下载文档原格式
《数模混合课程设计》设计报告——时钟电路设计学系姓名：hejing学号：专业班级：通信工程2班指导教师：李华兵2011-10-12时钟电路设计何靖指导老师：李华兵一、课题名称：时钟电路设计二、内容摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,广泛用于个人家庭,车站, 码头,办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。
本次设计是设计一个利用直流稳压电源供电的数字电子钟，具体由以下几个功能模块组成：直流稳压电源、震荡分频器、计数器、译码显示器等组成，实现了数模混合设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子时钟，能够进行校时功能。
关键词：数模混合555 定时器；多谐振荡器；分频器；计数器；数字钟三、设计内容及要求1、模拟电路部分设计要求(1)要求输出直流电压正5V，最大输出电流500mA，稳压系数<=0.05.(2)该直流稳压电源可供数字电路正常工作。
2、数字电路部分设计要求(1)设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟，应具有校时功能。
(2)方案设计时可充分发挥所学，可进行功能扩展，尽量选用中小规模集成电路设计。
3、电路仿真要求利用Multisim2001软件对不同设计方案的电路进行仿真分析，根据仿真结果选择最佳方案，体现到设计报告中。
4、电路原理图要求：利用Protel99se绘制指导书上所提供的模拟电路和数字电路的原理图，按照所提供元器件封装，进行ECR检查无误后生成网络表。
5、PCB绘图要求：（1）采用单面板制图，板框尺寸为长14cm，宽9cm。
模拟电路除变压器外，其余均和数字电路画在一张PCB图上，注意模拟地和数字地要一点接地，应留出变压器二次电压的输入接口，直流稳压电源的输出接口。
（2）焊盘之间只允许走一根铜膜线。
（3）信号线，电源线及地线的最小铜膜线宽度为40mil。
（4）要求所有元件焊盘孔直径为0mil，外径80mil。
随着科技的不断发展，虚拟仿真技术逐渐应用于各个领域，其中电工实训虚拟仿真实验作为一种新型实训方式，具有直观、高效、低成本等优点。
通过虚拟仿真实验，可以让学生在计算机上模拟真实实验环境，提高学生的动手能力和实践技能。
本实验报告以电工实训虚拟仿真实验为例，详细阐述实验过程、实验结果及实验心得。
二、实验目的1. 熟悉电工实训虚拟仿真软件的操作方法；2. 通过虚拟实验，掌握电路元件的识别、电路图的绘制、电路的搭建与调试等基本技能；3. 培养学生的团队合作精神、创新意识和解决问题的能力；4. 为实际电工实训提供理论依据和实践指导。
三、实验内容1. 熟悉电工实训虚拟仿真软件（1）软件名称：EWB（Electronics Workbench）（2）软件界面：EWB软件界面主要包括工具栏、元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等；（3）软件操作：学会使用工具栏中的元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等工具，搭建电路并进行仿真实验。
2. 电路元件的识别与电路图的绘制（1）电路元件：熟悉电阻、电容、电感、二极管、三极管等常用电路元件的名称、符号、作用和参数；（2）电路图：学会使用EWB软件绘制电路图，包括元件的摆放、连接等。
3. 电路的搭建与调试（1）搭建电路：根据电路图，在EWB软件中搭建电路；（2）调试电路：通过改变电路参数，观察电路输出波形，调整电路达到预期效果；（3）分析电路：根据电路输出波形，分析电路的工作原理和性能。
1. 熟悉EWB软件操作（1）打开EWB软件，熟悉软件界面；（2）学习使用工具栏中的元件库、电路窗口、信号发生器、示波器等工具。
2. 电路元件的识别与电路图的绘制（1）识别电路元件：在元件库中查找电阻、电容、电感、二极管、三极管等元件；（2）绘制电路图：按照电路图要求，将元件放置在电路窗口中，并连接电路。
3. 电路的搭建与调试（1）搭建电路：根据电路图，在EWB软件中搭建电路；（2）调试电路：通过改变电路参数，观察电路输出波形，调整电路达到预期效果；（3）分析电路：根据电路输出波形，分析电路的工作原理和性能。
数模报告时钟电路的设计与制作成都理工大学工程技术学院专业：电子信息科学与技术学号：指导教师：姓名：日期：计时电路设计原理与制作一、设计任务设计并制作一个60秒计时电路，要求自制直流稳压电源，能够提供给数字时钟+5V的电压。
同时具有手动复位的功能，能够产生一个1Hz的秒计时脉冲。
并且具有进位功能能够显示出完整的24小时制的时钟电路，同时具有手动校时电路，能够对计时电路手动校正时间，校时电路包括对分、时校时。
设计并仿真出时、分电路。
1、模拟电路部分设计要求（1）制作输出电压可调的直流稳压电源，输出电压范围为 1.25～15V，通过电位器调节至5V。
（2）该直流稳压电源可供数字电路正常工作。
2、数字电路部分设计要求（1）设计一个具有“时”、“分”、“秒”显示的电子钟（23小时59分59秒）如图，应具有校时功能。
时分秒....二、设计思路1、直流稳压电源：为时钟电路提供一个+5V 的电压，驱动时钟电路的正常工作。
2、脉冲产生模块：能够产生秒脉冲信号，从而实现对计时模块的控制。
3、计时循环模块：能够对时钟脉冲计数，并且能够对计数电路自动复位。
4、译码显示模块：用数码管将计数循环电路模块的状态转换为数字显示出来。
5、秒控制模块：实现对秒计时器的复位功能。
6、时、分校时模块：能够实现对电路中的时、分显示进行校时。
三、设计方案1、直流稳压电源：通过变压器将220V的家庭用电降为电压更低的正弦交流电（如22V），然后通过电桥（整流电路，利用单向导电性能的整流元件）将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压，通过滤波电路尽可能的将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成平滑的直流电压。
再通过稳压芯片使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。
常用的稳压芯片有7815、7805、7809、LM317等。
2、多谐振荡电路：多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波形发生器。
第一部分继电控制电路设计与组装1、电路原理与设计电路原理图如上图。
SB1、SB2为点动开关，KM为交流触发器，KT为时间继电器。
实验电压为380V，而灯泡的额定电压为220V，所以电路中串联两个灯泡。
操作过程：闭合SB1，灯泡通电发光；交流触发器的线圈KM通电，常开开关KM闭合，实现了KM的自锁；时间继电器的线圈KT通电，由于延时作用，常闭开关KT延时打开。
KT打开后，交流继电器的线圈KM断电，常开开关KM打开，灯泡断电熄灭。
闭合SB2有同样的效果。
由此实现了异地控制与延时熄灭。
2、收获与建议（1）电路设计部分，通过对课本中理论知识的回顾，正确设计出实验电路，加深了对理论知识的理解与掌握。
（2）电路组装部分。
第一，再次意识到了安全在实验中的重要性，本实验为380V强电实验，实验电路必须准确无误才能保证实验的安全性，这就要求在实验中严格按照设计的原理图连线，以确保安全。
第二，意识到了合作的重要性。
两人一组的实验，注重分工，更需要默契的配合。
本实验中，固定器件，连线等等均需要合作才能很好的完成。
第三，实验器件的合理布局对最后的连线有着重要的影响。
实验中，我们多次更换器件的位置，最终使导线交叉弯折尽可能少，布线比较合理美观。
第二部分温度检测与报警电路1、电路原理实验电路原理图如图所示，可以分为信号检测，声音报警和继电控制三部分。
信号检测部分完成对温度的检测，利用热敏电阻实现温度信号到电信号的转换，然后利用两个比较器，实现对报警条件的控制，即越线报警，并通过电容的充放电来延长报警时间。
原理图中，R1、R2、R3、R5、R6 用于分压，RP1、RP2用于调节比较器两输入端的电位以实现对输出信号的控制，C1、D1、R4用于实现延长报警时间。
声音报警部分接收来自信号检测部分8脚的信号实现报警。
当温度过高时，8脚输出高电平，555处于工作状态。
555的输出端3脚输出为方波，即有高低电平之分，利用两个三极管Q1、Q2的分别导通即可实现报警器的连续报警。
电工电子技术课程设计题目班级学号姓名指导教师时间目录1、总体方案与原理说明. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .1(一)原理与介绍. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1（二）设计总体思路. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 62、进户线单元电路.. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73、漏电开关1电路. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94、漏电开关2电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95、漏电开关3电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106、总体电路原理图. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 118、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129、参考文献. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1310、总结. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 14一、总体方案与原理说明随着人们赋予家居越来越详细的功能及美观舒适的要求，家居装潢中的电器设计与安装就变得尤为重要。
电工与电子技术实验课程名称电工与电子技术实验学生学院自动化学院专业班级____17物联网一班 __ 学号_____学生姓名________ ____ _ 指导教师_______ _____ __2018 年12月 25号实验一伏安特性曲线的测量专业班级学号实验者一、实验目的（1）学习伏安特性曲线的测量方法；（2）学习直流稳压电源、毫安表的使用方法；（3）熟悉用万用表测量电阻、直流电压；（4）熟悉常用电工实验箱的使用。
二、实验仪器和设备直流稳压电源、数字万用表、直流毫安表、电工实验箱三、实验原理伏安特性曲线是指某一元件端口的电压、电流间的变化规律（外特性）曲线。
通过对该曲线的分析计算，可以掌握端口电压、电流的变化规律。
因此，在电路分析中，测定端口的伏安特性曲线是一种很重要的分析手段。
对于线性元件，通过它的电流与加在它两端的电压成正比关系，服从欧姆定律，伏安特性画在I-V坐标平面上是一条通过原点的直线，如图4.1.1所示；通过非线性电阻元件中的电流与加在其两端的电压不成正比关系变化，不服从欧姆定律，其伏安特性画在I-V坐标平面上是一条曲线，如图4.1.2所示。
图4.1.1 线性元件伏安特性图4.1.2 非线性元件伏安特性伏安特性的测量可采用伏安测量法，即用电压表测元件端口电压、用电流表测通过元件的电流。
如图4.1.3所示，图中R1是待测元件，R2是分压电位器。
测量时，调节电源电压Us或电位器R2，记录各种电流值I及相应的电压值V。
根据测量值，以电压V为横坐标，以电流I为纵坐标作图，即可得到伏安特性曲线。
伏安法原理简单，测量方便，由于仪表的内阻会影响到测量的结果，因此，必须注意仪表的合理接法。
四、实验内容用伏安法测定电阻元件伏安特性。
实验电路如图4.1.3所示。
测定电阻R1=1㏀的伏安特性，电路中稳压电源输出为5V。
1. 实验前的准备（1）检查毫安表和数字万用表（2）判定导线好坏（3）电阻、电位器好坏判定2. 合理放置实验箱及仪表打开实验箱使箱盖直向上，双手扶稳箱盖底端并向右推出箱盖，将箱盖放在试验台下方的柜子里。
信号与系统实验指导书编写：高玉芹、丁洪影、朱永红信电工程学院2014-7-11前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、通信工程、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。
当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。
目录实验一信号的时域表示及变换 (1)实验二连续信号的卷积 (4)实验三阶跃响应与冲激响应 (8)实验四连续系统的频域分析 (12)实验五抽样定理与信号恢复 (23)实验六连续系统的s域分析 (30)实验七连续系统零极点分析 (33)实验一信号的时域表示及变换一、实验目的1. 掌握用matlab软件产生基本信号的方法。
2. 应用matlab软件实现信号的加、减、乘、反褶、移位、尺度变换及卷积运算。
二、实验原理(一)产生信号波形的方法利用Matlab软件的信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)中的专用函数产生信号并绘出波形。
1.产生正弦波t=0:0.01:3*pi;y=sin(2*t);plot(t,y)图1-1 图1-22.产生叠加随机噪声的正弦波t=0:0.01:3*pi;y=10*sin(2*t);s=y+randn(size(t));plot(t,s)3. 产生周期方波t=0:0.01:1;y=square(4*pi*t);plot(t,y)4. 产生周期锯齿波t=(0:0.001:2.5);y=sawtooth(2*pi*30*t);plot(t,y),axis([0 0.2 -1 1])图1－3 图1－45.产生Sinc函数x=linspace(-5,5);y=sinc(x);plot(x,y)图1－5 图1－6 6.产生指数函数波形x=linspace(0,1,100);(或x=0:0.01:1;)y=exp(-x);plot(x,y)(二)信号的运算1．加(减)、乘运算：要求二个信号序列长度相同例1－1t=0:0.01:2;f1=exp(-3*t);f2=0.2*sin(4*pi*t);f3=f1+f2;f4=f1.*f2;subplot(2,2,1);plot(t,f1);title('f1(t)');subplot(2,2,2);plot(t,f2);title('f2(t)');subplot(2,2,3);plot(t,f3);title('f1+f2');subplot(2,2,4);plot(t,f4);title('f1*f2');图1－72．用matlab的符号函数实现信号的反褶、移位、尺度变换由f(t)到f(-at+b)(a>0)步骤：b)atf(b)f(atb)f(tf(t)反褶尺度移位+-−−→−+−−→−+−−→−例1－2：已知f(t)=sin(t)/t,试通过反褶、移位、尺度变换由f(t)的波形得到f(-2t+3) 的波形。
实验名称：连续时间系统的模拟教材名称：电工电子实验技术（下册） 页码：P146 实验目的：1、学习如何根据给定的连续系统的传输函数，用基本的运算单元组成模拟装置。
2、掌握将Multisim 软件用于系统模拟的基本方法。
实验任务：1、直接测量图9－9和图9－10的幅频、相频传输特性，并测出相应的数据。
测点自定，但是半功率点和谐振点必须在其中。
2、根据预习时计算出的传输函数H （S ）分别搭建图9－9和图9－10的系统模拟测试电路，分别测量幅频和相频特性，并按直接测量时所选的测点进行测量。
3、分别比较图9－9和图9－10 直接测量的传输特性与系统模拟测出的传输特性数据，如有差异，找出原因并纠正。
设计提示：1、先写出传输函数，再转换成标准形式。
设计过程：图9－9传输函数：()62222326122211110()1()3113101()()311110()V s RC S S H s V s SCR SCR SRC RC S S S•⨯====⨯++++•++⨯其中：31110RC K uF -=⨯=图9－10传输函数：()29122113571.4()1113571.41()11 1.7810R V s R L S S H s R V s R LS CS SL LC S S S •⨯====++++•++⨯⨯ 其中：9203571.45.611 1.78105.60.1R L mH LC mH uFΩ====⨯⨯ 实验电路图及实验结果：半功率点频率59.5Φ==；相位差59.5Of Hzφ＝－特性曲线同直接测量，半功率点频率59.5f Hz=。
52o数据测量：126.447; 6.717;7.016o f KHz f KHz f KHz ===001245;0.378;46o ϕϕϕ==-=-实验中注意事项：1、在采用系统模拟电路时，连线过程中应先连接信号线，再连接地线，使连接电路不容易出错。
2、波特图仪读书时应注意电压比的读法。
实验二 连续时间系统的模拟一. 实验目的了解用集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器的方法。
掌握用以上基本运算单元以及它们的组合构成模拟系统，模拟一阶和二阶连续时间系统的原理和方法，并用实验测定模拟系统的特性。
实验原理说明1模拟连续时间系统的意义由于自然界的相似性，许多不同的系统具有相同的特性。
不论是物理系统还是非物理系统，不论是电系统还是非电系统，只要是连续的线性时不变系统，都可以用线性常系数微分方程来描述。
把一具体的物理设备经过数学处理，抽象为数学表示，从而便于研究系统的性能，这在理论上是很重要的一步；有时，也需要对一系统进行实验模拟，通过实验观察研究当系统参数或输入信号改变时，系统响应的变化。
这时并不需要在实验里去仿制真实系统，而只要根据系统的数学描述，用模拟装置组成实验系统，它可以与实际系统完全不同，只要与实际系统具有同样的微分方程数学表示，即输入输出关系（也即传输函数或系统响应）完全相同即可。
系统的模拟是指数学意义上的模拟。
本实验即由微分方程的相似性出发，用集成运算放大器组成的电路来模拟一阶系统（RC 低通电路）和二阶系统（RLC 带通谐振电路） ２． 2集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器连续时间系统的模拟，通常由三个基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器构成，实际上还常常用到它们的组合全加积分器，这些运算单元都可以用集成运算放大器构成。
（1） 标量乘法器（又称比例放大器）图2-1（a ） 反相标量乘法器 图2-1（b ） 同相标量乘法器电路 反相标量乘法器电路如图2-1(a)所示： i i Fo u k u R R u ⋅=-=1式中比例系数k 为：1R R k F-= 当R 1=R F 时，k = -1，则u o = - u i ，成为反相跟随器。
同相标量乘法器电路如图2-1(b)所示，有： i i Fo u k u R R u ⋅=+=)1(1式中：11R R k F+=标量乘法器符号如图2-1(c)所示。
第1篇一、实验目的1. 理解连续时间系统的基本概念和特性。
2. 掌握连续时间系统建模和仿真方法。
3. 熟悉连续时间系统的分析方法。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理连续时间系统是指系统中各物理量随时间连续变化的系统。
连续时间系统在工程应用中广泛存在，如电路、信号处理、控制系统等。
本实验主要研究连续时间系统的建模、仿真和分析方法。
三、实验仪器与设备1. 连续时间系统实验箱2. 示波器3. 信号发生器4. 信号分析仪5. 计算机及仿真软件（如MATLAB）四、实验内容及步骤1. 连续时间系统建模（1）根据实验要求，选择合适的连续时间系统，如一阶滤波器、二阶滤波器等。
（2）根据系统特性，确定系统的输入信号和输出信号。
（3）利用实验箱提供的元器件搭建实验电路。
（4）根据元器件参数，推导出系统的传递函数。
2. 连续时间系统仿真（1）利用MATLAB软件，根据推导出的传递函数，建立系统的仿真模型。
（2）设置仿真参数，如采样时间、初始条件等。
（3）运行仿真，观察系统输出波形。
3. 连续时间系统分析（1）分析系统输出波形，观察系统的稳定性和频率响应特性。
（2）根据实验数据，计算系统的幅频特性和相频特性。
（3）分析系统在实际应用中的优缺点。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）根据实验数据和仿真结果，绘制系统输出波形图。
（2）根据实验数据和仿真结果，计算系统的幅频特性和相频特性。
2. 实验分析（1）通过实验和分析，验证了连续时间系统建模和仿真方法的有效性。
（2）分析了系统在实际应用中的优缺点，为实际工程提供了参考。
六、实验结论1. 本实验成功地实现了连续时间系统的建模、仿真和分析。
2. 通过实验，掌握了连续时间系统的基本概念、特性和分析方法。
3. 培养了实验操作能力和数据分析能力。
4. 为今后在实际工程中的应用奠定了基础。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，防止触电、短路等事故发生。
2. 实验数据要准确记录，便于后续分析。
实验9连续时间系统的模拟实验9 连续时间系统的模拟⼀、实验⽬的1.了解基本运算器——加法器、标量乘法器和积分器的电路结构和运算功能；2.掌握⽤基本运算单元模拟连续时间系统的⽅法。
⼆、实验原理说明1.线性系统的模拟系统的模拟就是⽤由基本运算单元组成的模拟装置来模拟实际的系统。
这些实际系统可以是电的或⾮电的物理量系统，也可以是社会、经济和军事等⾮物理量系统。
模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者的微分⽅程完全相同，输⼊、输出关系即传输函数也完全相同。
模拟装置的激励和响应是电物理量，⽽实际系统的激励和响应不⼀定是电物理量，但它们之间的关系是⼀⼀对应的。
所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终达到⼀定条件下确定最佳参数⽬的。
2. 三种基本运算电路（1）、⽐例放⼤器，如图9-1。
112u R R u ?-=图9-1 ⽐例放⼤器电路连接⽰意图(2)、加法器，如图9-2。
uo=-R2R1 （u1+u2）=-（u1+u2）（R1=R2）（3）、积分器，如图9-3。
-=dt u RCu 101u 0uR u 0uR 2=R 1u 图9-2 加法器电路连接⽰意图图9-3 积分器电路连接⽰意图3.⼀阶系统的模拟图9-4（a ）。
它是最简单RC 电路，设流过R ·C 的电流为i(t)：则有 )()()(t Ri t y t x =-根据容C 上电压与电流关系因此上式亦可写成这是最典型的⼀阶微分⽅程。
由于图9-4（a ）的RC 电路输⼊与输出信号之间关系可⽤⼀阶微⽅程来描述，故常称为⼀阶RC 电路。
上述典型的微分⽅程我们可以改变形式，写成如下表⽰式：u 0uC0)(1)(1)(=-+t x RCt y RCdtt dy dtt dy c t i )()(=dt t dy RCt y t x )()()(=-)()()(1)(1t d t dy t y RC t x RC =-……………………（1）式（1）式是和（2）式的数学关系正好⽤图9-4的(b)、(c)表⽰，图(b)和图(c)在数学关系上是等效的。
