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1、声控走廊灯的设计与制作声控走廊灯的设计与制作课程设计指导书课程设计指导书一、电子电路一般设计方法一、电子电路一般设计方法电子电路种类很多，设计方法也不尽相同，尤其是随着集成电路的迅速发展，各种专用功能的新型器件大量涌现，使电路设计工作发生了巨大的变革。原始的分立元件电路的设计方法，已渐渐被集成块直接组装所取代。所以，要求设计者应把精力从单元电路的设计与计算，转移到整体方案的设计上来，不断熟悉各种集成电路的性能。指标，根据总体要求恰当选取集成器件，合理地进行连接实验，完成总体的系统设计。电子电路的一般设计过程由于电子电路种类繁多，使得电路的设计过程和步骤也不完全相同。不过多数情况下，还是有共同的
2、规律可遵循。一般来说，对于简单的电子电路装置的设计步骤大体包括：选定总体方案与框图；分析单元电路的功能；选择器件与参数计算；画出预设计总体电路图；电路的安装与调试；确定实际的总体电路等。下面概要介绍各个步骤的主要工作。1、选定总体方案与框图根据设计任务。指标要求和给定的条件，分析所要设计的电路应该完成的功能，并将总体功能分解成若干单项的功能，分清主次和相互的关系，形成若干单元功能块组成的总体方案。该方案可以有多个，需要通过实际的调查研究。查阅有关资料和集体讨论等方式，着重从方案能否满足要求。构成是否简单。实现是否经济可行等方面，对几个方案进行比较和论证，择优选取。对选取的方案，常用方块图的形式
3、表示出来。注意每个方块尽可能是完成某一种功能的单元电路，尤其是关键的功能块的作用与功能一定要表达清楚。还要表示出它们各自的作用和相互之间的关系，注明信息的走向和制约关系。2、分析单元电路的功能任何复杂的电子电路装置和设备，都是由若干具有简单功能的单元电路组成的。总体方案的每个方块，往往是由一个主要单元电路组成的，它的性能指标也比较单一。在明确每个单元电路的技术指标的前提下，要分析清楚各个单元电路的工作原理，设计出各单元电路的结构形式。要利用过去学过的或熟悉的单元电路，也要善于通过查阅资料、分析研究一些新型电路，开发利用一些新型器件。各单元电路之间要注意在外部条件。元器件使用。连接关系等方面的相
4、互配合，尽可能减少元件的类型。电平转换和接口电路，以保证电路简单、工作可靠、经济实用。各单元电路拟定之后，应全面地检查一遍，看每个单元各自的功能是否能实现，信息是否能畅通，总体功能是否满足要求。如果存在问题，还要针对问题作局部调整。3、选择器件与参数计算单元电路确定之后，根据其工作原理和所要实现的功能，首先要选择在性能上能满足要求的集成器件。所选集成器件最好完全满足单元电路的要求。当然在多数情况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电子元器件组合起来组成所需的单元电路。这里需灵活运用过去学过的知识，也需要十分熟悉各种集成电路的性能和指标，注意对新型器件的开发和利用。经常会出现这种
5、情况，在花费了许多工夫之后仍然选不到合适的电路，或者性能指标达不到要求，或者电路大复杂实现十分困难。这就需要对总体方案作修正或改进，调整某些功能方块的分工和指标要求。可见，电路设计中有时要经过这样多次的反复修正和完善。每个单元电路的结构。形式确定之后，需对影响技术指标和参数的元器件进行计算。这种计算有的需根据电路理论的有关公式。有的按照工程估算方法，还有的需要用经验数据。用计算方法得到的器件参数，还要按照元器件的标称值选取实用的元器件。4、画出预设计总体电路图根据单元电路的设计。计算与元器件选取的结果，画出预设计的总体电路图。总体电路图应当包括总体电路原理图和实际元器件的接线图。需要制作出实用
6、装置的题目，还要做出印刷电路板的工艺设计。总体电路图应按元器件国标或部标的规定以及电路图的规范画出。图中要注意信号输入和输出的流向，通常信号流向是从左至右或从上至下，各单元电路也应尽可能按此规律排列，同时要注意布局合理。总体电路图尽可能画在一张图纸上。如果电路比较复杂，应当把主电路画在一张图纸上，而把一些比较独立或次要的单元电路画在另一张或几张图纸上，但要标明相互的连接关系。所有的连接线要“横平、竖直” ，相连的交叉线要在交点上用圆点标出。电源线和地线尽可能统一，并标出电源电压数值。总体电路图画出之后，还要进行认真的审查。检查总体电路是否满足方案的要求，单元电路是否齐备；每个单元电路的工作原理
7、是否正确，能否实现各自的功能；各单元电路之间的连接有无问题，电平和时序是否合适；图中标注的元器件型号。管脚。参数值等是否正确等。这种审查十分重要，以防在安装。调试中损坏器件。5、电路的安装与调试电路的安装与调试是完成课程设计的重要环节。它是把理论设计付诸实践，制做出符合设计要求的实际电路的过程。安装与调试为学生创造了一个动脑又动手，独立开展电路实验的机会。要求学生掌握电子电路的基本制作工艺和操作技能，运用实验的手段检验理论设计中的问题，运用学过的知识指导电路调试和检测工作，使理论与实际有机地结合起来，提高分析解决电路实际问题的能力。课程设计的电路安装，应根据题目的要求和教学条件，可以制作出实际
8、的电子电路装置，也可以利用实验箱完成电路。前者还需要考虑电路的布局。制作专门的印刷电路板。焊接和组装电路等，同时还应设计好电路的调试方案和调试步骤，详细记录调试中出现的故障和检测排除措施。电路的实验结果，应该以能说明电路功能的数据和数据分析来说明。由于多种实际因素的影响，原来的理论设计可能要作修改，原来选择的元器件需要调整或改变参数，有时还需要增加一些电路或器件，以保证电路能稳定地工作。因此，调试之后很可能要对前面“选择器件和参数计算”一步中所确定的方案再作修改，最后完成实际的总体电路。6、确定实际的总体电路通过电路调试和技术指标的检测，达到了预期的设计要求，即可确定所要设计的总体电路及各元件
9、的型号参数，列出元件明细表，电路安装图等技术文件，对于实际产品，还要进行工艺设计，外型设计等等。二、课程设计内容及要求二、课程设计内容及要求1布置设计任务书。课程设计任务书包含：（1）设计题目；（2）主要技术指标和要求；（3）给定的条件和所用的仪器设备；（4）参考文献等。2教师针对学生的知识水平和设计课题讲解必要的电路原理和设计方法，对于需要深化和扩展的知识，还要补充讲授有关的内容，帮助学生明确任务。掌握工程设计方法。3学生在教师指导下选择设计方案，进行设计计算，完成预设计。预设计方案经过教师审查通过后，方可开始安装和调试。4安装调试是课程设计的重点和难点，学生应积极争取教师的指导和帮助。认真
10、准备安装调试方案，在电路出现异常现象或故障时，按照量测观察。查找原因。调整电路、再进行实验的步骤，解决电路中的问题。5电路调试达到设计要求后，学生要对设计的全过程作出系统总结报告，按照一定格式写出设计说明书。课程设计说明书主要内容有：1)设计题目；主要指标和要求；2)方案讨论及电路工作原理；3)各单元电路设计计算，元器件的选择，画出电路图等；4)安装、调试中遇到的问题，解决的方法以及实验效果等；5)电路性能指标测试结果，是否满足要求及对成果的评价；6)收获、体会和改进设计的建议。7)规范、详尽的电路原理图和元件明细表8)参考资料三、设计应完成以下作业：三、设计应完成以下作业：1)设计报告一份，
11、不少于 3000 字，内容应符合前述要求。并做到原理叙述清楚，计算正确，数据详尽，字迹端正。2)电路原理图一份（3#图纸） ，无原则性错误，布局均匀合理，符号、标注规范正确。3)元件明细表一份，格式符合以下范例:4)安装调试成功的设计作品一件，应布局合理，走线清晰整齐，功能完备。能当场演示其电路功能四、工作进程：四、工作进程：课程设计进程1.布置设计任务，下达设计任务书： 集中指导 2 学时2.调研，收集资料 课外 10 学时3.方案设计课内 3 学时，课外 6 学时4.检查电路草图，了解学生设计进度，及时解决设计中的问题5.电路设计参数计算课内 2 学时，课外 4 学时6.交元件明细表检查元
12、件设计计算情况，解决电路参数的设计计算问题。7.讨论安装调试方案课内 1 学时。8.分发元器件课内 2 学时，分发元器件时详细介绍元器件知识、测试检查的方法。9.安装调试视课题难度、工作量而定；约 1-3 天10准备设计报告 课外 5 学时11.交设计报告检查设计报告的格式、内容是否符合规范。特别是参数计算、元件选用、元件明细表、电路原理图等。12答辩两种形式：集中答辩，验收实验电路时水机随机出题个别答辩。13.评定成绩。五、设计报告规格：五、设计报告规格：设计报告一般应不少于 3000 字，正文内容 16K 设计报告纸 6 页以上，有封面、目录页，序号编 号元件名称型号与规格数 量备注1U1
13、通用型四运算放大器LM3241竖式装订。设计报告包含以下内容：1.课题简介；设计课题与课题描述设计课题的各项要求，对课题的描述，介绍设计课题的原理、功能、特点，用途与使用价值。2.方案设计根据对课题的分析确定电路功能，画出能实现这些功能的系统框图，各部分作用、对设计有何具体的要求，有哪些可选方案，最后选定哪一种，理由是什么。3.电路设计各部分电路的草图，原理分析，参数计算、元件选取。4.安装调试元件准备、安装布局图、安装过程。包括安装的注意事项，特别的技术处理。调试方案和步骤，调试中出现的问题及解决的措施。实验结果及测试数据和数据分析，结论。5.小结完成课程设计的过程中的收获和体会，对本课题的
14、改进设想等。6.参考资料7.附录：1)元件明细表规范清楚地列出电路中使用的各元件的编号、名称、型号、规格参数、数量，需要特别说明的问题在备注栏中给予说明。2)原理图3 号图纸，元件符号的表示、线型、文字符号及说明必须准确规范，用 2B 铅笔加深，不得使用圆珠笔、钢笔画图，可以使用计算机绘图。标签栏也应准确填写。六、成绩评定：六、成绩评定：依据以下各方面评定成绩：（1）参与态度；（2）收集资料，查阅专业手册的能力；（3）安装调试中分析、解决问题的能力；（4）设计作品的质量；（5）设计报告的质量；（6）答辩。成绩评定为优秀、良好、中等、及格、不及格五等。不及格成绩不予补考，应随其他班级重修重考，原
15、则上不使用同一课题。七、设计举例：七、设计举例：课题：声控走廊灯的设计与制作课题：声控走廊灯的设计与制作（一）设计任务1、要求模拟实现声控走廊灯的两种控制方式：（a）开关式控制 ：击掌一次灯亮、再击掌一次灯灭。（b）延时式控制：一次击掌后灯亮、延时 20 秒后自动熄灭。（c）具有光控作用，即在光亮环境不工作，黑暗环境工作。2、焊接调试出实物后进行验收。（二）总体框图的建立传感器话筒声音信号放大电路T 触发器单稳态电 路驱动电路电灯控制灵敏度 控制（三）具体实施方式1、传感器，选用驻极体话筒要求学生查找驻极体话筒的工作原理，懂得如何使用。2、放大电路，选用 LM324，驻极体话筒输出阻抗高，考虑
16、到电路的匹配，要求放大器高输入阻抗、高放大倍数。后级若采用 TTL 电路，需要2V，若采用 CMOS 电路，需要3.5V 根据此要求选反馈电阻。说明：TTL 逻辑电路在供电电压 5V 时，Voh（最小高电平输出电压）=2.4V，Vih（最小高电平输入电压）=2V，高电平噪声容限=|Voh-Vih|=0.4V；Vol（最大低电平输出电压）=0.5V，Vil（最大低电平输入电压）=0.8V，低电平噪声容限=|Vol-Vil|=0.3V；Vth（阈值电压、门限电压）=1.5V，高低电平相对门限电压不对称。另外说明几点：（1）TTL 的 Vth 在 Vcc 变化时基本不跟随改变，CMOS 的 Vth=Vcc/2（2）CMOS 噪声容限比 TTL 的高不论（哪里来的）什么信号，只要=Vih 就是逻辑“1” ，Vih 就看做是输入逻辑 1，Vin=Voh 就看做是输出逻辑 1,Vout=Vol 就看做是输出逻辑 0 3、T触发器，选用 CD4013根据设计要求，一次击掌灯亮、再一次击掌灯灭，恰好符合 T触发器的输出特点，击掌信号即为触发信号。要求学生查找 C
