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1、郑州科技大学郑州科技大学数字电子技术课程设计题 目 LED 呼 吸 灯 学生姓名专业班级 学 号 院 （系）指导教师 完成时间 2013 年 3 月 13 日 目 录1 课程设计目的.12 课程设计任务与要求.23 设计方案与论证.43.13.1 设计任务分析设计任务分析.43.23.2 设计电路设计电路.43.33.3 调试调试.54 设计原理及其功能.65 单元电路的设计.75.15.1 LEDLED 日光灯日光灯.75.25.2 电阻电阻.85.35.3 电容电容.85.45.4 三极管三极管.95.55.5 LM358LM358 .116 硬件的制作与调试.136.16.1 电路焊接电
2、路焊接 .136.26.2 功能实现功能实现 .136.36.3 外观外观 .137 设计总结.14参考文献.16附录 一：总体电路原理图.17附录 二：元器件清单.1811 课程设计目的电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计要实现以下两个目标：第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动
3、，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，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方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。22 课程设计任务与要求数字电子技术课程设计的方法和步骤数字电子技术课程设计的方法和步骤数字电子技术课程设计的方法和步骤数字电子技术课程设计的方法和步骤 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计
4、算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整系统电路图。 1、设计任务分析 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标内容及要求，以便明确系统应完成的任务。 2、方案论证 这一步的工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要用于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进，并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能，清
5、楚表示系统的基本组成和相互关系。 3、方案实现 1）单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要相互配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2）参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大 电路中各阻值、放大倍数的计算；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数的计
6、算。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 3）器件选择 阻容元件的选择：电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的 电3路对电阻和电容性能要求也不同，有些电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量铝电解电容，为滤掉高频通常还需并联小容量瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 分立元件的选择：分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二（三）极 管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件种类不同，注意事项也不同
7、。例如选择晶体三极管时，首先注意是选择 NPN 型还是 PNP型管，是高频管还是低频管，是大功率还是小功率，并注意管子的参数是否满足电路设计指标的要求。 集成电路的选择：由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能，所以 选用集成电路来设计单元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及运用，在设计电路时颇受欢迎。集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。国内外已生出大量集成电路，其器件的型号、原理、功能、特征可查阅有关手册。选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面的要求。 安装调试： 安装与调试过程应按照先局部后
8、整机的原则，根据信号的流向逐块调试，使各功能块都要达到各自技术指标的要求，然后把它们连接起来进行统调和系统测试。调试包括调整与测试两部分，调整主要是调节电路中可变元器件或更换器件，使之达到性能的改善。测试是采用电子仪器测量相关点的数据与波形，以便准确判断设计电路的性能。装配前必须对元器件进行性能参数测试。根据设计任务的不同，有时需进行印制电路板设计制作，并在印制电路板上进行装配调试。43 设计方案与论证3.1 设计任务分析说到呼吸灯的设计，也许大家最先想到的就是苹果。确实，从 powerbook g3和 ibok 开始，苹果的笔记本电脑就开始家去了呼吸灯的设计，只要用户合上笔记本的时候，位于笔
9、记本前团的睡眠指示灯就会呈呼吸状的闪动，这样的设计第一次出现在大家面前的时候，人们更多的是赞叹苹果的无限创意。顾名思义，灯光在微电脑控制之下完成由亮到暗的绝剑变化，感觉就像是在呼吸。广泛应用与数码产品，起到装饰和只是工作效果。目前被广泛用于手机之上，并成为各大品牌新款手机的卖点之一。呼吸分为两个过程： 吸气：指数曲线上升，该过程需要 1.5S 呼气：指数曲线下降，该过程需要 1.5S. 对成人而言，平均每分钟呼吸 1618 次； 对儿童而言，平均每分钟呼吸 20 次； 3.2 设计电路图 1-1 电路图53.3 调试调试各参数选定后，必须先用 multisim 软件进行仿真，待仿真与预期实验结
10、果完全一致说明参数选择正确才能进行电路的实际焊接，如果与预期结果不一致须检查电路或重设参数重新进行仿真直到与预期结果符合。电路仿真在电路设计中必不可少，先进行了仿真并根据仿真结果焊接电路可以避免元件的损坏和焊接的高效性。64 设计原理及其功能LED 在电路的控制之下，发光强度由亮到暗逐渐变化，就像呼吸一样，所以电路名称被定义为呼吸灯。工作原理：I1A 及其外围元件组成一个自激振荡器，其震荡信号由 1 脚输出，作用在三极管 Q1 的导通程度，从而控制 4 只 LED 的发亮度和频率，使其亮度和频率的变化像人的呼吸一样。75 单元电路的设计5.1 LED 日光灯LED 日光灯以质优、耐用、节能为主要特点，投射角度调节范围大，15W 的亮度相当于普通 40W 日光灯。抗高温、防潮防水、防漏电。 使用电压有:110V、220V 可选，外罩可选玻璃或 PC 材质。灯头与普通日光灯一样。 LED 日光灯采用最新的 LED 光源技术，数位化外观设计，节电高达70%以上，12W 的 LED 日光灯光强相当于 40W 的日光灯管（用于镇流器和启辉器， 36W 的日光灯真正的耗电量为 42W 至 44W）。LED 日光灯寿命为普通灯管的 10 倍以上，几乎免维
