电子系统综合设计与训练docWord格式.docx
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课内总学时120学时,其中:
授课10学时,专题讲座10课时,讨论40课时,实践60学时(实践2课时作1学时);
课内外学时比例:
1:
1
适合范围:
电类专业本科生
先修课程:
大学物理(含半导体器件物理)、电路分析基础、电子技术基础(模拟、数字)、单片机技术或嵌入式系统。
第一部分:
模拟电子技术、数字电子技术混合设计项目
项目一、正弦信号产生、转换计数显示电路的设计
【项目内容】
设计一个数模混合系统,包括信号的产生、转换、脉冲计数、译码、显示等。
电路应实现的具体功能与技术指标如下:
1.基本要求
(1)设计一个正弦信号产生电路,要求输出信号频率可调。
频率范围为500~1000Hz。
(2)设计一个正弦转方波变换电路,要求方波输出为TTL电平。
(3)设计一个分频器,要求能够对方波脉冲信号进行分频
(4)设计一个计数、译码、显示电路,要求能够对分频后的脉冲信号进行计数,并显示计数脉冲个数,用三位数码管显示。
2.提高要求
(5)完成分频器电路分频系数可控。
(6)对正弦信号产生电路输出的信号实现信号放大和衰减。
4.发挥部分
(7)实现对方波信号频率的测量
【项目目的】
1.了解项目过程:
学习、设计、实现、分析、总结。
2.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路及单片机的知识,在单元电路设计的基础上,利用EWB或者Multisim,Protel软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
3.通过设计、调试等环节,增强独立分析与解决问题的能力。
【项目要求】
1.项目要求:
(1)根据项目内容、技术指标及项目室现有条件,自选方案设计出原理图,分析工作原理,计算元件参数。
(2)利用EDA软件进行仿真,并优化设计。
(3)实际搭试所设计电路,使之达到设计要求。
(4)按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试,记录测试数据,分析电路性能指标。
(5)撰写项目报告。
2.说明
要求先用软件设计并仿真,然后硬件实现。
【教学指导】
1.明确设计任务要求,确定总体方案
对系统的设计任务进行具体分析,充分理解题目的要求、每项指标的含义。
针对系统提出的任务、要求和条件,查阅资料,广开思路,提出尽量多的不同方案,仔细分析每个方案的可行性和优缺点,加以比较,从中选取合适的方案。
将系统分解成若干个模块,明确每个模块的功能、各模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流向等等。
构建总体方案与框图,清晰地表示系统的工作原理、各单元电路的功能、信号的流向及各单元电路间的关系。
2.基本要求部分电路工作原理
正弦波发生电路可以选用RC正弦波振荡电路,正弦波方波转换电路可选用电压比较器电路来实现,脉冲分频电路可以选用计数器或移位寄存器来实现,脉冲计数应选用典型常用的计数器,如:
74LS160、74LS161、74LS163等,译码显示部分采用驱动共阴数码管的显示译码器74LS48和共阴数码管SM4205。
3.提高部分电路工作原理
根据题目的提高部分的要求,分频系数可控可以用手动设置跳线或者使用拨码开关来实现。
信号放大或衰减可以选用通用型运放741来实现。
4.计算机仿真优化
系统的实现方案、电路设计以及参数计算和元器件参数基本确定后,先利用Multisim软件对设计的单元电路进行仿真,优化调整电路结构和元器件参数,直至达到指标要求。
然后再将各单元电路连接起来仿真,看总体指标是否达到要求、各模块之间配合是否合理、信号流向是否顺畅,如果发现有问题,还要重新审视各部分电路的设计,进一步调整,改进各部分电路的设计和连接关系,这一过程可能要反复多次,直到计算机仿真结果证明电路设计确实正确为止。
自拟测试表格,要求能将各个单元电路、总体电路的特性完整表示出来。
5.硬件安装、调试与测量
安装:
根据设计的电路在面包板或项目箱上搭试电路
调试:
分层次进行,先单元电路,再模块电路,后系统联调。
测试:
按自拟表格进行性能测试,并与仿真值做对比,分析之间的异同及原因。
【报告要求】
1.项目项目名称。
2.项目内容及要求
分析项目的功能与性能指标。
3.电路设计,包括:
(1)电路设计思想,电路结构框图与系统工作原理。
(2)各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明。
(3)电路的仿真与优化。
4.画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。
5.制定项目测量方案。
6.安装调试,包括:
(1)使用的主要仪器和仪表。
(2)调试电路的方法和技巧。
(3)测试的数据和波形并与设计结果比较分析。
(4)调试中出现的故障、原因及排除方法。
6.总结
(1)阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。
(2)总结设计电路和方案的优缺点。
(3)指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。
(4)项目的收获和体会。
7.列出系统需要的元器件清单。
8.参考文献。
【项目考核】
1.项目考察内容:
(1)电路图与原理分析。
(2)电路仿真运行结果。
(3)硬件电路功能与指标,测试数据与误差分析。
(4)项目报告。
2.项目结束需要提交的材料:
(1)仿真电路图
(2)硬件实物
(3)项目报告
【提供主要器件】
运放uA741、74LS160、74LS161、74LS163、74LS194及部分电阻电容等
项目二、锯齿波信号产生、转换计数显示电路的设计
3.基本要求
(5)设计一个锯齿波信号产生电路,要求输出信号频率可调。
(6)设计一个锯齿波转方波变换电路,要求方波输出为TTL电平。
(7)设计一个分频器,要求能够对方波脉冲信号进行分频
(8)设计一个计数、译码、显示电路,要求能够对分频后的脉冲信号进行计数,并显示计数脉冲个数,用三位数码管显示。
4.提高要求
(6)对锯齿波信号产生电路输出的信号实现信号放大和衰减。
5.发挥部分
4.了解项目过程:
5.系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路及单片机的知识,在单元电路设计的基础上,利用EWB或者Multisim,Protel软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
6.通过设计、调试等环节,增强独立分析与解决问题的能力。
3.项目要求:
4.说明
6.明确设计任务要求,确定总体方案
7.基本要求部分电路工作原理
锯齿波发生电路可以选用两个运放构成,锯齿波方波转换电路可选用电压比较器电路来实现,脉冲分频电路可以选用计数器或移位寄存器来实现,脉冲计数应选用典型常用的计数器,如:
8.提高部分电路工作原理
9.计算机仿真优化
10.硬件安装、调试与测量
4.项目项目名称。
5.项目内容及要求
6.电路设计,包括:
7.画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。
8.制定项目测量方案。
9.安装调试,包括:
9.总结
(5)阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法。
(6)总结设计电路和方案的优缺点。
(7)指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。
(8)项目的收获和体会。
10.列出系统需要的元器件清单。
11.参考文献。
3.项目考察内容:
4.项目结束需要提交的材料:
项目三、自动循迹小车(I)
考察知识点:
1、直流电机控制设计、电机正反转、驱动控制;
2、光电传感器的原理及应用设计、循迹模块设计;
3、计数
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