电力拖动与运动控制系统》课程设计

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1、徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 1 页第一章 绪论1.1 电子技术综合设计性质*电子技术综合设计是在学完模拟电子术 、 数字电子技术课程之后， 安排的实践教学环节。使学生能综合运用所学知识，进行实际电子线路的设 计、装接、调试等。 *通过完成一个课题的电路设计、理论计算及实验调试任务，巩固和加深电 子技术课程中所学理论知识和实验技能。 *在实践中提高分析问题、解决实际问题的能力，为今后的毕业设计、工程 实践打下一定基础。1.2 综合设计主要特点1、 不同于平时的习题作习题主要是为了加深对课堂上讲解知识的理解，题目内容涉及面较单 一，在给定的理想化的条件下，经过抽象加工后，不难得出标

2、准答案。而电子技术综合设计任务，多是实际的“模拟”或“数字”电路装置， 它涉及的知识多而广，没有固定的答案，只能从实际出发，通过调查研究， 查询资料，方案比较，设计计算得到比较好的设计方案后，再通过实验调试， 使理论设计逐步完善，最后达到实际要求。 2、 不同于一般的基础实验 基础实验着重点是放在验证基本理论和电路性能上，通过实验只能初步 了解电路实验的步骤和基本方法，熟悉常用电子仪器设备的使用方法。而电子技术综合设计，正是为学生创造一个动脑又动手，独立开展电路 设计、调试的机会。可以运用实验手段检验理论设计中的问题所在，又可运用学过的知识，指导电路调试工作，使电路更加完善。 3、 不同于毕业

3、设计 毕业设计是培养工科学生的最后一个教学环节，它要求学生综合运用公 共基础课、专业基础课和专业课的知识，去解决工程实际问题；完成工程技术人员必须具有的基本能力的训练；从题目的广泛和深度上，毕业设计比电子技术综合设计要难。 4、 电子技术综合设计围绕一门课程内容做综合性的训练，题目虽出自实际电路，但比较简单， 比较定型，一般不是真实的生产、科研任务， 基本上是有章可循。 着眼点是让学生开始从理论学习轨道引向实际方面。把过去熟悉的定 性分析，定量计算方法与工程估算，实验调整等手段结合起来。 逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施办法。使 理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的

4、转化。 锻炼分析问题、解决电路实际问题的本领。徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 2 页1.3 综合设计主要内容根据题目要求：根据题目要求： 独立进行查阅资料、 理论设计、元器件选择。 电路仿真、验证设计原理。 PCB 板设计。 印刷线路板组装、焊接、调试。 撰写科技总结报告1.4 综合设计目的1、 巩固和加深对电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用电子技术课 程所学知识的能力，使理论和实际有机结合，真正实现由知识向智能的转化。2、 培养学生根据课题需要选学参考书，查阅手册和文献资料的自学能力。 通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析问题、解决问题的能力。 3、 通过实际电路的

5、设计方案的分析比较、参数计算、元件选取，安装调试 等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、 掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指 标测试方法，提高动手能力。 5、 能按设计任务书的要求，编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果， 能正确绘制电路图。 6、 培养严肃认真的工作作风和科学态度，发扬团队精神。徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 3 页第二章 数字钟2.1 数字钟的构成数字钟由主体电路和扩展电路构成，主体电路由脉冲信号发生器、分频电路、 校准电路、秒（分、时）计数电路、秒（分、时）译码电路、秒（分、时） 显示电路构成。扩展电路由触摸

6、报时、整点报时、仿电台报时、定时控制构 成。示意图如下：2.2数字钟电路设计徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 4 页第三章 数字钟的分步设计3.1 秒脉冲发生器秒脉冲发生器是数字钟的核心。对于秒脉冲发生器的设计有两种方案。 第一种：用 555 构成多谐振荡器产生秒脉冲，振荡频率为 1Hz。第二种：用 32768Hz 晶振构成秒脉冲信号发生器， （32768Hz 脉冲需经过 CD4060 的 14 级分频得到 2Hz 脉冲，再经过 CD4040 的 2 分频得到秒脉冲。3.1.1 555555 构成多谐振荡器（构成多谐振荡器（f=1Hzf=1Hz）1. 555 定时器的组成 555 定

7、时器主要由两个结构完全相同的高精度电压比较器 C1 和 C2，基 本 RS 触发器，泄放晶体管 V1 及三个 5k 电阻构成。2.555 定时器构成多谐振动器的特点 1）多谐振荡器是一种无稳态电路。 2）接通电源以后，不需外加触发信号，就能自动地不断翻转，产生矩形 波。 3）产生的矩形波中含有谐波分量很多。 3.555 定时器构成多谐振动器的工作原理 接通电源后，Vcc 通过 R1、R2 给 C 充电，Vc 逐渐上升。当 Vc 升到 2/3Vcc 时，比较器 C1 输出低电平 VC1=0，555 内 RS 触发器被复位，V1 导通，输出 V0=0。之后电容 C 通过 R2 和 V1 放电，使

8、Vc 下降。当 Vc 下 降到 1/3Vcc 时，比较器 C2 输出低电平 VC2=0，555 内 RS 触发器又被置 位，输出 V0=1 变为高电平。这时因 V1 截止，电容 C 再次充电。如此周 而复始，在输出端得到一个周期性的矩形脉冲。 4.555 构成多谐振荡器电路图参数计算：f1=1Hz,R1=23K,R2=60K,C1=0.01uf,C2=10uf徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 5 页vC0t0tvoVCC /32VCC /3t1t2t3徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 6 页3.1.2 石英晶体振荡器石英晶体振荡器选用 32768Hz 的晶振构成振荡电路 晶

9、体振荡器工作原理： 石英晶片所以能做振荡电路是基于它的电压效应。从物理学中知道，若 在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间 施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为电压效应。如在 极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会 产生交变电压。一般来说，这中种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率 则是很稳定的。但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的 尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此， 石英晶体振荡器就是这样工作的。 如图所示为电子手表集成电路（5C702）钟的晶体振荡器电路，常采用 晶振频

10、率为 32768HZ，内部有 15 级 2 分频集成电路，所以输出端正好可以得 到 1Hz 的标准脉冲。CMOS 晶体振荡器由于振荡器的稳定度及频率的精度决定了数字钟计时的准确程度。实验 设计中采用 555 构成多谐振荡器来产生秒脉冲。3.2秒、分、小时计数电路秒、分、时计数电路由秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器 及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器,分个位和 分十位计数器为 60 进制计数器，时个位和时十位计数器为 24 进制计数器。 各计数器输出均为两位 8421BCD 码形式。徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 7 页秒分计数电路 60 进制时计数电

11、路 24 进制3.3 分频器的设计实验中采用 CD4060 来构成分频电路。CD4060 在数字集成电路中可实现 的分频次数最高，而且 CD4060 还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。 CD4060 计数为 14 级二进制计数器，可以将 32768Hz 的信号分频为 2Hz，其 内部框图如图所示，从图中可以看出，CD4060 的时钟输入端两个串接的非门，徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 8 页因此可以直接实现振荡和分频的功能。CD4060 内部框图3.4 译码、显示电路实验中选用 CC4511 实现译码电路；选用 LG5011AH 共阴数码管实现显示 电路，将计数器的输出数码转

12、换为数码显示器件所需要的输出逻辑译码显示设计图3.5 校时电路当数字钟出现计时误差时，需要校正时间，校时是数字钟应具备的基本 功能。 设计中采用的校时方式有“快校时”和“慢校时”两种， “快校时”是，通 过开关控制，使计数器对 1Hz 的校时计数。 “慢校时”是用手动产生单脉冲 作校时脉冲。如下图为校时、校分电路。其中为校分用的控制开关，为1s2s 校时用的控制开关，他们的控制功能如表所示。校时脉冲采用分频器输出的 1Hz 脉冲，当或分别为“0”时可以进行“快校时” 。如果校时脉冲由单1s2s 次脉冲产生器提供，则可以进行“慢校时” 。同时，实验中，分、秒校时互 不影响。徐海学院 07 届电子

13、技术综合设计报告 第 9 页控制功能表3.6 仿电台报时电路访广播电台整点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到整点报 时发出声响，通常按照 4 低调 1 高音的顺序发出间断声响，以最后一声音响 结束的时刻。 设 4 声低音（约 500Hz）分别发生在 59 分 51 秒、53 秒、55 秒及 57 秒， 最后一声高音（约 1000Hz）发生在 59 分 59 秒，它们的持续时间均为 1 秒。 因此可得：3 10HzHzSQ “” 时，500输入音响“ 1” 时，1输入音响 只有当分十位的，分个位的，秒十位的2M20M2QQ113M10M1QQ11及秒个位的时，音响电路才能工作。2S20S

14、2QQ110S1Q1徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 10 页仿电台报时电路3.7 数字钟闹时功能设置特定的时间发出闹时信号和持续的时间。 例如：上午 7 点 59 分发出闹时信号，持续 1 分钟 7 时 59 分对应数字钟的计时状态为 0111/0101/1001 闹时控制信号时个位 分十位 分个位1)()()(0302012QQQQQQQK数字钟闹时电路徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 11 页3.8 定点报时功能设定好准确的时间，当计数到达时，产生报时信号。3.9 12 归 1 电路徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 12 页第四章 芯片功能介绍4.1 CC4518 双 BCD 同步加法计数器（国外同类型号：CD4518、MC4518）实验中用 CC4518 构成 60 进制和 24 进制计数器，然后进行级联组成秒、 分、小时计数 管脚图： 计数状态表功能表 CL (CP0)EN (CP1)R功功 能能10加计数00加计数0不 变0不 变00不 变10不 变1Q3Q0=0CPQ Q4 4Q Q1 100000100012001030011401005010160110701118100091001徐海学院 07 届电子技术综合设计报告 第 13 页60 进制计数电路进制计