郑州轻工业学院
课程设计说明书题目：水位检测电路设计
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时间：2013年06 月03 日至2013 年06 月17 日
郑州轻工业学院
课程设计任务书
题目：水位检测电路设计
专业班级：电子科学与技术10-1班姓名：
学号：
主要内容、基本要求、主要参考资料等：
报警电路在人们的生产生活中有着重要作用。水位检测是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。本设计主要实现以下功能。
1.利用LED指示灯显示水位（最低水位、1/4、1/2、3/4、最高水位）。
2.达到最高水位时，自动报警。
参考文献：
[1] 张毅.自动检测技术及仪表控制系统. 北京: 化学工业出
社,2004.11
[2] 金伟. 现代检测技术. 北京: 北京邮电大学出版社, 2006.2
[3] 王兆安. 电力电子技术.北京: 机械工业出版社, 2006.5
完成期限：2013.06.03-2013.06.17_
指导教师签名：张晓冬
课程负责人签名：杨坤
2013年06月01日
目录
1概述 (2)
1.1检测技术 (2)
1.2水位检测技术的应用与发展 (2)
1.3水位检测系统设计的意义 (3)
2系统方案设计 (3)
2.1设计方案 (3)
2.1.1硬件电路图 (3)
2.1.2硬件设计原理 (4)
2.2整流电路的设计 (4)
3元器件的介绍与参数计算 (5)
3.1发光二极管 (5)
3.2电阻 (7)
3.3三极管 (7)
3.4蜂鸣报警器 (7)
3.5整流二极管 (8)
3.6变压器 (8)
4 硬件焊接 (9)
5 AltiumDesigner电路设计 (12)
6结论 (13)
参考文献 (14)
附录元器件清单 (15)
水位检测电路设计
1概述
1.1检测技术
检测技术是自动化学科的重要组成部分之一，是以现代自动化系统中的应用为主要目的，围绕参数检测和测量信号分析等信息，获取处理技术进行研究与开发的一门综合性技术。为了监督和控制某个生产过程或运动对象的状态，掌握其发展规律，使他们处于所选工况的最佳状态，就必须掌握描述他们特性的各种参数，这就首先要求检测这些参数的大小、变化趋势、变化速度等等。通常把这种流程中含有检查、测量和测试等比较广义的参数测量叫做检测。为实现参数检测组建的系统称为检测系统或检测装置。检测技术与自动化装置是将自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的复合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义。
1.2水位检测技术的应用与发展
随着我国经济社会的发展，对水文信息不断提出新要求，水文观测项目和内容不断增加，对观测手段和方法以及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求。同时当今的工业领域中液位检测对许多自动控制方案来说都至关重要。现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，也促进了水位监测技术自动化的发展。水位监测是采集、存储、传输、处理等技术的集成。从传统的水位监测方式即人工监测技术分析来看，主要存在以下问题：首先记录方式以模拟方式为主，就是数字方式记录的也很难方便的输入计算机处理，其次数据处理基本靠人工处理判断，费时易错，最后水位信息的采集、传输、处理的实时性和准确性较差，无法适应现代水
文的需求。因此，要用自动化技术促进水位监测自动化的发展。
1.3水位检测系统设计的意义
水位检测系统是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。蓄水池、水塔、水箱等都需要有水位检测。供水系统中有许多设备由于所处地势高，上下极为不便，有时水即将用完或者已经用完也不知道，造成需用水时却水量不足或者无水可用的情况。此外，在向池中注入水过程中，由于不知道水位情况，也就无法控制注水量多少，为了准确掌握水位情况，传统的做法是安排人员进行人为监控，这样不仅会占用人力、物力，还会大大影响工作效率。为此需要对水位监测情况实现自动化监测、数据化、智能化显示、视觉或听觉冲击化报警，实现水位检测一个完整的系统，那么工作人员便可以实现在操作室获知整个设备的水位状况，如此不但大大减低工作人员的危险性，同时更提升了工作的效率及简便性。
2系统方案设计
2.1设计方案
2.1.1硬件电路图
图2.1 方案硬件电路图
表2.1 水箱水位小灯指示表
2.1.2硬件设计原理
方案中的电路共有五个发光二极管，如果发光二极管全部亮，表示水箱中的水已充满。12V电源送到水箱底部的水中，晶体管(T1～T5)只要得到基极电压，就会导通并点亮相应的发光二极管(LED1～LED5)。当水箱中的水到达最低水位C时，晶体管T1导通，LEDl点亮；当水位上升到水箱的1/4时，晶体管T2导通，LEDl与LED2点亮；当水位升到水箱的一半时，晶体管T3导通，则LEDl、LED2和LED3点亮；当水位升到水箱的3/4时，晶体管T4导通，则LEDl～LED4均点亮；当水箱的水充满，晶体管T5导通，五个发光二极管全亮，同时使蜂鸣器发出报警声响。因此从发光二极管点亮的状态，就能知道水箱中的水位。发光二极管与水箱中的水位对应关系如表2.1所示。发光二极管应安装在容易监视的位置。
2.2整流电路的设计
此次电源的设计是将220V交流电压整流成为12V的直流电压，采用了二极管桥式整流电路的方法[1]。
所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。
当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载、D3构成一个回路，输出电
压U
3=U
2
-U
D1
-U
D3
。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻R L、D4构成
一个回路，输出电压U
3=U
2
-U
D2
-U
D4
。
图2.3 二极管桥式整流电路
由上述分析可知，二极管桥式整流电路输出的也是一个方向不变的脉动电压。
设输入交流电压为正弦波，其有效值为U2,则全波整流输出电压的有效值为：
2009.0)(sin 1U wt wtd U U T
==?π (2.1)
在硬件电路图2.1中，U3=12V ，232.1U U =，则102=U V
由式2.1可知，0U =9V
∵2
5T C R L ?= (2.2) 其中Ω=400L R ，02.0=T ，∴F C μ125=
3元器件的介绍与参数计算
3.1发光二极管
发光二极管简称为LED （Light Emitting Diode ），它是半导体二极管的一种，
可以把电能转化成光能。由镓（Ga ）与砷（AS ）、磷（P ）的化合物制成的二极管，当
电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中
作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿
光，碳化硅二极管发黄光。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN 结组成，也具
有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P 区注入到N 区的空穴和由N
区注入到P 区的电子，在PN 结附近数微米内分别与N 区的电子和P 区的空穴复合，
产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子
和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管[5]
。
发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。
常用的国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。
本次选用的发光二极管颜色为红色
根据元器件手册可知，此规格的发光二极管的最大电压值为 3.6V，工作电流为20mA。
设计电路的每一个水位检测都可以看成一条支路，其支路图电路如下图所示。
图3.1硬件支路电路图
设电路中总电压为U，电阻R1两端电压为U1，R2两端电压为U2，发光二极管两端电压为ULED，根据上面的电路图可知：
（3.1）即当U=12V，UTe=0.7V，ULED=3.6V时，可知U1+U2=7.7V
在晶体三极管中，晶体三级管的放大倍数180时，I=0.02A,令R1=10
则：
180I1=I2 （3.2）R1I1+R2I2=7.7 （3.3）由（3.2）（3.3）式可知：I1=0.00011A,R2=384Ω
3.2电阻
在所设计的电路中，根据发光二极管的要求，计算电阻阻值。因为实际电路中电阻有保护电路的作用，因此应有适当的余量值。
所以取：R1=10Ω,R2=400Ω
3.3三极管
半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。
三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。
电子制作中常用的三极管有90××系列，包括低频小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP)，低噪声管9014(NPN)，高频小功率管9018(NPN)等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6(低频小功率硅管)、3AX31(低频小功率锗管)等，它们的型号也都印在金属的外壳上[5]。
本次选用的三极管型号为：S9014；类型为：NPN
3.4蜂鸣报警器
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具等。蜂鸣器主要有电压式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
此次设计选取的是电压式蜂鸣报警器。
本设计使用绿光发光二极管替代蜂鸣器。
3.5整流二极管
整流二极管一种具有单向导电性的半导体器件,能将交流电能转变为直流电能。通常它包含一个PN结，有阳极和阴极两个端子。
P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V）,称为正向导通状态。若加相反的电压,使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频整流电路。
此次设计选择型号是2CP31的面结性硅管作为整流二极管。
3.6变压器
变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁芯形状一般有E 型和C型铁芯。
变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
一般指连接交流电源的线圈称之为一次线圈(Primamary coil);而跨于此线圈的电压称之为一次电压。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈问的匝数比所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。
大部份的变压器均有固定的铁芯，其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁芯二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统中的不可缺少的部分，提升输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元化，吾人可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法达到目前发展的现况。
此次选取的变压器是降压变压器，将220V 电压降压到13.33V 。
根据图2.1时可知U1=220V,U2=13.33V
∵变压器线圈匝数比2
121U U N N n ==
(3.4) ∴n=16.5
取整n=17，由此可知变压器的型号为：CEI-10 4 硬件焊接
在焊接电路时，在设计电路正确的情况下，首先要检测器件是否有无问题；再来就是，对于器件如二极管三极管各个管脚要测好，因为如果三极管的管脚不正确接入电路不但不能正常工作,还可能烧坏晶体管；最后要注意到电路在电路板上的清晰和美观。
焊接电路时用到了上述所选择的器件还有电焊、焊锡、导线等。
当实际选件时发现实际的电阻和计算结果有一定的偏差，因此选取了10Ω和420Ω的电阻。
测晶体三极管NPN 管的好坏将万用表欧姆挡置 "R × 100" 或 "R × l k" 处,把黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。
判别晶体三极管的类型。当知道管子的类型，即是NPN管，PNP管时，可直接将万用表档位调到“HFE”上，然后将三极管的头上的平面对自己，将三个管脚插入万用表的槽中，即可知道各个管脚的极，还可以知道HFE的值[7]。
因为选择器件时已经知道晶体三极管的类型和型号为：NPN,S9013所以可直接知道管子的管脚的各极。经过测试知道了五个晶体三极管的放大倍数为：178、186、192、194、178，因此可以知道将它的具体型号为：S9013I
发光二极管的两个管脚一个长一个短，在常规中，长的一端为正极，短的一端为负极。
测好各个元器件后进行焊接，焊接出实物图如下图所示。
图4.1 电路焊接图
图4.2 整体电路实物图
图4.3 功能实现图
水位检测电路设计5 AltiumDesigner电路设计
6结论
课程设计是一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的水位检测系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我综合运用所学专业基础知识的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他能力水平，这是我们都希望看到的也正是我们进行课程设计的目的所在。
在本次课程设计过程中，我的设计的硬件电路图并不是十分的繁琐，简单明了，主要是实际焊接操作和软硬件的结合。刚拿到设计题目时，我的课程设计是一个纯硬件的设计。经过自己对软件的学习，最终我将硬件电路与软件有机的结合在了一起，实现了硬件与软件的同步检测。此次设计中我也遇到了很多的问题，在自己的钻研，老师的帮助和同学的探讨中，我将问题一一解决。
顺利如期的完成本次设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，我所设计的水位检测系统在某种程度上并不完善，可这些不完善正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题。这次设计是对自己所学知识的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然明年就要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。
参考文献
[1] 童诗白.模拟电子技术基础. 北京: 高等教育出版社, 2001.1
[2] 张毅.自动检测技术及仪表控制系统. 北京: 化学工业出版社, 2004.11
[3] 金伟. 现代检测技术. 北京: 北京邮电大学出版社, 2006.2
[4] 王兆安. 电力电子技术.北京: 机械工业出版社, 2006.5
[5] 姚金生. 元器件. 北京: 电子工业出版社, 2004.10
[6] 于安红. 简明电子元器件手册. 上海: 上海交通大学出版社, 2005.12
[7] 张宪,王春娴.电子元器件的选用与检测问答. 北京: 化学工业出版社,
2005.8
附录元器件清单
课程设计成绩评定表
目录 第1章绪论 (3) 第2章设计总体方案 (4) 2.1设计要求 (4) 2.2 设计思路 (4) 2.3 设计方案 (4) 第3章硬件电路设计 (5) 3.1 A/D转换模块 (5) 3.1.1 逐次逼近型A/D转换器原理 (5) 3.1.2 ADC0808 主要特性 (6) 3.1.3ADC0808的外部引脚特征 (6) 3.1.4 ADC0808的内部结构及工作流程 (7) 3.2 单片机系统 (9) 3.2.1 AT89C51性能 (9) 3.2.2 AT89C51各引脚功能 (9) 3.3 复位电路和时钟电路 (10) 3.3.1 复位电路设计 (10) 3.3.2 时钟电路设计 (11) 3.4 LED显示系统设计 (12) 3.4.1 LED基本结构 (12) 3.4.2 LED显示器的选择 (13) 3.4.3 LED译码方式 (14) 3.4.4 LED显示器与单片机接口设计 (14) 3.5 总体电路设计 (15) 第4章程序设计 (17) 4.1 程序设计总方案 (17) 4.2 系统子程序设计 (17)
4.2.1 初始化程序 (17) 4.2.2 A/D转换子程序 (17) 4.2.3 显示子程序 (17) 4.2.4程序代码 (17) 第5章总结 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22)
第1章绪论 什么是数字电压表？数字电压表就是采用数字化技术，把需要测量的直流电压转换成数字形式，并显示出来。通过单片机技术，设计出来的数字电压表具有精度高，抗干扰能力强的特点。通过网上资料显示，目前由各种A/D转换器构成的数字电压表已经广泛的应用于电工测量，工业自动化仪表等各个领域。 在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展，更是经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。 目前，数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，因而，以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容，本系统主要包括三大模块：转换模块、数据处理模块及显示模块。其中，A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理，最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。
电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式： 以学生独立设计为主，教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤： 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图： 反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图： （2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择： 基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理 电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。 基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。
电子测量课程设计报告 双脉冲发生器 学院： 班级： 学号： 姓名：
一、实验目的 1、设计内容： 设计一个双脉冲发生器，要求信号输出短路电流大于20mA，输出波形如下所示： 2、设计要求： ①周期要求如上图所示。 ②脉冲峰值大于10V。 二、设计思路和原理 1、基本设计思路 为得到课程设计要求的双脉冲波形图，可以经过下面步骤得到： （1）得到周期10ms的方波1； （2）得到周期40ms的方波2； （3）方波1与方波2“与”得到基本二脉冲波形； （4）设计一个放大电路，对基本二脉冲波形进行放大，使它的峰峰值达到10V 以上。 2、方案设计 （1）方波1发生电路设计： 要得到周期10ms占空比50%的方波，可以选择利用两个与非门和RC构成多谐振荡器，它只能产生占空比为50%周期T约为2.2RC（R1=R2=R，C1=C2=C）如下图所示，通过设置RC参数产生满足条件的方波。 该电路有两种过程。其一是正反馈过程。非门G1和非门G2均处于非高电平或低电平，而A点电压u A上升时，G1输出电压u~Q下降，通过C1的耦合使B点电压u B下降，使G2输出电压u Q上升，又通过C2的耦合使u A再上升，最
终使~Q降到低电平，Q升到高电平。这个过程时间很短，是瞬间完成的。其二是暂稳态过程。正反馈过程完成后，两个电容开始按指数规律充放电，当其中之一达到阈值电压时，电路又进入正反馈，结果是达到另一个暂稳态，如此往复循环，形成振荡。若电路对称，即R1=R2=R，C1=C2=C，则输出方波，其重复周期为T=2t=2.2RC。 （2）方波2发生电路设计： 将方波1经过二分频电路得到周期为40ms的方波2。 （3）放大电路设计： 综合考虑，选择了共射极放大电路，其放大效果最佳，但产生相位相反的输出电压，因此进行逻辑“与”的时候选择了逻辑“与非”。 3、方案设计原理图 三、仿真的波形： 1、周期10ms占空比50%的方波1：
物理与电子工程学院 课程设计 题目:简易频率计 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 数字频率计数器
电子工程师经常需要测量频率、时间间隔、相位和对事件计数，精确的测量离不开频率计数器或它的同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪。 频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。 频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。 衡量频率计数器主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性，这些也是决定价格高低的主要依据。 关键词：频率计；数码管；锁存器；计数器；定时器
1课程设计目的 (1) 2课程设计的指标 (1) 3课程设计报告内容 (1) 3.1设计方案的选定与说明 (1) 3.1.1方案的设计与论证 (2) 3.2论述方案各部分工作原理 (3) 3.2.1时基电路 (3) 3.2.2计数器 (5) 3.2.3锁存器 (6) 3.3设计方案的图表 (7) 3.3.1设计原理图 (7) 3.4编写设计说明书 (8) 3.4.1设计说明 (8) 3.4.2性能技术指标与分析 (9) 4仿真结果 (10) 5总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录A 元器件清单 (13) 附录B 设计电路 (13)
电子线路课程设计题目 （模电、数电部分） 一、锯齿波发生器 二、语音放大电路 三、可编程放大器 四、数字频率计 五、可调电源 六、汽车尾灯控制电路 2011．09
一、设计一高线性度的锯齿波发生器 要求： （1）利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器；参考电路如图所示； （2）在EWB中对该电路进行仿真； （3）焊接电路并进行调试；调试过程中思考： a、电路中两个三极管的作用是什么？其工作状态是怎么样的？ b、R3阻值的大小会对锯齿波的线性度产生什么影响？ c、输出锯齿波的幅值范围多大？ d、调节电路中的可调电阻对波形有什么影响？ e、LM324的作用是什么？ （4）参考电路图中采用的是结型场效应管设计的，若采用N沟道增强型VMOS管和555定时器来设计一高线性度的锯齿波发生器，该如何设计？ LM324 图2 高线性度锯齿波发生器的设计
二、语音放大电路的设计 通常语音信号非常微弱，需要经过放大、滤波、功率放大后驱动扬声器。 要求： （1）采用集成运算放大器LM324和集成功放LM386N-4设计一个语音放大电路；假设语音信号的为一正弦波信号，峰峰值为5mV，频率范围为100Hz~1KHz，电路总体原理图如下所示； 图4 语音放大电路 （2）仔细分析以上电路，弄清电路构成，指出前置放大器的增益为多少dB?通带滤波器的增益为多少dB? （3）参照以上电路，焊接电路并进行调试。 a、将输入信号的峰峰值固定在5mV，分别在频率为100Hz和1KHz的条件下测试前 置放大的输出和通带滤波器的输出电压值，计算其增益，将计算结果同上面分析 的理论值进行比较。 b、能过改变10K殴的可调电阻，得到不同的输出，在波形不失真的条件下，测试集 成功放LM386在如图接法时的增益； c、将与LM386的工作电源引脚即６引脚相连的10uF电容断开，观察对波形的影响， 其作用是什么？ d、扬声器前面1000uF电容的作用是什么？
长安大学 电子技术课程设计 (温度测量与控制电路) 专业电气工程与其自动化 班级32040901 姓名李朝 指导教师田莉娟 日期2011年6月30日
前言 温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以与传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。 在确定课设题目，经仔细分析问题后，实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。由于单片机知识的匮乏，我们决定用后者实现。共同确定了总的电路结构，将设计分为三部分，李朝负责温度传感部分，谌新力负责温度显示和温度范围控制部分，肖阳负责温度控制执行电路和声光报警部分。温度传感部分由热电偶构成的温度传感器，数字显示和设定控制部分由模数转换器AD574A、281024 CMOS EEPROM、锁存器74LS175等组成，声光报警和温控加热降温执行电路主要用时基芯片555构成的多谐振荡器和单稳态电路组成。在确定了单元电路的设计方案后，我们在总结出总体方案框图的基础上，应用Multisim11.0仿真软件画出了各单元模块电路图，最后汇总电路图。 由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。 李朝 2010年6月20日
目录 温度测量与控制电路 (4) 摘要 (4) 一、系统综述和总体方案论证与选择 (5) 二、单元电路设计 (6) （一）温度传感模块 (6) （2）冷接点温度补偿方法的选择 (11) （3）滤波方法的讨论 (16) （4）电路的改进 (17) （5）仿真模拟 (18) （二）声光报警 (20) （三）温度控制执行 (21) 三、结束语 (21) 四、参考文献 (22) 五、元器件明细 (23) 六、收获体会 (31) 七、鸣谢 (32) 八、【附录】 (32) 评语 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.目的与任务 电子技术课程设计课程设计是模拟电子技术和数字电子技术课程重要的实践性教学环节，是对学生学习模拟电子技术和数字电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一个或两个课题的设计、安装和调试来完成的。学生必须独立完成一个选题或自定选题的设计任务。 通过电子技术课程设计要求学生： 根据给定的技术指标，从稳定可靠、使用方便、高性能价格比出发来选择方案，运用所学过的各种电子器件和电子线路知识，设计出相应的功能电路。 通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。 了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。 学会电子电路的安装与调试技能，掌握电子电路的测试方法及了解印刷线路板的设计，制作方法。 进一步熟悉电子仪器的使用方法。 学会撰写课程设计总结报告。 培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 2.进度安排及方式： 第一单元：集中讲课，主要内容如下： （1）课程设计的目的与要求 （2）课程设计的教学过程 （3）课程设计的评分标准 （4）课设题目介绍 （5）学生自由组合，选择题目。 第二单元：确定题目，教师就题目的基本要求答疑。学生讨论、查资料。 第三、四、五单元：查资料、设计、EDA仿真、写报告。 学生根据课题要求，独立完成课题的设计方案，并可以运用MULTISIM软件在微机上完成对所设计电路的仿真。 最后考试：笔试或分组口试。 3.考核内容与成绩评定 1、考核内容： （1）设计能力 （2）组装或焊接调试情况 （3）解决问题的能力 （4）总结报告情况 （5）出勤情况、工作作风和科学态度。
2、成绩评定： 设计的正确性、合理性和EDA仿真情况40分，总结报告40分，考试或口试20分。 3、电子课程设计完成时间： 布置任务后，同学们可以根据设计要求和参考题目（或自定题目）通过查阅相关资料提出方案和进行学习，本学期结束对设计有一个初稿和基本认识，暑假继续完善和补充，在下一学期开学第一周周末交设计报告和电子文档。开学第二周进行有关设计介绍和答辩，每人5分钟左右时间，介绍有关设计思路、电路分析、仿真、收获与体会等，要求做出介绍的ppt 幻灯片。 4.电子技术课程设计方法及设计中应当注意的问题 1) 课程设计类型 课程设计可分成三种类型或模式：一种是纯理论性的课程设计模式，在设计完成后画出设计图纸，写成设计报告，但不作实验验证；第二种是理论设计与虚拟实验相结合的课程设计模式，在设计完成后，通过计算机软件进行仿真实验，以便检查设计中存在的问题，并对存在的问题进行修改，直到达到设计要求为止；第三种是理论设计与实验验证相结合的课程设计模式，设计完成后，要搭建实验电路进行实验验证，并根据实验中出现的问题对电路进行修改，直到达到设计要求为止。第三种课程设计模式最接近于实际情况，设计和调试难度最大，它不仅要求学生有扎实的理论知识，还要求学生们有较强的动手操作能力，才能解决和克服调试过程中出现的各种问题。 三种课程设计模式各有优点：第一种课程设计模式偏重于理论设计，学生们能够有足够的时间对课程设计中遇到的理论问题进行深入的研究；第三种课程设计模式强调理论与实践并重，由于实验过程会消耗大量的时间，在课程设计时间较短时不要选择难度太大的设计题目，否则在规定的时间内将难以完成；第二种课程设计模式是第一种和第三种设计模式的折中，能较好地解决理论设计与实验验证的问题。 有些专业在课程设计之前，还没有进行电子工艺实习，学生们还不会识别和测量电子元器件，不会识别印刷板电路图，也没有掌握焊接技术、电路的测量和调试方法等实践技能，这些学生在做课程设计之前，要先自学有关的实践知识，这样才能保证课程设计顺利进行。 2)电子电路课程设计的方法和步骤 不同类型的电子电路有不同的设计方法，这些方法虽然千差万别，但基本上可归纳为明确设计任务与要求、总体方案论证、单元电路设计、参数计算、元器件选择、画出设计图纸、实验验证与调试、写成设计报告等，如下图所示。
电子测量与技术 小论文 姓名：________ 学号：_______ 班级：___________ 题目：示波器和信号发生器 摘要： 测量是无处不在的，日常生活、工农业发展、高新技术和国防现代化建设都离不开测量，科学的发展与进步更离不开测量。电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术,除了对各种电量、电信号以及电路元器件的特性和参数进行测量外、它还可以对各类非电量进行测量。按照测量的性质不同，可以将电子测量分为时域测量、频域测量、数据域测量和随机量测量四种类型；按照测量方法的不同，电子测量又可以分为直接测量、间接测量和组合测量三类。并且测量总是在不同的基准下进行。因此，计量基准一般分为如下三种；主基准、副基准、工作基准；2.阻抗测量包含哪些；电阻、电容、电感阻抗的测量，电阻阻抗测量方法：伏；3.误差的特点和性质；按照误差的特点和性质，误差可分为系统误差、随机误；系统误差的主要特点是：只要测量条件不变，误差即为；随机误差的特点是：不易发觉，不好分析，难于修正，；粗差的主要特点是：无规律可循，且产生之后应舍弃不用。这里着重分析信号发生器即信号源，它负责提供电子测量所需的各种电信号，是最基本、应用最广泛的电子测量仪器之一。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在研制、生产、使用、测试和维修各种电子元器件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率、不同波形的电压、电流信号并加入到被测器件、设备上，用其他测量仪器观察、测量被测者的输出响应，以分析和确定它们的性能参数等作用。这种提供测试用电信号的装置统称为信号发生器。 关键词：示波器信号发生器技术指标用途 电子测量分类： 1．示波器：
数字电子技术课程设计报告设计课题：数字电子秤 专业班级：应用电子1301班 学生姓名： 指导教师：闫栋梁 设计时间：2014.12,29-2014,1,2
数字电子秤 设计者吕淑洁谭柏杨马飘飘 指导教师闫栋梁 摘要 随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。 本课程设计的电子秤是利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲V改为重量纲g即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而由INA126构成的放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。放大后的模拟电压信号经过A/D转换电路变成数字量，A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7107实现。然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果，显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。本设计中通过改变放大电路的增益，从而达到转换量程的目的。由于被测物体的重量相差较大，根据不同的侧重范围要求，需对量程进行切换。 将设计好的电路利用Altium Designer软件进行电路图绘制，并进行仿真，最后得到了较好的效果，具有一定的精度，从而证明了该电子称设计方案可行。 关键词 全桥测量 INA126 ICL7107 A/D转换 LED 引言 随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 做为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。 1 设计目的与要求
成绩评定表
课程设计任务书
目录 一设计要求 (1) 二设计方案与论证 (1) 2.1主控系统 (1) 2.2信息采集模块 (1) 2.3显示模块的选择 (2) 2.4计算机串口 (2) 三总体设计及电路图 (3) 3.1主板总体设计框图 (3) 3.2信号检测模块 (3) 3.3显示模块 (6) 四元器件清单 (8) 五元器件识别与检测 (8) 5.1 电阻的识别与检测 (8) 5.2 二极管三极管识别与检测 (10) 5.3 电容的识别与检测 (11) 5.4 单片机的识别与检测 (11) 六硬件制作与调试 (11) 6.1检查元件 (11) 6.2焊接元件 (12) 6.3电路的调试 (12) 6.4 结果显示 (12) 七设计心得 (13) 八参考文献 (14) 附录一整机电路图 (15) 附录二程序 (16)
一设计要求 1.实现距离信号的采集和数字转换。 2.实现LCD1602液晶的数据显示。 3.成和计算机的简单数据传送。 二设计方案与论证 根据课设题目要求，确定如下方案，依靠HC-SR04超声波测距传感器来获取距离信息。通过液晶LCD1602显示屏显示出来，同时通过计算机串口接收在计算机上显示出来，实现实时同步传输。 2.1主控系统 根据设计要求，该设计属于多输入量的复杂程序控制问题。综合各方面问题考虑，51单片机显现了巨大的优越性—控制简单，方便，快捷。 STC89C52RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C52RC系列单片机是单时钟/ 机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051单片机，拥有全新的流水线/ 精简指令集结构,内部集成MAX810 ，有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能，价格低廉等优点。而且体积小，程序空间大。综合考虑，最终决定采用STC89C52单片机。 2.2信息采集模块 采用激光测距距离远，精度高，但是成本夜相应太高。故放弃该方案。 采用HC-SR04超声波传感器，将传感器置于前侧发射超声波信号，接受超声波信号来感知障碍物，探测距离。由单片对距离进行判断，然后对采集的数据加以处理。
滨江学院 《电子测量技术》 课程报告 专业电子信息工程 学生姓名钱冬冬 学号20132305925 二Ｏ一五年十二月
基于Multisim 的计时器设计与仿真 一、 电子计数式测频(/周期)的原理 1.测频原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间变化的次数。电子计数器是严格按照f=N/T 的定义进行测频，其对应的测频原理方框图如图1 所示。从图中可以看出测量过程：输入待测信号经过脉冲形成电路形成计数的窄脉冲，时基信号发生器产生计数闸门信号，待测信号通过闸门进入计数器计数，即可得到其频率。若闸门开启时间为T 、待测信号频率为F(x)，在闸门时间T 内计数器计数值为N ，则待测频率为f(x)=N/T 。 若假设闸门时间为1s ，计数器的值为1000，则待测信号频率应为1000Hz 或1.000kHz ，此时，测频分辨力为1Hz 。 图1 测频原理框图和时间波形 2.测周原理 由于周期和频率互为倒数，因此在测频的原理中对换一下待测信号和时基信号的输入通道就能完成周期的测量。其原理如图2所示。 图2 测周原理图 脉冲 形成电路闸门电子计数器 门控电路 分频电路 时基 信号发生器fx 脉冲 形成电路闸门电子计数器 门控电路 分频电路时基 信号发生器脉冲 形成电路周期倍乘M fx
待测信号Tx 通过脉冲形成电路取出一个周期方波信号加到门控电路，若时基信号(亦称为时标信号)周期为T0，电子计数器读数为N ，则待测信号周期的表达式为 x N T M T ?= 例如：x f = 50Hz ，则主门打开1/50Hz （= 20ms ）。若选择时基频率为0f = 10MHz ，时基0T ＝0.1us ，周期倍乘选1，则计数器计得的脉冲个数为0x N T T == 200000 个，如以ms 为单位，则计数器可读得20.0000(ms) ，此时，测周分辨力为0.1us 。 二、 利用Multisim 设计电子计数式计频(/周期)电路 1.基本原理 24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成24秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL 与非门组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路由74LS48和共阴极七段LED 显示器组成。报警电路在实验中可用发光二极管和鸣蜂器代替。 主体电路： 24秒倒计时。24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关，比赛开始后，24秒的置数端无效，24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时，逐秒倒计到零。选取“00”这个状态，通过组合逻辑电路给出截断信号，让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断，使计时器在计数到零时停住。 图1 倒计时设计总体框图 十位显示译码驱动 计数器控制电路个位显示 译码驱动 计数器秒脉冲发生器 报警电路
数字电子技术课程设计报告设计课题：电子秒表设计 专业班级：测控2014级一班 指导教师：谭荆 设计时间：2016年6月3日
1.1设计目的： 1.1.1巩固、深化和扩展理论知识与初步的专业技能。 1.1.2熟悉555方波振荡器的应用。 1.1.3熟悉计数器的级联及计数、译码、显示电路的整体配合。 1.1.4建立分频的基本概念。 1.2设计任务内容： 1.2.1完成数字电子秒表的设计，绘出电路原理图。 1.2.2搭接电子秒表整体试验电路。 1.2.3调教0.1秒信号源。 1.2.4测试电子秒表清零、开始计时、停止计时功能。 1.3设计要求 1.3.1系统的时钟由５５５定时器构成的多谐振荡器产生 1.3.２计时器为９.９Ｓ递增计时器，其记时间隔为０.１Ｓ。 1.3.３具有显示0.０Ｓ～9.9Ｓ的记时功能。 1.3.４设置外部操作开关，控制计时器的启动，暂停和继续功能。
2. 数字电子秒表设计 2.1仪器设备：直流稳压电源一台，示波器一台，逻辑笔一支，万用表一块； 定时器555一块，二-五-十制计数器74LS90三块，74LS47两块，数码管两只，1k Ω电阻两只，100k Ω电阻一只，100k Ω电位器一只，电容器0.1μF 、0.01μF 、0.022μF 2.2电子秒表的基本组成和工作原理： 2.2.1电子秒表电路的基本组成框图如图 1 所示，它主要由多谐振荡器、计数器、译码器和数码显示器4个部分组成。 图1 电子秒表电路的基本组成（方框图） 2.2.2电子秒表设计电路图如图2所示，图中由定时器555构成方波振荡器，用来产生50Hz 的矩形波。第Ⅰ块计数器作5分频使用，将555输来的50Hz 的脉冲变为0.1秒的计数脉冲加给计数器。第Ⅱ、第Ⅲ块计数器 Q 0与CP 2相连，脉冲从CP 1输入，都已接成十进制计数电路，其中第Ⅱ块是每0.1秒进位，第Ⅲ块是每秒进位。两片74LS47是译码器，将计数器输来的 8421BCD
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
信息学院 2017年电子技术课程设计题 1 音频小信号功率放大电路设计(A) 设计并制作音频小信号功率放大电路。具体要求如下： （１）放大倍数A V≥1000；（20分） （２）通频带100Hz~10KHz；（20分） （３）放大电路的输入电阻R I≥1MΩ; （5分） （４）在负载电阻为8Ω的情况下，输出功率≥2W；（30分） （５）功率放大电路效率大于50%；（5分） （６）输出信号无明显失真。（20分） 说明：设计方案和器件根据题目要求自行选择，但要求在通用器件范围内。不能选用集成音频功放。 测试条件：技术指标在输入正弦波信号峰值Vp=10mV的条件进行测试（输入电阻通过设计方案预以保证），设计报告中应有含有详细的测试数据说明设计结果。 评分标准： (1)提供1000倍的电压增益，得满分；电压增益小于800倍，扣5分；电压增益小于500倍，不得分； (2)上限频率大于10kHz，得10分；上限频率5~10kHz，得5分；上限频率<5kHz,不得分；下限频率满足要求，得10分；下限频率100~500Hz，扣5分,下限频率>500Hz,不得分；(3)输出功率≥2W，得满分；1W≤输出功率≤2W,得20分；500mW≤输出功率≤1W, 得10分； 输出功率≤500mw,不得分。 (4) 设计效率大于50%,得满分，小于50%不得分。 (5) 输出信号无明显失真, 得满分，否则不得分。 参考元器件: NE5532/TL082, LM324/TL084，，S8050/S8550，2N3904/2N3906，1N4148/1N4001~7，TIP41/42中功率三极管或2N3055/MJ2955大功率三极管等。 主要测试设备：直流电源，信号源，示波器和8Ω功率电阻。 2 数控直流电源的设计（B） 设计一线性输出电压可调的直流电源。电源有电压增（UP）和电压减（DOWN）两个键，按UP键时电压步进增加，按DOWN键时电压步进减小。具体要求如下：（１）输出电压5~12V，步进为1V；（40分） （２）输出电压误差最大±0.1V；(40分) （３）输出电流不小于1A；(5分) 测试条件：分别测试输出为5V、6V、7V、。。。、12V的输出电压。输出电流通过设计预以保证。 评分标准：[注：满分为95分] （1）输出电压5~12V,步进1V，得满分，否则不得分； (２) 输出电压误差≤±0.1V，得满分；±0.1V≤输出电压误差≤±0.2V，扣10分；±0.2V≤输出电压误差≤±0.3V，扣20分；输出电压误差≥±0.5V，不得分。 发挥部分：用LED或数码管显示电压设定值； 参考元器件：74LS193,74HC138,三极管S8050/S8550/CD406/CD4051/AD7501/AD7503，LM317，CD4511等。 3 数控直流稳压电源设计（A）
同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即读数）来正确求出被测电压的均值，峰值，有效值U ，是一个十分值得注意的问题。 根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被测电压的∧ U 、U 、_ U ，可根据表1的关系计算。 从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值相同，而其余的并不一定相同。 表1 1) 实验设备 （1）DA-16晶体管毫伏表（均值检波）1台； （2）TD1914A 数字毫伏表（有效值检波）1台； （3）函数信号发生器，型号YB1634，指标：0.2Hz-2MHz ，数量1台； （4）双踪示波器，型号YB4320A ，指标：20MHz ，数量1台。 2) 实验步骤 （1）将均值电压测量的实验仪器准备就绪，如下图所示。 U U ? U
均值电压测量的实验平台 （2）将DA-16晶体管毫伏表置于1V/0db档位，如下图所示。 调节电压表档位 （3）将DA-16晶体管毫伏表的输入线短接，如下图所示。
输入线短接 （4）将DA-16晶体管毫伏表接通电源，待表针稳定，进行调零，如下图所示。 （5）打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz左右的正弦波信号，如下图所示。
产生正弦波信号 （6）将函数信号发生器的信号线与DA-16晶体管毫伏表的输入端相接，如下图所示。 将函数信号发生器与电压表相接 （7）调节函数信号发生器的幅度输出，使DA-16的指示为0.7V，如下图所示。
课程设计-- 电压测量程序设计
广西科技大学 课程设计论文 课题名称电压测量程序设计 学院电气学院 专业测控技术与仪器 班级 102 学号 2010003040 63/69 姓名游献山覃源渊 指导教师潘绍明、麦雪凤、罗功坤 2013年 11 月 28 日
摘要 本课程设计是电压测量程序设计，利用实验台上的电压源，经过放大后送到a/d转换成数字信号，计算后在LCD上显示其电压值。主要解决A/D转换，放大电路，数据处理和显示模块。A/D转换用ADC0809，系统用AT单片机，放大电路用OP07同相放大，显示用1602液晶屏显示。 关键字：A/D0809，OP07，LCD1602，AT89C52 Abstract；This course is designed to measure the voltage programming, using voltage source test bench, after amplified and sent to the a/d converted into digital signals, calculated on the LCD display the voltage value. Mainly to solve the A/D conversion, amplification circuit, data processing and display module. A/D conversion with ADC0809, the system uses AT microcontroller, amplifying circuit with OP07 in-phase amplifier，With 1602 LCD screen display. Keyword：A/D0809，OP07，LCD1602，AT89C52 目录 引言 (3) 1．系统设计方案的选择 (4) 1.1基于单片机系统及A/D转换芯片的电压表。 (4) 1.2.本设计使用的单片机的简介 (4) 1.3.本设计使用的1602的简介 (4) 1.4.选用的A/D0809简介 (4) 1.5. 选用的OP07简介 (5) 2. 总体设计方案 (5) 3．硬件电路系统模块的设计 (5)
电子技术基础 课程设计 学院：电气工程与自动化 班级：自动化10-1班 姓名：周鹏飞 学号：311008001430 指导老师：韩素敏
目录 第一章内容摘要 (3) 第二章工作原理 (3) 2.1声光双音门铃的系统框图 (3) 2.2双音门铃电路设计指标 (3) 2.3双音门铃电路工作原理 (4) 2.4闪烁灯光电路设计指标 (5) 2.5闪烁灯光电路工作原理 (6) 2.6基于NE555的声光双音门铃工作原理 (7) 第三章元器件 (8) 3.1元件清单 (8) 3.2NE555定时器的介绍 (8) 第四章电路仿真 (10) 4.1仿真电路图 (10) 4.2仿真结果 (11) 第五章改进意见与展望 (12) 第六章心得体会 (12)
第一章 内容摘要 “声光双音门铃”是将门铃声音控制盒闪光控制过程结合起来的门铃电路的扩展电路之一。门铃响起的同时伴随闪光，可避免门铃声和其他铃声或邻居的门铃声相混淆，便于应用成本低廉，是一种很有发展前途的产品。 “双音”是指按下开关时扬声器发出“叮”的声音，松开开关后，扬声器发出“咚”的声音。“声光”即指在门铃响起到消失的一段时间内，都伴随有闪光，我所涉及的闪光方式为两只LED 灯以一定频率交替闪烁。 电路分为两部分：双音门铃电路，闪光灯电路，具有555定时器构成多谐振荡器组成。555定时器时中规模集成时间基准电路，可方便地构成各种脉冲电路。由于其使用灵活，外接元件少，因而在波形的产生和交换。定时报警，家用电器等领域得到了广泛应用。双音门铃电路就是利用定时器构成多谐振荡器组成。 第二章 工作原理 2.1声光双音门铃的系统框图 2.2双音门铃电路设计指标 设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮开关，按下按钮时发出频率较高的“叮” 声。松开按钮时，发出频率较低的“咚”声。门铃的“叮咚”声的频率和声音持续的时间可调。正常人的听力范围在 20HZ ～20000HZ,而300HZ ～5000HZ 则是人耳最敏感的声音频率范围。因此，“叮咚”声最好在这个范围内。“叮咚”两声频率要求差距比较大，声音持续时间要求恰当。电路最好具有低功耗。
电子测量原理课程设计报告 题目名称：通过霍尔效应测量磁场姓名：陈屹 班级：电信051 学号： 200532285126 指导老师：刘向东 完成日期： 2008-7-16
设计题目：通过霍尔效应测量磁场 设计目的：通过用霍尔元件测量磁场，判断霍尔元件载流子类型，计算载流子的浓度和迁移速度，以及了解霍尔效应测试中的各种副效应及消除方法。 设计仪器：QS-H霍尔效应组合仪，小磁针，测试仪。 设计原理： 一、通过霍尔效应测量磁场 霍尔效应装置如图2.3.1-1和图2.3.1-2所示。将一个半导体薄片放在垂直于它的磁场中(B的方向沿z轴方向)，当沿y方向的电极A、A’上施加电流I 时，薄片内定向移动的载流子(设平均速率为u)受到洛伦兹力FB的作用， F B = q u B (1) 无论载流子是负电荷还是正电荷，FB的方向均沿着x方向，在磁力的作用下，载流子发生偏移，产生电荷积累，从而在薄片B、B’两侧产生一个电位差VBB’,形成一个电场E。电场使载流子又受到一个与FB方向相反的电场力FE， F E ＝q E = q V BB’ / b (2) 其中b为薄片宽度，FE随着电荷累积而增大，当达到稳定状态时FE＝FB，即 q uB = q V BB’ / b (3) 这时在B、B’两侧建立的电场称为霍尔电场，相应的电压称为霍尔电压，电极B、B’称为霍尔电极。 另一方面，射载流子浓度为n,薄片厚度为d,则电流强度I与u的关系为： bdnqu I (4) 由(3)和(4)可得到
d IB nq V B B 1= ' (5) 令nq R 1 = ，则 d IB R V B B =' (6) R 称为霍尔系数，它体现了材料的霍尔效应大小。根据霍尔效应制作的元件称为霍尔元件。 在应用中，(6)常以如下形式出现： IB K V H B B =' (7) 式中nqd d R K H 1== 称为霍尔元件灵敏度，I 称为控制电流。 由式(7)可见，若I 、K H 已知，只要测出霍尔电压V BB’，即可算出磁场B 的大小；并且若知载流子类型(n 型半导体多数载流子为电子，P 型半导体多数载流子为空穴),则由V BB’的正负可测出磁场方向，反之，若已知磁场方向，则可判断载流子类型。 由于霍尔效应建立所需时间很短(10-12~10-14s),因此霍尔元件使用交流电或者直流电都可。指示交流电时，得到的霍尔电压也是交变的，(7)中的I 和V BB’应理解为有效值。 二、 霍尔效应设计中的副效应 在实际应用中，伴随霍尔效应经常存在其他效应。例如实际中载流子迁移速率u 服从统计分布规律，速度小的载流子受到的洛伦兹力小于霍尔电场作用力，向霍尔电场作用力方向偏转，速度大的载流子受到磁场作用力大于霍尔电场作用力，向洛伦兹力方向偏转。这样使得一侧告诉载流子较多，相当于温度较高，而另一侧低速载流子较多，相当于温度较低。这种横向温差就是温差电动势V E ，这种现象称为爱延豪森效应。这种效应建立需要一定时间，如果采用直流电测量时会因此而给霍尔电压测量带来误差，如果采用交流电，则由于交流变化快使得爱延豪森效应来不及建立，可以减小测量误差。 此外，在使用霍尔元件时还存在不等位电动势引起的误差，这是因为霍尔电极B 、B’不可能绝对对称焊在霍尔片两侧产生的。由于目前生产工艺水平较高，不等位电动势很小，故一般可以忽略，也可以用一个电位器加以平衡(图2.3.1-1中电位器R 1)。 我们可以通过改变I S 和磁场B 的方向消除大多数付效应。具体说在规定电流和磁场正反方向后，分别测量下列四组不同方向的I S 和B 组合的V BB’,即