硬件電路課設(shè)

目錄第一章 直流穩(wěn)壓電源2 摘要.21設(shè)計(jì)目的.22所需元器件.2 3.電路的工作原理.2-44.測(cè)量數(shù)據(jù).45.安裝與調(diào)試.56.心得體會(huì).5第二章 聲光控延時(shí)開關(guān).61設(shè)計(jì)目的.62所需元器件.63.電路的工作原理.7-84.測(cè)量數(shù)據(jù).8-95.心得體會(huì).9第三章 九 路 搶 答 器.101設(shè)計(jì)目的.102所需元器件.103.電路的工作原理.10-124.測(cè)量數(shù)據(jù).12-135.心得體會(huì).14參考文獻(xiàn).141第一章 直流穩(wěn)壓電源摘要：本直流穩(wěn)壓電源是根據(jù)模擬電子技術(shù)的知識(shí)設(shè)計(jì)而成，用來(lái)測(cè)量直流電壓，測(cè)量范圍為0+12V。直流穩(wěn)壓是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或溫度負(fù)載改變時(shí)，能保證輸出電壓基本不變的電源。其電源電路包括電源變壓器，直流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路四個(gè)環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞：直流 電源 整流 濾波 穩(wěn)壓一設(shè)計(jì)目的1.學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。2.掌握直流穩(wěn)壓電源有關(guān)參數(shù)的測(cè)試方法。3.理解直流穩(wěn)壓電源的工作原理，以及電路的各個(gè)極點(diǎn)的工作狀態(tài)。二所需元器件(1) 12V變壓器一個(gè)帶插頭，電路面包板一個(gè)(2)電容：2200uF一個(gè)，470uF一個(gè)，10uF一個(gè)，瓷片電容104的二個(gè),LM317一個(gè),220電阻一個(gè),1K電阻二個(gè),4.7K電位器一個(gè),1N4007型號(hào)二極管4個(gè) ，1N4148型號(hào)二極管2個(gè)，LED燈二個(gè)，鱷魚夾一對(duì)，導(dǎo)線若干根。三電路的工作原理 220V市電經(jīng)變壓器變壓(降壓)、二極管橋式整流、電容C1濾波后送人LM317第3腳(輸入端)，第2腳輸出穩(wěn)定的直流電壓。第1腳為調(diào)整端，調(diào)整端與輸出端之間為1.25V的基準(zhǔn)電壓。為了保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R2阻值應(yīng)小于240。為了使輸出電壓可調(diào)，調(diào)整端與地之間接可變電阻器R3，改變R3阻值即可改變輸出電壓。2C2用于濾除由市電引入的高頻干擾，選用瓷介電容器。C1 (2200uF)組成電容濾波電路，C3(0.1F)用于旁路基準(zhǔn)電壓的紋波電壓，提高穩(wěn)壓電源的紋波抑制性能。在使用中，若負(fù)載為500-5000PF的容性負(fù)載，穩(wěn)壓器的輸出端會(huì)發(fā)生自激現(xiàn)象，電解電容器C4(4700F)正是為此而設(shè)，再則可進(jìn)一步改善輸出電壓的紋波。D5、D6是保護(hù)二極管，若輸入端發(fā)生短路，C4的放電電流會(huì)反向流LM317，有可能被沖擊損壞，D5的接人可旁路反向沖擊電流，使LM317得到保護(hù)。同理若輸出端短路，C3上的放電電流被D6短路起到保護(hù)作用。圖中的R1與LED1為工作指示，當(dāng)電源線插上市電插座后，若變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓正常時(shí)，發(fā)光二極管LED1發(fā)光，R2為L(zhǎng)ED1的限流電阻。發(fā)光二極管LED2也為工作指示的作用。 直流穩(wěn)壓電源主要由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。1電源變壓器：將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次?jí)電壓較小。 2整流電路：將變壓器次級(jí)交流電壓變成單向的直流電壓，它包含直流成份和許多諧波分量。 3濾波電路：濾除脈動(dòng)電壓中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化而變化。 34穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化時(shí)，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標(biāo)。 直流穩(wěn)壓電源電路圖四測(cè)量數(shù)據(jù)1.變壓器副邊電壓U2=12.16V2.整流濾波后的電壓Uc=13.32V3.輸出電壓U0的調(diào)節(jié)范圍 1.25V11.96V4.電源內(nèi)阻 RS=U/I=(5.08-4.89)V/(51.9-43.1)mA=21.595.紋波電壓（或示波器或交流毫伏表） 4.36mV 4五安裝與調(diào)試 經(jīng)過電路板的設(shè)計(jì)、元件的安裝、焊接的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可以自行按電路要求進(jìn)行制作。 找一塊單面敷銅板，把所有元件(二極管與電阻器為臥式)及變壓器都設(shè)計(jì)、安裝在這塊板上，LM317外配散熱器使用，注意散熱器要放在電路板邊沿或放在離其他元件較遠(yuǎn)的版面上，可調(diào)電阻器也要方便調(diào)節(jié)。待所有元件焊接好之后，再將變壓器的引線頭及電源線接頭從印制板正面穿過板再在焊盤一面焊接在電路板上。 檢查元器件焊接無(wú)誤后，用萬(wàn)用表電阻RX10檔測(cè)試電源輸出正、負(fù)端間電阻值，應(yīng)有幾十至幾百阻值(不能為0)。此后可將變壓器的電源線插頭插入220V的交流電源插座上，印制板上發(fā)光管發(fā)亮，表明電源接通。再用萬(wàn)用表直流電壓檔接在電源輸出正、負(fù)端上，調(diào)節(jié)可變電阻器，用萬(wàn)用表測(cè)電源輸出電壓應(yīng)隨之可變，即制作結(jié)束。六心得體會(huì)通過本次實(shí)踐電路設(shè)計(jì)，掌握了直流穩(wěn)壓電源的電子電路的設(shè)計(jì)與制作，使我學(xué)會(huì)了如何去檢查電路中的錯(cuò)誤。在接電路的過程中要仔細(xì)并且得有耐心，在檢查錯(cuò)誤時(shí)要更耐心。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，應(yīng)保持冷靜，要有條理，遇問題時(shí)要聯(lián)系書本知識(shí)積極思考，同時(shí)記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這樣才能在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。通過這次課程實(shí)踐設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了焊接能力和檢查線路錯(cuò)誤的能力，同時(shí)大大加強(qiáng)了我的5動(dòng)手實(shí)踐能力。在老師的細(xì)心地指導(dǎo)下，及在同學(xué)的幫助下，使我順利的完成本次課程實(shí)踐設(shè)計(jì)。第二章 聲光控延時(shí)開關(guān)一設(shè)計(jì)目的1.學(xué)會(huì)選擇電路元器件參數(shù)。2.更加深刻理解聲光控延時(shí)開關(guān)的工作原理，以及電路中數(shù)據(jù)的測(cè)試。3.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。二所需元器件CD4011一個(gè)，瓷片電容104，103各一個(gè)，電解電容10uF一個(gè)，電阻200K二個(gè)，10K一個(gè)，1M二個(gè)，4.7K一個(gè)，200一個(gè)，光敏電阻一個(gè)，1N4148二極管二個(gè)，LED發(fā)光二極管一個(gè)，9013三極管一個(gè)，麥克風(fēng)一個(gè)。6三電路的工作原理 聲光控延時(shí)開關(guān)的電路原理圖見圖所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個(gè)獨(dú)立的與非門D 1D4，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時(shí)開關(guān)就是用聲音來(lái)控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時(shí)開關(guān)“自動(dòng)關(guān)閉"。因此，整個(gè)電路的功能就是將聲音信號(hào)處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動(dòng)作。明確了電路的信號(hào)流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個(gè)單元。 聲音信號(hào)(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻RL等元件組成光控電路，R3和RL組成串聯(lián)分壓電路，夜晚環(huán)境無(wú)光時(shí)，光敏電阻的阻值很大，RL兩端的電壓高，即為高電平間，改變C3的值，可改變延時(shí)時(shí)間，滿足不同目的。D3和D4構(gòu)成兩級(jí)整形電路，將方波信號(hào)進(jìn)行整形。當(dāng)C3充電到一定電平時(shí)，信號(hào)經(jīng)與非門D3、D4后輸出為高電平，使單向可控硅導(dǎo)通，電子開關(guān)閉合；C 3充滿電后，當(dāng)放電到一定電平時(shí)，經(jīng)與非門D3、D4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過程。7聲光控延時(shí)開關(guān)的電路圖四測(cè)量數(shù)據(jù)1.發(fā)光管工作電流測(cè)量IF=9.22mA2.延時(shí)時(shí)間的測(cè)量及計(jì)算測(cè)量值:t=0.4s 計(jì)算值:t=RC=0.37s 83.與非門輸出高低電平值與非門D1D2D3D4電平值4.973.32V4.971.43V4.963.53V03.13V4.光控，聲控，觸摸靈敏度的調(diào)整光控聲控觸摸2.162.58V0.050.85V0.020.40V五心得體會(huì)在老師的細(xì)心地指導(dǎo)下，及在同學(xué)的幫助下，使我順利的完成本次課程實(shí)踐電路設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，應(yīng)保持冷靜，要有條理，遇問題時(shí)要聯(lián)系書本知識(shí)積極思考，同時(shí)記錄好實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，這樣才能在實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。通過這次實(shí)踐電路設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多同時(shí)大大加強(qiáng)了我的動(dòng)手實(shí)踐能力。9第三章 九 路 搶 答 器一設(shè)計(jì)目的(1). 掌握九路數(shù)顯搶答器組合，各單元電路的作用、譯碼器、顯示器的邏輯功能；(2). 學(xué)會(huì)九路數(shù)顯搶答器的電器原理圖； (3). 掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的完成簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的安裝與焊接；二所需元器件（1）CD4511一個(gè)，5V共陰數(shù)碼管 1個(gè)，NE555定時(shí)器 1個(gè)，觸點(diǎn)開關(guān)10個(gè)，蜂鳴器一個(gè)。（2）10k電阻 7個(gè)，1k電阻2個(gè)，2k電阻 1個(gè)，100k電阻 1個(gè)，300電阻 7個(gè)，100k電位器1個(gè)，100F電解電容 1個(gè)，0.01F瓷片電容 1個(gè)，0.1F瓷片電容 1個(gè)，1N4148二極管17個(gè)，9014三極管2個(gè)，導(dǎo)線若干。三搶答器工作原理優(yōu)先表決電路時(shí)用來(lái)判斷哪一個(gè)預(yù)定狀態(tài)優(yōu)先發(fā)生電路，如判斷賽者誰(shuí)先達(dá)到終點(diǎn)，智力競(jìng)賽中誰(shuí)先搶答等。該電路時(shí)用4D觸發(fā)器和非門組成的，CP脈沖電路由555電路提供，按鈕為搶答人按鈕，APACE按鈕為主持人復(fù)位按鈕。當(dāng)無(wú)人搶答時(shí)，F(xiàn)DSA均為低電平，這時(shí)觸發(fā)器CP端呂然有連續(xù)脈沖輸入，但CD4511的輸出端均為10零，數(shù)碼管不亮，蜂鳴器輸入端為低電平，所以不響。當(dāng)有人搶答時(shí)，例如D鍵被按下時(shí)，在CP脈沖作用下，Q1立變?yōu)?，數(shù)碼管被點(diǎn)亮，同時(shí)4與非門輸出端為高電平，蜂鳴器發(fā)聲，在經(jīng)反向后，控制從555來(lái)的脈沖平能再作用到觸發(fā)器，即使其他搶答者按下按鈕也將不起作用。主持人可能通過按鈕SPACE,使電路恢復(fù)正常狀態(tài)，并為下一次搶答作好準(zhǔn)備。CD4511的工作原理：雙列直插16腳分裝，它將BCD標(biāo)準(zhǔn)代碼變換成驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管所需的信號(hào)。其中四線AD為BCD碼輸入端。高電平有效。A為低位輸入端，D為高位端。七段ag輸出高電平以驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管發(fā)光。LE為鎖存控制端，高點(diǎn)平時(shí)能夠鎖存輸入的BCD碼。LT為燈測(cè)試反相控制端，BI為消隱反相控制端。搶答器的核心電路圖（1）搶答器訊響電路圖（2）四測(cè)量數(shù)據(jù)1.鎖存信號(hào)的變化:0.103.12V2.按下復(fù)位鍵，復(fù)位信號(hào)的變化: 04.96V3.報(bào)警電路，NE555的3腳輸出信號(hào)波形，頻率，如何調(diào)節(jié)頻率答：調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)頻率。12 NE555的3腳輸出信號(hào)波形4.分別按下各搶答按鈕，CD4511的DCBA各引腳電位值的變化電位值D(V)C(V)B(V)A(V)10004.452004.4503004.444.43404.4400504.4304.42604.434.420704.434.424.4084.4200094.43004.4213五心得體會(huì)對(duì)自己的動(dòng)手能力是個(gè)很大的鍛煉。在實(shí)踐中，我鍛煉了自己動(dòng)手技巧，提高了自己解決問題的能力。比如在焊接芯片時(shí)，怎樣把那么多腳分開焊接對(duì)我們來(lái)說是個(gè)難題，可是經(jīng)過訓(xùn)練后，我們做到了。雖然在實(shí)習(xí)中會(huì)遇到難題，但是從中我學(xué)到了很多，使自己的動(dòng)手能力也有所提高，我想在以后的理論學(xué)習(xí)中我就能夠明白自己的學(xué)習(xí)方向，增進(jìn)專業(yè)知識(shí)的強(qiáng)化。 耐心細(xì)致、冷靜有序。檢測(cè)按步驟進(jìn)行，一般由后級(jí)向前級(jí)檢查，先判斷故障位置（信號(hào)注入法），再查找故障點(diǎn)（電位法），循序漸進(jìn)，排除故障。參考文獻(xiàn)1 陳永真 陳之勃. 硬件電路設(shè)計(jì)精解. 電子工業(yè)出版社,20092 童詩(shī)白 華成英.電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）M.高等教育出版社，201114