让我了解了 IC1 集成块和 7805 这两个电子芯片的工作原理及相关知识，加强了实际动手操作能力。但同时，电路过于复杂时，不能很好的焊接成功这一缺点也显露出来，我在这过程中加以了部分修改。因此，我会在今后的学习生活中，严格要求自己，努力学习，加强相关知识的学习，多加思考，努力培养独立思考解决问题的能力。主要参考文献: 电子技术及课程设计 、 数字电子技术 、 电子技术实验及实例 、 最新电子技术 300 例 、 模拟电子技术及课程设计 、 经典集成电子电路实例 、 电子技术手册 、 绿版电子制作 459 列 、 电子技术与设计培训教程 、 全国大学生电子竞赛精编 。
