消费类电子产品的设计跟制作.docx
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消费类电子产品的设计跟制作.docx
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消费类电子产品的设计跟制作
目 录
目录…………………………………………………………………1
一、课程设计题目简介················································2
1.1课程名·····················································2
1.2课程设计题目···············································2
二、课程设计具体安排················································2
2.1设计内容···················································2
2.2设计目的···················································2
2.3设计要求···················································2
2.4设计进度···················································3
三、技术指标、整体方案与重点方案设计·································3
3.1技术指标···················································3
3.2系统结构···················································4
3.3基本原理···················································4
3.4整理方案原理图··············································4
3.5单元电路设计电路设计········································4
3.6重点设计电路··············································8
四、元器件的检测···················································9
4.1二极管的检测方法··········································9
4.2三极管的检测方法··········································10
4.3发光二极管的检测··········································10
4.4数码管的检测··············································10
4.5芯片的检测················································11
4.6电容器的检测··············································11
4.7电源变压器的检测··········································11
五、实物操作·······················································12
5.1电路图绘制················································12
5.2电路焊接··················································12
5.3电路调试··················································12
六、课程设计结论···················································14
6.1设计思路··················································14
6.2问题及改进················································14
6.3设计心得··················································14
七、参考文献························································15
附录1数字频率计电路原理图····································16
附录2数字频率计PCB设计图····································17
附录3使用元器件一览表········································18
《消费类电子产品的设计与制作》
课程设计任务书
一、课程任务
1.1课程名
消费类电子产品设计
1.2课程题目及内容
数字频率计的设计与制作
二、课程设计具体安排
2.1设计内容
设计并制作一种数字频率计
2.2设计目的
1、掌握数字频率计的组成原理。
2、了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理。
3、掌握数字频率计的设计、组装与调试。
4、熟练掌握数字频率计减小测量误差的方法。
5、学习集成电路合理选择与使用。
2.3设计要求
1、全体同学按2~3人进行分组,每组研究对象不同,不得抄袭。
2、每组必须查找相关资料,仔细阅读,认真完成设计。
3、设计完成后,调试实物并演示设计结果。
4、每位同学严格进行答辩,认真独立完成课程设计报告。
2.4设计进度
2010年12月8日:
下发设计任务书,布置设计任务和设计要求、设计时间安排。
要求学生到网上或图书馆查询关于频率计设计方面的资料。
2010年12月13日:
讲解电源与整流稳压电路、信号放大、波形整形电路、控制门电路的工作原理,并要求学生相互讨论且搞懂这一部分设计原理和设计方案。
2010年12月14日:
讲解计数器、锁存器、显示译码器与数码管电路的工作原理,并要求学生相互讨论且搞懂这一部分设计原理和设计方案。
2010年12月15日:
要求学生绘出数字频率计的原理框图以及各部分电路的详细连接图,并且查资料搞懂各部分的原理。
2010年12月16日:
根据已经论证的详细电路图,用PROTEL99上机画出数字频率计的原理图,及PCB版图。
2010年12月17日:
在弄懂原理的前提下,要求学生列出器件清单,并与老师讨论方案的合理性。
确定设计方案、器件清单后,以班为单位,于星期六、星期天去购买器件。
下星期准备焊接。
2010年12月20日:
讲解焊接技术、数码管、二极管、三极管等器件的检测方法,并要求学生查询关于器件检测方面的资料。
元器件的检测及布局。
2010年12月21日:
焊接电源、输入信号检测、输入放大与整形电路、计数器电路、控制门检测、显示译码电路与数码管显示电路等,并进行检测。
2010年12月22日:
继续进行焊接。
2010年12月23日:
安装、调试、故障排除
2010年12月24日:
实物验收;布置实验报告的书写要求并书写实验告。
三、技术指标、整体方案与重点方案设计
3.1技术指标
1.频率测量范围:
10~9999Hz
2.入信号波形:
任意周期信号
3.输入信号电压幅度:
大于300mV
4.电源:
220V、50Hz
3.2系统结构
本系统分为电源与整流稳压电路模块,全波整流与波形整形电路模块,分频器模块,信号放大和波形整形电路模块,控制门模块,计数器模块,锁存器模块,显示译码器与数码管显示模块。
几个模块各个都有自己完成的相应的功能,各个模块之间紧密结合起来组成了整个数字频率计系统。
有关各个模块的具体作用将在方案设计中加以介绍。
3.3基本原理
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
频率是单位时间内信号发生周期变化的次数。
如果能在给定的1S时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数,将其换算后显示出来。
按照这个基本原理,我们可以完成设计这个数字频率计。
3.4整体方案原理图
图1整体方案原理图
3.5单元电路设计
1.电源与整流稳压电路
框图中的电源采用50Hz的交流市电。
市电被降压、整流、稳压后为整个频率计电路系统提供直流电源。
具体实现电路如下图所示:
图2电源与整流稳压部分原理图
我们采用9V变压器对220V市电进行降压,后通过四个IN4007整流二极管组成的全桥整流对交流电进行整流,后经过一个1000uf的极性电容进行滤波,之后通过三端稳压器L7805进行稳压,后在经过一100uf电容再次滤波,最后可以得到较稳定的5V电压,给整个频率计电路系统供电。
我们把此模块作为重点设计电路部分,具体的分析详见3.4重点设计电路部分。
2.全波整流与波形整形电路
本频率计采用市电频率作为标准频率,以获得稳定的基准时间。
全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流,得到100Hz的全波整流波形。
波形整形电路对100Hz信号进行整形,使之成为100Hz的矩形波。
设计的具体电路如下:
图3全波整流与波形整形电路部分原理图
通过IN4733稳压二极管进行稳压保护,后通过施密特反相器74HC14进行整形,整形后的波形为100HZ的矩形波。
3.分频器
分频器对100Hz信号进行100分频得到周期为1S的脉冲信号。
然后再进行二分频得到占空比为50%脉冲宽度为1S的方波信号,由此获得测量频率的基准时间。
利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在1S时间内通过控制门的被测脉冲的数目。
具体实现电路如下:
图4分频器电路部分原理图
我们采用7位二进制计数器CD4024作为分频器对应的Q7,Q6,Q3接三输入与门对整形后的信号进行100分频。
然后我们采用双上升沿JK触发器CD4027对信号进行二分频后会得到占空比为50%,脉冲宽度为1S的方波信号(即0.5Hz,占空比为50%的方波)。
由此获得测量频率的基准时间去打开或关闭控制门电路。
4、信号输入,波形整形电路
通过信号放大和波形整形电路将被测信号进行放大与整形处理,使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号,能够被计数器识别进行计数。
具体实现电路如下图所示:
图5信号放大、波形整形电路部分原理图
我们采用了高增益单运算放大器uA741对输入信号进行放大,在信号的正向输入,我们通过2个1kΩ电阻进行分压,使得信号的基准电压从0V提升到2.5V左右,这样对测量的信号的负半周也可以放大,保证了信号放大后的稳定性,我们采用施密特反相器74HC14对放大后的信号进行整形,得到我们需要的可以测量的方波信号。
5.控制门
控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。
此处采用与门来实现。
当秒信号为正时进行计数,为负时进行锁存显示。
具体实现电路如下图所示:
图6控制门部分原理图
JK触发器的输出端Q和Q\分别接到计数时能的与门输入端和锁存清零的与门输入端,并且通过全波整流与波形整形电路的输出端相与,使其有尽5ms左右的锁存延时,保证锁存的正常进行,保证了数据的稳定性。
6.计数器
计数器的作用是对输入脉冲计数。
本实验要求测量上限为9999Hz,需采用4位十进制计数器。
具体电路如下:
图7计数器部分原理图
这里我们采用
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- 消费类 电子产品 设计 制作