西南科技大学信息工程学院电子技术与创新实验基地
课程设计报告
课程名称：电子设计基础
设计题目：设计一个救护车警笛电路
姓名：谢静宇
学号: 20105478
班级：通信1001班
电话：135********
指导教师：胥学金、黎恒
起止日期：201205-201206
综合评分表
平时成绩（10分）实验成绩
（20分）
电路实训
（20分）
课程报告
（30分）
答辩成绩
（20分）
总分
（100分）
课程设计任务书
设计一个救护车警笛电路：系统能够驱动扬声器发出类似警笛的变调声响（用虚拟示波器可以观察到频率变化情况），低频应按照一定规律自动变化，例如从200-500Hz扫频。
课程设计报告评分表（满分：30分）
项目分值得分备注
选题难度等级 5 由命题教师给定
系统设计思想、原理及深度 2 扩展部分
电路设计部分内容阐述及参数计算 3 过程详细
仿真及分析 5 仿真波形、关键点捕捉
电路原理图绘制及规范 2 端口、IC利用率
PCB图元件布局 3 幅面尺寸，布局规则、紧凑PCB图完成效果 5 线宽、安全间距、布通率
仿真图、原理图、PCB图打印质量 5 白底、无栅格
合计30
教师评语
教师：___________________
月日
目录
模块一：电子设计基础实验
实验一电子电路的设计与仿真 (1)
实验二基于Protel 99SE的电路图编辑与PCB板设计 (3)
实验三元器件基础 (6)
实验四焊接工艺训练 (7)
实验五电路的装焊与调试 (8)
模块二：课程设计报告
一、设计任务及要求 (10)
二、设计内容 (10)
1.课题分析 (10)
2.系统方案选择 (10)
3.电路设计及计算 (10)
4.仿真及结果分析 (14)
5.电路原理总图 (16)
6.PCB设计 (17)
三、设计总结 (19)
四、参考资料 (20)
实验一 电子电路的设计与仿真
一、 实验目的
1. 认识并熟悉Multisim 软件，了解该软件的基本界面并且学会做简单的电子元件的放置，属性参数的修改，在运用软件时，快速便捷地调用各种工具。
2. 学习仿真分析方法，运用Multisim 软件仿真电源单晶体共射放大电路，观察仿真结果并分析结果。
3. 课后运用该软件做电子技术基础实验仿真，把该软件当成常用工具使用。 二、 实验内容 1.
实验步骤
（1） 安装并运行multisim 软件，熟悉该软件的操作界面和各项菜单、子菜单的功能。 （2） 从元件库里查看常用元件的属性、封装信息，并在电路原理图下放置元件，进行拖动、
翻转等操作。
（3） 用该软件仿真电源单晶体共射放大电路并运行，观察实验波形图。 2.
实验电路
V15mVpk
1kHz 0°
V2
5 V
R1220Ω
C1
1μF
Q1
2N2222
R2
200kΩ
Key=A
40%
C2100μF
R310kΩ
R43.3kΩ
C310μF
R520kΩ
R610kΩ
XSC1
A B
Ext Trig
+
+
_
_
+_
3.
仿真及结果分析
三、实验小结
因为在上学期数电实验学习过程中用过该软件，所以再次接触Multisim软件时，很快就上手了，上学期的数电实验老师要求每次实验前后都要用仿真软件在自己的电脑上仿真并分析结果，老师的这一严格要求，使我对该软件的使用有了一定的熟练度。接触Multisim软件的同时还用过另一个软件proteus，两种软件都比较容易上手，操作也比较简单。现在有了仿真软件使我们学习起来非常方便，一方面可以加深我们对理论知识的理解，另一方面也有利于检查实际操作存在的不足并分析误差。
实验日期：_____年___月___日实验时间：_______________
座位编号：__________ 指导教师：黎恒
实验二基于Protel 99SE的电路图编辑与PCB板设计
一、实验目的
1.了解protel 99se这个软件，学习该软件的基本操作。打开该软件，熟悉软件的界面和新建原理图。
2.结合基本门电路在脉冲电路中的应用，绘制出简单的原理图。
3.生成网络表文件，然后进行PCB设计，调入元器件，元器件的布局等。
二、实验内容
1.打开prote99se软件，熟悉如何新建原理图，如何加载库，对原理图的基本操作，包括保存、修改、删除等。
2.学习并熟悉元器件的操作，包括放置元器件、修改属性等，了解各元器件的封装信息。
3.按照LED闪烁灯电路原理图进行protel99se软件里的原理图的建立。生成网络文件，载入新建的PCB文件，修改错误，最后得到PCB图。
4.课后练习使用该软件，做到实验操作。
三、电路原理图
PCB分层打印效果图
四、实验总结
本次实验比上次实验费力很多，对比起multisim仿真软件，protel99se软件在编辑原理图时，其中包括找元件，放置原件，修改属性等都更难操作，其主要原因还是对该软件不熟悉，对元器件的封装信息不了解，浪费了大量的时间。还有就是，生成网络表文件后调入PCB板时，提示有很多错误，最先也不知道如何修改，但是经过慢慢探索和查资料之后，逐渐减少了错误。得出的结论就是，多花费时间进行实际操作，就会熟悉了解这些学习软件、工具软件。
实验日期：_____年___月___日实验时间：_____________
座位编号：__________ 指导教师：黎恒
实验三元器件基础
一、实验目的
1.掌握色环代表的数值含义。
2.掌握基本元器件参数的序列值。
3.掌握电阻、电容的万用表测试方法。
4.掌握二极管的测试方法。
5.了解三极管管脚排列与电流放大系数的测试方法。
6.了解电感器、集成电路的基本使用方法。
二、实验内容
1.了解电子元器件的分类：无源器件和有源器件两大类，电阻器、电容器、电感器、接插件、开关等归属于无源器件，二极管、晶体管、场效应管、集成电路等归属于有源器件。
2.了解并会根据阻抗元件的标识读出其值或者型号等大概情况。
3.大体上了解基本元器件的标识方法和作用及其制作材料有大体了解。
三、实验数据
1.自己测量的五个电阻阻值。
色带读数实测值红红绿金 2.2M 2.2M
橙黄黑金棕34 42.4
红红黑红棕22K 21.7K
蓝红黑红棕62K 63.0K
黄蓝黑棕棕 4.6K 3.52K
2.测定三极管的基极、发射极、集电极。
型号S9013 测定为NPN管。
四、实验总结
通过这次实验，我了解到了许多元器件的测量和读书方法，电阻、电感、放大器等元器件是我们这个专业的学生经常用到的，所以应该对它们有基本的认识和了解，并要学会对基本元件的质量和性能能进行一定的评估，这对于学习好本专业的我们很重要。通过本次实验，加深了我对电阻等器件的认识。
实验日期：_____年___月___日实验时间：__________________
座位编号：__________ 指导教师：_____黎恒_________
实验四焊接工艺训练
一、实验目的
1.熟练掌握电烙铁的基本焊接方法。
2.掌握元器件的拆焊方法。
3.了解SMT贴片元件的焊接与拆焊技术。
4.熟悉实验场所的安全操作规范。
二、实验内容
1.了解元器件的装配工艺、插装元件的顺序、电路焊接工艺。
2.对焊接工艺所用材料的基本了解，对焊具的基本认识。
3.实际操作训练焊接技术。
三、实验步骤
1.材料准备：电路板、焊具、焊锡、焊接的元器件。
2.检查电源，将电烙铁插头插入电源插板。
3.开始焊接训练，焊接时注意安全，多次实验，熟悉焊接技术。
四、实验总结
通过一晚上焊接技术的认知与学习，初步掌握了焊接的方法。虽然以前看过焊接，但是自己没有实际操作过，认为很简单，但是当自己操作时，焊接出来的产品很粗糙，面相很是丑陋，而且浪费了很多材料。经过多次训练，逐渐找到了一些感觉，作品也美观不少。焊接训练要求注意安全，多操作，和其他实验比较起来，这次试验比较有趣，因为是实际操作，边操作边学习，乐在其中。
实验日期：_____年___月___日实验时间：______________________ 座位编号：__________ 指导教师：______黎恒____________
实验五电路的装焊与调试
一、实验目的
1、掌握电路装配的基本规律。
2、熟悉焊接工艺。
3、掌握电路调试的基本步骤与技巧。
4、熟练应用电烙铁等焊接工具。
二、实验内容
1.复习焊接技术。
2.按照电路板焊接出LED闪烁灯电路。‘
3.检验焊接结果（LED灯是否闪烁）。
4.检查错误原因并分析结果
三、实验电路
测量结果：
电源电压：5.01V
电流最大值：0.013A
电流最小值：0.001A
频率：1HZ
LED变化：连续不间断的亮暗变化
四、实验总结
比起上一次焊接电阻，这一次算是第一次正式焊接原件，由于有了上次焊接工艺训练的基础，这次试验基本是很简单的，只要在焊接过程中没有误操作，LED灯都会闪烁。本次试验让我们真切的体会了成功的乐趣，也让我学会了如何排除问题，找到失败的真正
原因。本次实验用到的工具-万用表，这个基本的仪器，可以帮助我们排除很多电路的问题，要会从原理去分析。
五、评分表
项目评分指标分值得分元器件装配元器件有无错装、漏装、插反、倾斜。 5
电路焊接工艺焊点有无漏铜，焊锡用量是否过多，焊盘
有无脱离。
5
调试方法电源正负极有无接错，能否使用万用表通
断档测试导线间的连通状态，能否使用万
用表电压档测试关键点的电压值。
5
调试结果电路功能是否正确。 5
合计
实验日期：_____年___月___日实验时间：____________________ 座位编号：__________ 指导教师：____黎恒____________
课程设计报告
一、设计任务及要求
1.题目：设计一个救护车警笛电路
2.要求：
（1）、系统能够驱动扬声器发出类似警笛的变调声响（用虚拟示波器可以观察到频率变化情况）。
（2）、低频应按照一定规律自动变化，例如从200-500Hz扫频。
二、设计内容
1.课题分析
我对救护车警笛电路的理解，就是是电路产生一个有规律频率变化的电路。需要我们设计一个能产生高低频率的电路。所以，我们有了大体的方向。知道需要用到555定时器。这是本学期《电子设计基础》的课程设计题。我被分到的题目比较容易，但一开始还是一点思路都没有。百度了一下，然后在查了一些资料，有了点思路。用两片555搞定。
2.系统方案选择
用555定时器产生一个方波信号，用一个大电容将方波转换成锯齿波（主要是为扫频）。再用一个电压跟随器，削掉锯齿波下尖端（为了使第二片555定时器引脚3输出高频持续一段时间），作为第二片555定时器的5号引脚的输入信号。这样就可以使第二片555定时器的3脚产生一个频率不断变化的信号。将此信号来驱动扬声器，就可发出救护车警笛声了。
3.电路设计及计算
1、器件选择：
器件名称件数
555定时器芯片2件
二极管1件
电压跟随器1件
电阻6件
电容5件
示波器1件
2、555芯片的介绍：
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可
在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。
555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图所示：
（a）外引线排列(b) 内部结构图
CO：控制电压端 TH：高触发端 V
：电源端OUT：输出端R：R：复位端
CC
：电源端 GND：接地端TR：低触发
D：放电端 V
CC
施密特触发器： 1.电路组成:
只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。
R
CO U TH U TR U OUT T 的状态
*
* U OL 导通 5
CC V 3
2
> CC V 31> U OL
导通
CC V 3
2
< CC V 31> 不变 不变
*
CC V 31< U OH 截止
1 >V CO
CO
V 21> U OL 导通
V 21> U OL 不变 * CO V 21< 不变 截止 555定时器应用举例 1 2 65V CC R D O 5553 O v 7 v v I2 I1 v IC 8 41 2I v CC V V CC 2R t t v I O v 1 23CC V CC 1V 3(a)电路图 (b)波形图 v 图（1—1 ） 555定时器构成的施密特触发器 （1）V I =0V 时，V o1输出高电平。 （2）当V I 上升到cc V 3 2时，V o1输出低电平。当V I 由cc V 3 2继续上升，V o1保持不变。 （3）当V I 下降到cc V 31时，电路输出跳变为高电平。而且在V I 继续下降到0V 时，电路的这种状态不变。 图中，R 、V CC2构成另一输出端V o2，其高电平可以通过改变V CC2进行调节。 2.施密特触发器的应用举例 1). 用作接口电路----将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL 系统要求的脉冲波形。 2). 用作整形电路----把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。 1 MOS CMOS 正弦波1 振荡器 输入 输出 V V T+T- 图1—3 慢输入波形的TTL 系统接口 图1—4 脉冲整形电路的输入输出波形 3.) 用于脉冲鉴幅——将幅值大于V T+的脉冲选出。 4.仿真及结果分析 用555接成的多谐振荡器，连接图如下图所示： 接示波器观察其波形如下图所示： 1.电路组成及其工作原理 图 用555定时器构成的多谐振荡器 如图3—1为555定时器构成的多谐振荡器，接通V CC 后，V CC 经R1和R2对C 充电。当uc 上升到2V CC /3时，uo=0，T 导通，C 通过R 2和T 放电，Uc 下降。当Uc 下降到V CC /3时，U O 又由0变为1，T 截止，V CC 又经R1和R 2对C 充电。如此重复上述过程，在输出端Uo 产生了连续的矩形脉冲。 2.振荡频率的估算 电路谐撼振频率f 的估算： 振荡周期为：C R R T )2(7.021+= 振荡频率为：C R R R R T f )2(43.1)2(7.0112121+≈+== C R 1 u c 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01μF u o V CC R 2 u c u o t t t P1 t P2 0 V CC /3 2V CC /3 0 (a) 电路 (b) 工作波形 5.电路原理总图 1号示波器接输出端输出的仿真波形如图所示： 当按下开关时，用虚拟示波器可以观察到频率的变化情况。输出的脉冲波形如图，上面是左边的输出波形，下边是右边的输出波形。充电时的输出脉冲比较宽，就是周期大些。放电时的输出脉冲比较窄，就是周期小些。而且，可以看出当左边555输出高电平时，右侧555的频率低，反之，结果相反，可以看出右侧555输出的高低电平。 6．PCB设计 原理图： 最开始用不起Protel 99 SE，可能是不兼容的缘故。后来安装上了ISIS 7 Professional做出了原理电路图。
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