1、聲控走廊燈的設計與制作課程設計指導書一、電子電路一般設計方法電子電路種類很多，設計方法也不盡相同，尤其是隨著集成電路的迅速發展，各種專用功能的新型器件大量涌現，使電路設計工作發生了巨大的變革。原始的分立元件電路的設計方法，已漸漸被集成塊直接組裝所取代。所以，要求設計者應把精力從單元電路的設計與計算，轉移到整體方案的設計上來，不斷熟悉各種集成電路的性能。指標，根據總體要求恰當選取集成器件，合理地進行連接實驗，完成總體的系統設計。電子電路的一般設計過程由于電子電路種類繁多，使得電路的設計過程和步驟也不完全相同。不過多數情況下，還是有共同的規律可遵循。一般來說，對于簡單的電子電路裝置的設計步驟大體包

2、括：選定總體方案與框圖；分析單元電路的功能；選擇器件與參數計算；畫出預設計總體電路圖；電路的安裝與調試；確定實際的總體電路等。下面概要介紹各個步驟的主要工作。1、選定總體方案與框圖 根據設計任務。指標要求和給定的條件，分析所要設計的電路應該完成的功能，并將總體功能分解成若干單項的功能，分清主次和相互的關系，形成若干單元功能塊組成的總體方案。該方案可以有多個，需要通過實際的調查研究。查閱有關資料和集體討論等方式，著重從方案能否滿足要求。構成是否簡單。實現是否經濟可行等方面，對幾個方案進行比較和論證，擇優選取。對選取的方案，常用方塊圖的形式表示出來。注意每個方塊盡可能是完成某一種功能的單元電路，尤

3、其是關鍵的功能塊的作用與功能一定要表達清楚。還要表示出它們各自的作用和相互之間的關系，注明信息的走向和制約關系。2、分析單元電路的功能任何復雜的電子電路裝置和設備，都是由若干具有簡單功能的單元電路組成的?？傮w方案的每個方塊，往往是由一個主要單元電路組成的，它的性能指標也比較單一。在明確每個單元電路的技術指標的前提下，要分析清楚各個單元電路的工作原理，設計出各單元電路的結構形式。要利用過去學過的或熟悉的單元電路，也要善于通過查閱資料、分析研究一些新型電路，開發利用一些新型器件。各單元電路之間要注意在外部條件。元器件使用。連接關系等方面的相互配合，盡可能減少元件的類型。電平轉換和接口電路，以保證電

4、路簡單、工作可靠、經濟實用。各單元電路擬定之后，應全面地檢查一遍，看每個單元各自的功能是否能實現，信息是否能暢通，總體功能是否滿足要求。如果存在問題，還要針對問題作局部調整。3、選擇器件與參數計算單元電路確定之后，根據其工作原理和所要實現的功能，首先要選擇在性能上能滿足要求的集成器件。所選集成器件最好完全滿足單元電路的要求。當然在多數情況下集成器件只能完成部分功能，或者需要同其他集成器件和電子元器件組合起來組成所需的單元電路。這里需靈活運用過去學過的知識，也需要十分熟悉各種集成電路的性能和指標，注意對新型器件的開發和利用。經常會出現這種情況，在花費了許多工夫之后仍然選不到合適的電路，或者性能指

5、標達不到要求，或者電路大復雜實現十分困難。這就需要對總體方案作修正或改進，調整某些功能方塊的分工和指標要求。可見，電路設計中有時要經過這樣多次的反復修正和完善。每個單元電路的結構。形式確定之后，需對影響技術指標和參數的元器件進行計算。這種計算有的需根據電路理論的有關公式。有的按照工程估算方法，還有的需要用經驗數據。用計算方法得到的器件參數，還要按照元器件的標稱值選取實用的元器件。4、畫出預設計總體電路圖根據單元電路的設計。計算與元器件選取的結果，畫出預設計的總體電路圖?？傮w電路圖應當包括總體電路原理圖和實際元器件的接線圖。需要制作出實用裝置的題目，還要做出印刷電路板的工藝設計?？傮w電路圖應按元

6、器件國標或部標的規定以及電路圖的規范畫出。圖中要注意信號輸入和輸出的流向，通常信號流向是從左至右或從上至下，各單元電路也應盡可能按此規律排列，同時要注意布局合理?？傮w電路圖盡可能畫在一張圖紙上。如果電路比較復雜，應當把主電路畫在一張圖紙上，而把一些比較獨立或次要的單元電路畫在另一張或幾張圖紙上，但要標明相互的連接關系。所有的連接線要“橫平、豎直”，相連的交叉線要在交點上用圓點標出。電源線和地線盡可能統一，并標出電源電壓數值?？傮w電路圖畫出之后，還要進行認真的審查。檢查總體電路是否滿足方案的要求，單元電路是否齊備；每個單元電路的工作原理是否正確，能否實現各自的功能；各單元電路之間的連接有無問題，

7、電平和時序是否合適；圖中標注的元器件型號。管腳。參數值等是否正確等。這種審查十分重要，以防在安裝。調試中損壞器件。5、電路的安裝與調試電路的安裝與調試是完成課程設計的重要環節。它是把理論設計付諸實踐，制做出符合設計要求的實際電路的過程。安裝與調試為學生創造了一個動腦又動手，獨立開展電路實驗的機會。要求學生掌握電子電路的基本制作工藝和操作技能，運用實驗的手段檢驗理論設計中的問題，運用學過的知識指導電路調試和檢測工作，使理論與實際有機地結合起來，提高分析解決電路實際問題的能力。課程設計的電路安裝，應根據題目的要求和教學條件，可以制作出實際的電子電路裝置，也可以利用實驗箱完成電路。前者還需要考慮電路

8、的布局。制作專門的印刷電路板。焊接和組裝電路等，同時還應設計好電路的調試方案和調試步驟，詳細記錄調試中出現的故障和檢測排除措施。電路的實驗結果，應該以能說明電路功能的數據和數據分析來說明。 由于多種實際因素的影響，原來的理論設計可能要作修改，原來選擇的元器件需要調整或改變參數，有時還需要增加一些電路或器件，以保證電路能穩定地工作。因此，調試之后很可能要對前面“選擇器件和參數計算”一步中所確定的方案再作修改，最后完成實際的總體電路。6、確定實際的總體電路通過電路調試和技術指標的檢測，達到了預期的設計要求，即可確定所要設計的總體電路及各元件的型號參數，列出元件明細表，電路安裝圖等技術文件，對于實際

9、產品，還要進行工藝設計，外型設計等等。二、課程設計內容及要求1·布置設計任務書。課程設計任務書包含：（1） 設計題目；（2） 主要技術指標和要求；（3） 給定的條件和所用的儀器設備；（4） 參考文獻等。2·教師針對學生的知識水平和設計課題講解必要的電路原理和設計方法，對于需要深化和擴展的知識，還要補充講授有關的內容，幫助學生明確任務。掌握工程設計方法。3·學生在教師指導下選擇設計方案，進行設計計算，完成預設計。預設計方案經過教師審查通過后，方可開始安裝和調試。4·安裝調試是課程設計的重點和難點，學生應積極爭取教師的指導和幫助。認真準備安裝調試方案，在電路

10、出現異?，F象或故障時，按照量測觀察。查找原因。調整電路、再進行實驗的步驟，解決電路中的問題。5·電路調試達到設計要求后，學生要對設計的全過程作出系統總結報告，按照一定格式寫出設計說明書。課程設計說明書主要內容有：1) 設計題目；主要指標和要求；2) 方案討論及電路工作原理；3) 各單元電路設計計算，元器件的選擇，畫出電路圖等；4) 安裝、調試中遇到的問題，解決的方法以及實驗效果等；5) 電路性能指標測試結果，是否滿足要求及對成果的評價；6) 收獲、體會和改進設計的建議。7) 規范、詳盡的電路原理圖和元件明細表8) 參考資料三、設計應完成以下作業：1) 設計報告一份，不少于3000字，

11、內容應符合前述要求。并做到原理敘述清楚，計算正確，數據詳盡，字跡端正。2) 電路原理圖一份（3#圖紙），無原則性錯誤，布局均勻合理，符號、標注規范正確。3) 元件明細表一份，格式符合以下范例:序號編 號元件名稱型號與規格數 量備注1U1通用型四運算放大器LM32414) 安裝調試成功的設計作品一件，應布局合理，走線清晰整齊，功能完備。能當場演示其電路功能四、工作進程：課程設計進程1.布置設計任務，下達設計任務書： 集中指導2學時2.調研，收集資料 課外10學時3.方案設計課內3學時，課外6學時4.檢查電路草圖，了解學生設計進度，及時解決設計中的問題5.電路設計參數計算課內2學時，課外4學時6.

12、交元件明細表檢查元件設計計算情況，解決電路參數的設計計算問題。7.討論安裝調試方案課內1學時。8.分發元器件課內2學時，分發元器件時詳細介紹元器件知識、測試檢查的方法。9.安裝調試視課題難度、工作量而定；約1-3天10準備設計報告 課外5學時11.交設計報告檢查設計報告的格式、內容是否符合規范。特別是參數計算、元件選用、元件明細表、電路原理圖等。12答辯兩種形式：集中答辯，驗收實驗電路時水機隨機出題個別答辯。13.評定成績。五、設計報告規格：設計報告一般應不少于3000字，正文內容16K設計報告紙6頁以上，有封面、目錄頁，豎式裝訂。設計報告包含以下內容：1.課題簡介；設計課題與課題描述設計課題

13、的各項要求，對課題的描述，介紹設計課題的原理、功能、特點，用途與使用價值。2.方案設計根據對課題的分析確定電路功能，畫出能實現這些功能的系統框圖，各部分作用、對設計有何具體的要求，有哪些可選方案，最后選定哪一種，理由是什么。3.電路設計各部分電路的草圖，原理分析，參數計算、元件選取。4.安裝調試元件準備、安裝布局圖、安裝過程。包括安裝的注意事項，特別的技術處理。調試方案和步驟，調試中出現的問題及解決的措施。實驗結果及測試數據和數據分析，結論。5.小結完成課程設計的過程中的收獲和體會，對本課題的改進設想等。6.參考資料7.附錄：1)元件明細表規范清楚地列出電路中使用的各元件的編號、名稱、型號、規

14、格參數、數量，需要特別說明的問題在備注欄中給予說明。2)原理圖3號圖紙，元件符號的表示、線型、文字符號及說明必須準確規范，用2B鉛筆加深，不得使用圓珠筆、鋼筆畫圖，可以使用計算機繪圖。標簽欄也應準確填寫。六、成績評定：依據以下各方面評定成績：（1） 參與態度；（2） 收集資料，查閱專業手冊的能力；（3） 安裝調試中分析、解決問題的能力；（4） 設計作品的質量；（5） 設計報告的質量；（6） 答辯。成績評定為優秀、良好、中等、及格、不及格五等。不及格成績不予補考，應隨其他班級重修重考，原則上不使用同一課題。七、設計舉例：課題：聲控走廊燈的設計與制作（一）設計任務1、要求模擬實現聲控走廊燈的兩種控

15、制方式：（a）開關式控制 ：擊掌一次燈亮、再擊掌一次燈滅。（b）延時式控制：一次擊掌后燈亮、延時20秒后自動熄滅。（c）具有光控作用，即在光亮環境不工作，黑暗環境工作。2、焊接調試出實物后進行驗收。（二）總體框圖的建立（三）具體實施方式1、傳感器，選用駐極體話筒要求學生查找駐極體話筒的工作原理，懂得如何使用。2、放大電路，選用LM324，駐極體話筒輸出阻抗高，考慮到電路的匹配，要求放大器高輸入阻抗、高放大倍數。后級若采用TTL電路，需要2V，若采用CMOS電路，需要3.5V根據此要求選反饋電阻。說明：TTL邏輯電路在供電電壓5V時，Voh（最小高電平輸出電壓）=2.4V，Vih（最小高電平輸入

16、電壓）=2V，高電平噪聲容限=|Voh-Vih|=0.4V；Vol（最大低電平輸出電壓）=0.5V，Vil（最大低電平輸入電壓）=0.8V，低電平噪聲容限=|Vol-Vil|=0.3V；Vth（閾值電壓、門限電壓）=1.5V，高低電平相對門限電壓不對稱。另外說明幾點：（1）TTL的Vth在Vcc變化時基本不跟隨改變，CMOS的Vth=Vcc/2（2）CMOS噪聲容限比TTL的高不論（哪里來的）什么信號，只要>=Vih就是邏輯“1”，<=Vil就是邏輯“0”。Vih是輸入邏輯1電壓，Vil是輸入邏輯0電壓；Voh是輸出邏輯1電壓，Vol是輸出邏輯0電壓只要Vin>Vih就看做是輸入邏輯1，Vin<=Vil就看做輸入邏輯0，相應的，只要Vout>=Voh就看做是輸出邏輯1,Vout<=Vol就看做是輸出邏輯0 3、T觸發器，選用CD4013根據設計要求，一次擊掌燈亮、再一次擊掌燈滅，恰好符合T觸發器的輸出特點，擊掌信號即為觸發信號。要求學生查找CD4013芯片資料。4、單穩態電路，選用CD4013加外圍電路實現要求學生查找由CD4013構成的單穩態電路，會設計計算單穩態的時間。5、驅動電路，選用三極管電流放大電路6、顯示電路，高于10mA的電流使發光二極管發光。設計時需注意：擊掌信號是由強變弱的，為使此信號穩定，需增加