自行车里程表+测量放大器Word下载.docx
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1.1.2基本要求-------------------------------------4
1.1.3发挥部分-------------------------------------4
1.2.1参考元件----------------------------------------4
1.3.1设计框架-----------------------------------------4
1.4.1设计方案的选择及比较----------------------------5
1.5.1系统选用的元器件清单-----------------------------5
1.6.1系统的调试--------------------------------------15
1.7.1附加功能----------------------------------------16
1.8.1实验结果----------------------------------------16
1.9.1系统调试和实验中遇到的问题----------------------19
1.10.1心得体会---------------------------------------19
1.11.1设计中的遗憾及联想-----------------------------21
1.12.1附录-------------------------------------------21
二.测量放大器简述------------------------------------22
2.1.1设计任务---------------------------------------22
2.2测量放大器的设计----------------------------------23
2.2.1设计内容及要求------------------------------23
2.2.2设计原理------------------------------------23
2.2.3设计方案及实现------------------------------26
2.3.1桥式电路---------------------------------------28
2.4.1信号变换放大器---------------------------------28
2.5差动放大器---------------------------------------30
2.5.1设计内容及要求------------------------------30
2.5.2电路设计及原理------------------------------30
2.6.1放大器性能测试---------------------------------31
2.7仿真结果和分析-----------------------------------32
2.7.1各部分的仿真结果----------------------------32
2.7.2电路总图的仿真结果--------------------------34
2.8主要电路参数计算---------------------------------36
2.8.1通频带的计算--------------------------------36
2.8.2放大倍数计算--------------------------------36
2.9.1收获和体会-------------------------------------36
2.10.1元件清单--------------------------------------37
2.11.1元件介绍--------------------------------------38
2.12.1主要参考文献----------------------------------39
一、自行车里程表设计题目
1.1.1设计技术指标及设计要求
1.1.1设计任务
设计、制作一个根据车轮周长、辐条数等参数来记录行驶里程的简易里程表。
要求具有可调整的手段,以适应不同的车型。
1.1.2基本要求
1、显示数字为3位,精度为0.1公里,即(00.0—99.9公里)。
2、数码管要有小数点显示,即个位与十分位之间的小数点要亮起来。
3、要标明你所设计的条件(轮周长、辐条数等),给出根据条件不同进行调整的方法。
4、结构简单、所用芯片尽量少、成本低、易于制作。
5、所用芯片与元器件尽量在参考元器件范围内选择(实验室没有的需自行解决)。
6、要制作一个模拟的(或真实的)测试模型,以便进行实际测试。
尽量做到结构合理、可靠,结构设计要作为考核的重要部分。
1.1.3发挥部分
从实用的角度考虑,尝试加上认为可以完善、改进的功能(如节电功能、显示清零等)。
1.2.1参考元件
CD40106、CD4518(或CD4017、74LS161等)、74LS21、CD4011(或74LS00)、CD4553、CD4543、74LS08;
共阴(共阳)数码管、NPN(PNP)开关管、红外光电传感器等;
其他电容、电阻若干。
1.3.1设计框架
电子里程表主要由红外传感器、脉冲整形、轮辐计数器、门电路、0.1公里计数器、译码驱动器等组成。
如图1所示。
图1:
实验整体框图
1.4.1设计方案的选择及比较
通过对实验题目的了解,我们把这个题目分为了三个部分:
1、脉冲的产生和整形.。
2、根据轮辐数和周长而制定的计数器。
3、译码驱动和数码管显示。
方案一:
脉冲整形电路选用一个555定时器作为波形整流器,轮辐计数器电路选用三片74LS161十六进制计数器芯片计数,0.1公里计数器同样选用74LS161十六进制计数器芯片计数,译码驱动器电路选用三片CD4543驱动三位共阴数码管工作。
方案二:
但是老师发下来的材料并没有包含555,而是给了一片CD40106。
通过查阅资料,我们知道,原来CD40106内部由6个施密特触发器组成,因而可以与信号输出线直接连接实现波形整形,而555定时器需要先进性外部连接构成施密特触发器才具有整形的功能。
因此从简化电路的要求考虑,我们最终选择了CD40106作为波形整形器。
而且经过查阅资料我们知道使用4553芯片也可以大大简化电路。
因为CD4553本身就是一个1000进制的计数器,并且具有分段输出功能,因而只需用一片CD4543与其连接便可驱动数码管,而初始的方案需要3片CD4543与3片74LS161计数器相连才能构成完整的数码管驱动电路。
所以最后从简化电路,尽量少用芯片,确保精确计算里程功能的要求出发。
我们改进为使用一片CD4553和一片CD4543构成0.1公里计数电路和译码驱动电路。
最后在计数器上我们一开始本想选用74LS161芯片,主要是由于平时用的比较多,所以对它的用法也比较熟悉。
但是我们发现由于要做的计数器比较大,而且74LS161芯片是十六进制计数器,如果用74LS161就要用到三块芯片,而CD4518只需要用两片芯片,这样的话就大大简化了电路。
脉冲整形电路选用CD40106作为波形整流器,轮辐计数器电路选用CD4518双十计数器计数,0.1公里计数器则选用CD4553计数,译码驱动器电路选用CD4543驱动三位数码管工作。
1.5.1系统选用的元器件清单
1千欧电阻三个、680欧电阻七个、CD40106一片、CD4518两片、CD4543一片、CD4553一片、74LS21一片、共阴数码管一个、1000PF电容一个、9014(NPN)三极管三个。
主要器件管脚图以及工作原理图如下:
1.CD40106施密特触发器
图二
CD40106(见图二)内含六个施密特触发器,是用于脉冲整形的芯片,它的管脚1、3、5、9、11、13分别为为输入,管脚2、4、6、8、10、11为输出。
我们在实验中只用1、2号管脚,有红外感应器过的的脉冲由1号管脚输入,经过整形的脉冲由2号管脚输出。
2.CD4518双十计数器
芯片CD4518管脚图如图三:
图三
CD4518引脚功能(管脚功能)如下:
1CP、2CP:
时钟输入端。
1CR、2CR:
清除端。
1EN、2EN:
计数允许控制端。
1Q0~1Q3:
计数器输出端。
2Q0~2Q3:
VDD:
正电源。
VSS:
接地。
CD4518功能简介(见图四):
(1)功能表
输入
输出
CPREN
Q0Q1Q2Q3
X1X
101
001
10X
X00
0000
加计数
加计数
保存
图四
(2)文字说明:
CD4518是一个同步加计数器,在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器,其功能引脚分别为1~7和9~{15}。
该CD4518计数器是单路系列脉冲输入(1脚或2脚;
9脚或10脚),4路BCD码信号输出(3脚~6脚;
{11}脚~{14}脚)。
(3)CD4518控制功能:
CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入,此时EN端为高电平
(1),若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低电平(0),同时复位端Cr也保持低电平(0),只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态,否则没办法工作。
3.CD4543
CD4543(见图五)是数码管驱动器,它既可以驱动共阴又可以驱动共阳数码管,但共阴和共阳的接法不一样。
9-15管脚对应着数码管的a-g段的显示。
7号管脚是共阴共阳的区分,共阳接高,共阴接地。
2-5号管脚接CD4553的输出。
图五
(1)
图五
(2)
4.CD4553
CD4553(见图六)也是一个计数器,当有脉冲输入它的10、12号管脚时,它就开始计数,5-9为输出端,13管脚为清零端,高电平有效。
1、2、15管脚分别控制数码管的个位、十位、百位。
14管脚为进位输出端,当驱动六位数码管时才能用到。
使用时3、4间接电容。
11管脚接地。
图六
(1)
图六
(2)
数码管介绍:
(见图7)
图七
本实验使用的是三位一体的共阴数码管,12管脚为小数位控制端、9管脚为个位控制端、8管脚为十位控制端。
3管脚为小数点控制端,高电平时三个小数点全发光。
为只让中间的小数点发光,将CD4553的1管脚取反后与DP相连。
其他各管脚分别构成数字段,11管脚控制A段,10管脚控制F段,7管脚控制B段,5管脚控制G段,4管脚控制C段,2管脚控制D段,1管脚控制E段。
工作时,数码管的7号管脚悬空。
三极管介绍:
CD4553输出控制端DS1,DS2,DS3须经一定阻值的电阻后与放大信号的三极管相连再接到数码管上,才能控制数码管相应的显示。
图八为三极管管脚图,管脚1,2,3分别为发射极,集电极,基极。
基极与DS
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