電力電子課程設計---電子秒表

1、<p>　　課程設計(綜合實驗)報告</p><p>　　( 2011 -- 2012 年度第 一 學期)</p><p>　　名 稱： 電子技術綜合實驗 </p><p>　　題 目： 電子秒表 </p><p>　　院 系：電氣與電子工程學院 </p><p>　　班

2、 級： </p><p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計周數(shù)： 1 </p><

3、;p>　　成 績： </p><p>　　日期： 2012 年 01月 06日</p><p>　　《電子技術》綜合實驗</p><p><b>　　任 務 書</b></p><p><b>　　一、 目的與要求</b></p>&

4、lt;p><b>　　1.目的</b></p><p>　　1.1綜合實驗是教學中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設計鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓練。</p><p>　　1.2注重培養(yǎng)學生正確的設計思想，掌握綜合實驗的主要內(nèi)容、步驟和方法。</p><p>　　1.3培養(yǎng)學生獲取

5、信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達能力以及協(xié)作工作能力。</p><p>　　1.4提高學生運用所學的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。</p><p><b>　　2.要求</b></p><p>　　2.1 能夠根據(jù)設計任務和指標要求，綜合運用電子技術課程中所學到的理論知識與實踐技能獨立完成一個設計課題。</p&

6、gt;<p>　　2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關文獻資料。要求通過獨立思考、深入鉆研課程設計中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。</p><p>　　2.3進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。</p><p>　　2.4學會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法，

7、解決實驗中出現(xiàn)的問題。</p><p>　　2.5學會撰寫綜合實驗總結報告。</p><p>　　2.6通過綜合實驗，逐步形成嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風和科學態(tài)度，培養(yǎng)學生樹立一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點。要求學生在設計過程中，堅持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。</p><p>　　2.7在綜合實驗過程中，要做到愛護公物、遵守紀律

8、、團結協(xié)作、注意安全。</p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容</b></p><p>　　共有8個既有學習價值又有一定的實用性和趣味性的設計課題，學生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。</p><p>　　1.移位寄存器型彩燈控制器</p><p><b>　　2.智力競賽搶答器</b></

9、p><p><b>　　3.電子拔河游戲機</b></p><p>　　4.交通信號燈控制器</p><p><b>　　5.數(shù)字電子鐘</b></p><p><b>　　6.電子密碼鎖</b></p><p><b>　　7.電子秒表</

10、b></p><p>　　8.數(shù)字電子鐘（硬件）</p><p><b>　　三、 進度計劃</b></p><p>　　四、 設計（實驗）成果要求</p><p>　　1.學生根據(jù)所選課題的任務、要求和條件進行總體方案的設計，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對方案中單元電路進行選擇和設計計算；最后畫出總體電路圖

11、。</p><p>　　2.預設計經(jīng)指導教師審查通過后，學生即可向?qū)嶒炇翌I取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達到設計指標要求。</p><p>　　3.在Multisim軟件平臺上學生可直接設計、仿真和實現(xiàn)，直至達到設計要求。</p><p><b>　　五、 考核方式</b></p><p>　　綜合以

12、下指標評定課程設計總成績：優(yōu)、良、中、及格和不及格。</p><p>　　1.設計方案的正確性與合理性；</p><p>　　2.實驗動手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等)；</p><p><b>　　3.總結報告；</b></p><p>　　4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；&l

13、t;/p><p>　　5.設計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學精神。</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p>　　指導教師： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　一、課程設計(綜合實驗)的目的與要求</p>

14、<p><b>　　目的</b></p><p>　　綜合實驗是教學中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過綜合實驗鞏固、深化和擴展學生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓練。</p><p>　　注重培養(yǎng)學生正確的設計思想，掌握綜合實驗的主要內(nèi)容、步驟和方法。</p><p>　　培養(yǎng)學生獲取信息和綜合處理信

15、息的能力、文字和語言表達能力以及協(xié)作工作能力。</p><p>　　提高學生運用所學的理論知識和技能解決實際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。</p><p><b>　　要求</b></p><p>　　2.1 能夠根據(jù)設計任務和指標要求，綜合運用電子技術課程中所學到的理論知識與實踐技能獨立完成一個設計課題。</p><p>

16、;　　2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關文獻資料。要求通過獨立思考、深入鉆研綜合實驗中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。</p><p>　　2.3進一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。</p><p>　　2.4學會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實驗、再判斷”的基本方法，解決實驗中出現(xiàn)的問題。&l

17、t;/p><p>　　2.5學會撰寫綜合實驗總結報告。</p><p>　　2.6通過綜合實驗，逐步形成嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風和科學態(tài)度，培養(yǎng)學生樹立一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點。要求學生在設計過程中，堅持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。</p><p>　　2.7在綜合實驗過程中，要做到愛護公物、遵守紀律、團結協(xié)作、注意安全。&l

18、t;/p><p>　　二、設計框圖及電路系統(tǒng)概述</p><p><b>　　1．設計任務與要求</b></p><p>　　1.1利用555定時器制作一個時鐘發(fā)生裝置。</p><p>　　1.2通過二五十進制計數(shù)器制作時鐘分頻電路，輸出0.1秒到9.9秒的計數(shù)脈沖。</p><p>　　1.3利用

19、74LS248和數(shù)碼顯示器接受分頻電路輸出的計數(shù)脈沖，并顯示出來。</p><p>　　1.4使用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關，實現(xiàn)開始計數(shù)，停止并保持計數(shù)和清零重新開始計數(shù)的功能。</p><p>　　2. 整體設計布局如圖： </p><p><b>　　3.模塊設計原理圖</b></p><p>　　3.1

20、. 555時鐘發(fā)生模塊</p><p>　　利用555定時器實現(xiàn)的多諧振蕩電路能夠完成時鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中的可變電阻使多諧振蕩器的輸出信號頻率為50HZ。</p><p>　　3.2. 5分頻電路模塊</p><p>　　利用74LS290中五進制計數(shù)的功能，將輸入為50Hz頻率的時鐘脈沖進行分頻變?yōu)?0Hz的信號輸出，即周期為0.1秒。</p

21、><p>　　3.3. 輸出及顯示模塊</p><p>　　兩個290分別連接成十進制計數(shù)器，一個輸出十分之一秒，一個輸出整秒，并分別通過數(shù)碼顯示器，以顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。</p><p><b>　　3.4 控制電路</b></p><p>　　利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：分別在R端和S端設置開關。開關S有

22、效，則Q端輸出高點平，將控制時鐘信號發(fā)生器輸出的與非門打開，是時鐘信號能順利通過與非門輸出到分頻電路中；同時Q非端輸出的低平觸發(fā)一個由門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其輸出一個一定寬度的低電平，通過一個非門變成高電平控制分頻電路和計數(shù)脈沖輸出電路（3個74LS290）的清零端，使其清零，并在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)消失以后恢復計數(shù)和分頻功能。開關R有效，則時鐘信號被屏蔽，電子秒表保持當前數(shù)值不變。為了避免基本RS觸發(fā)器出現(xiàn)不定態(tài)，需將構成

23、觸發(fā)器的兩個與非門的一端經(jīng)電阻接+5V電源，同時兩個開關不能同時閉合。</p><p>　　三、各單元電路的設計方案及原理說明、參數(shù)計算</p><p>　　1、555時鐘發(fā)生模塊</p><p>　　利用555定時器實現(xiàn)的多諧振蕩電路能夠完成時鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中的可變電阻使多諧振蕩器的輸出信號頻率為50Hz。設計電路如下所示：</p>

24、<p><b>　　參數(shù)計算過程：</b></p><p>　　T=0.7（R1+R2+R3）C=0.7*（9+9+2）*103*10-6S=20ms</p><p>　　f=1/T=1/0.02Hz=50Hz</p><p><b>　　讀數(shù)如下所示：</b></p><p>　　2、

25、 5分頻電路模塊</p><p>　　利用74LS290中五進制計數(shù)的功能，將輸入為50Hz頻率的時鐘脈沖進行分頻變?yōu)?0Hz的信號輸出，即周期為0.1秒。設計電路如圖所示：</p><p>　　由示波器可以讀出周期為100ms即0.1s.其中，上面波形為輸入信號，為50Hz頻率的時鐘脈沖，下面為10Hz的信號輸出。</p><p>　　3.3. 輸出及顯示模塊&l

26、t;/p><p>　　兩個290分別連接成十進制計數(shù)器，一個輸出十分之一秒，一個輸出整秒，并分別通過數(shù)碼顯示器，以顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。電路圖如下所示：（此處選取時鐘脈沖信號僅為驗證十進制計數(shù)器設計的正確性。）</p><p><b>　　3.4 控制電路</b></p><p>　　利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：分別在R端和S端設置開

27、關。開關S有效，則Q端輸出高點平，將控制時鐘信號發(fā)生器輸出的與非門打開，是時鐘信號能順利通過與非門輸出到分頻電路中；同時Q非端輸出的低平觸發(fā)一個由門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其輸出一個一定寬度的低電平，通過一個非門變成高電平控制分頻電路和計數(shù)脈沖輸出電路（3個74LS290）的清零端，使其清零，并在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)消失以后恢復計數(shù)和分頻功能。開關R有效，則時鐘信號被屏蔽，電子秒表保持當前數(shù)值不變。為了避免基本RS觸發(fā)器出現(xiàn)不定

28、態(tài)，需將構成觸發(fā)器的兩個與非門的一端經(jīng)電阻接+5V電源，同時兩個開關不能同時閉合。</p><p>　　3.4.1 基本RS觸發(fā)器</p><p>　　3.4.1.1 電路圖</p><p>　　3.4.1.2 輸出信號波形</p><p>　　3.4.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　四、調(diào)試過程及結果分析<

29、;/p><p><b>　　1、電子秒表電路圖</b></p><p>　　將以上各個模塊綜合后得到滿足要求得系統(tǒng)電路圖如下所示：</p><p><b>　　2、調(diào)試過程</b></p><p>　　將所設計的模塊進行組合，難點在于將控制電路與輸出電路的組合，連線細心，邏輯清晰，很容易就得到結果。&l

30、t;/p><p><b>　　3、結果分析</b></p><p>　　設計的電路可以實現(xiàn)顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。在秒表計時的過程中可以滿足暫停和清零的功能，與我們平時使用的電子秒表功能相同。</p><p>　　五、設計、安裝及調(diào)試中的體會</p><p>　　在這次電力電子上機課程設計中我收獲頗豐，感想頗多。&l

31、t;/p><p>　　學習要溫故而知新。 這個課程旨在培養(yǎng)我們通過課程設計鞏固、深化和擴展我們的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運用知識的能力，逐步增強實際工程訓練。對我的要求是兩個方面的一是：對于Multisim軟件的使用。在我們模電和數(shù)電的上機過程中我們都有使用過這個軟件，覺得自己長時間不用就會手生，這就要求我去回憶復習該軟件。二是：能否對數(shù)電知識應用自如。這個電子秒表編寫過程層層推進，這就對邏輯思維能力的要求

32、比較高。隨著考試結束，自己對數(shù)電的知識也遺忘了不少，每每一個模塊就要翻書查找。在以后的學習中應該注意溫故知新，多多復習。</p><p>　　紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。在進行課程設計的過程中，通過一個個模塊的編寫，加深了我對數(shù)電的認識。這次選擇電子秒表的設計貼近生活，讓我感受到了平時學習與日常生活緊密聯(lián)系，特別是通過自己設計電路，讓我體會到了自己在實踐上的不足，感受到數(shù)電知識的實用性。在設計電路的過程中培養(yǎng)

33、了自己發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題的能力。通過這次課程設計，使我真正認識到實踐的重要性，讓我將理論用到實際中來。以后在這個方面得多多注意了。</p><p>　　學習的路途并不平坦，要滿懷信心耐心的走下去?？偟膩碚f，這次電路的設計跟著老師思路走不是很難，只要一個個模塊設計好了組裝起來就好。在設計控制電路的時候，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的設計并沒有學過，這就需要查資料，設計組和后，最初并沒有得到預期結果，那時真是“黑云壓城城欲

34、摧”但安慰自己下，靜下心來，耐心查找錯誤，當錯誤找出來得到預期結果時很是喜悅，真是“甲光向日金鱗開”。</p><p>　　希望自己通過這次課程設計后在學習中注意所提到感想，越來越好。</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1] 董宏偉.《數(shù)字電子技術實驗指導書》.中國電力出版社,第一版.2010年3月<