電力電子課程設(shè)計(jì)---電子秒表

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告</p><p>　　( 2011 -- 2012 年度第 一 學(xué)期)</p><p>　　名 稱： 電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn) </p><p>　　題 目： 電子秒表 </p><p>　　院 系：電氣與電子工程學(xué)院 </p><p>　　班

2、 級： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)周數(shù)： 1 </p><

3、;p>　　成 績： </p><p>　　日期： 2012 年 01月 06日</p><p>　　《電子技術(shù)》綜合實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　一、 目的與要求</b></p>&

4、lt;p><b>　　1.目的</b></p><p>　　1.1綜合實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。</p><p>　　1.2注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、步驟和方法。</p><p>　　1.3培養(yǎng)學(xué)生獲取

5、信息和綜合處理信息的能力、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。</p><p>　　1.4提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。</p><p><b>　　2.要求</b></p><p>　　2.1 能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。</p&

6、gt;<p>　　2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過獨(dú)立思考、深入鉆研課程設(shè)計(jì)中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。</p><p>　　2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。</p><p>　　2.4學(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，

7、解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。</p><p>　　2.5學(xué)會撰寫綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　2.6通過綜合實(shí)驗(yàn)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。要求學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。</p><p>　　2.7在綜合實(shí)驗(yàn)過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律

8、、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。</p><p><b>　　二、 主要內(nèi)容</b></p><p>　　共有8個(gè)既有學(xué)習(xí)價(jià)值又有一定的實(shí)用性和趣味性的設(shè)計(jì)課題，學(xué)生根據(jù)自身情況自由選擇其中之一。</p><p>　　1.移位寄存器型彩燈控制器</p><p><b>　　2.智力競賽搶答器</b></

9、p><p><b>　　3.電子拔河游戲機(jī)</b></p><p>　　4.交通信號燈控制器</p><p><b>　　5.數(shù)字電子鐘</b></p><p><b>　　6.電子密碼鎖</b></p><p><b>　　7.電子秒表</

10、b></p><p>　　8.數(shù)字電子鐘（硬件）</p><p><b>　　三、 進(jìn)度計(jì)劃</b></p><p>　　四、 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）成果要求</p><p>　　1.學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)，通過論證與選擇，確定總體方案；然后對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算；最后畫出總體電路圖

11、。</p><p>　　2.預(yù)設(shè)計(jì)經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可向?qū)嶒?yàn)室領(lǐng)取所需元器件等材料，在面包板上組裝、調(diào)試電路，使之達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。</p><p>　　3.在Multisim軟件平臺上學(xué)生可直接設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　五、 考核方式</b></p><p>　　綜合以

12、下指標(biāo)評定課程設(shè)計(jì)總成績：優(yōu)、良、中、及格和不及格。</p><p>　　1.設(shè)計(jì)方案的正確性與合理性；</p><p>　　2.實(shí)驗(yàn)動手能力(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等)；</p><p><b>　　3.總結(jié)報(bào)告；</b></p><p>　　4.答辯情況(課題的論述和回答問題的情況)；&l

13、t;/p><p>　　5.設(shè)計(jì)過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神。</p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))的目的與要求</p>

14、<p><b>　　目的</b></p><p>　　綜合實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，通過綜合實(shí)驗(yàn)鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。</p><p>　　注重培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想，掌握綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容、步驟和方法。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信

15、息的能力、文字和語言表達(dá)能力以及協(xié)作工作能力。</p><p>　　提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識和技能解決實(shí)際問題的能力及其基本工程素質(zhì)。</p><p><b>　　要求</b></p><p>　　2.1 能夠根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)要求，綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到的理論知識與實(shí)踐技能獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。</p><p>

16、;　　2.2根據(jù)課題需要選擇參考書籍，查閱手冊、圖表等有關(guān)文獻(xiàn)資料。要求通過獨(dú)立思考、深入鉆研綜合實(shí)驗(yàn)中所遇到的問題，培養(yǎng)自己分析、解決問題的能力。</p><p>　　2.3進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用的原則。</p><p>　　2.4學(xué)會電子電路的安裝與調(diào)試技能，掌握常用儀器設(shè)備的正確使用方法。利用“觀察、判斷、實(shí)驗(yàn)、再判斷”的基本方法，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。&l

17、t;/p><p>　　2.5學(xué)會撰寫綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　2.6通過綜合實(shí)驗(yàn)，逐步形成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生樹立一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。要求學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持勤儉節(jié)約的原則，從現(xiàn)有條件出發(fā)，力爭少損壞元件。</p><p>　　2.7在綜合實(shí)驗(yàn)過程中，要做到愛護(hù)公物、遵守紀(jì)律、團(tuán)結(jié)協(xié)作、注意安全。&l

18、t;/p><p>　　二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1.1利用555定時(shí)器制作一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生裝置。</p><p>　　1.2通過二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器制作時(shí)鐘分頻電路，輸出0.1秒到9.9秒的計(jì)數(shù)脈沖。</p><p>　　1.3利用

19、74LS248和數(shù)碼顯示器接受分頻電路輸出的計(jì)數(shù)脈沖，并顯示出來。</p><p>　　1.4使用基本RS觸發(fā)器制作電子秒表的控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)開始計(jì)數(shù)，停止并保持計(jì)數(shù)和清零重新開始計(jì)數(shù)的功能。</p><p>　　2. 整體設(shè)計(jì)布局如圖： </p><p><b>　　3.模塊設(shè)計(jì)原理圖</b></p><p>　　3.1

20、. 555時(shí)鐘發(fā)生模塊</p><p>　　利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的多諧振蕩電路能夠完成時(shí)鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中的可變電阻使多諧振蕩器的輸出信號頻率為50HZ。</p><p>　　3.2. 5分頻電路模塊</p><p>　　利用74LS290中五進(jìn)制計(jì)數(shù)的功能，將輸入為50Hz頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行分頻變?yōu)?0Hz的信號輸出，即周期為0.1秒。</p

21、><p>　　3.3. 輸出及顯示模塊</p><p>　　兩個(gè)290分別連接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)輸出十分之一秒，一個(gè)輸出整秒，并分別通過數(shù)碼顯示器，以顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。</p><p><b>　　3.4 控制電路</b></p><p>　　利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：分別在R端和S端設(shè)置開關(guān)。開關(guān)S有

22、效，則Q端輸出高點(diǎn)平，將控制時(shí)鐘信號發(fā)生器輸出的與非門打開，是時(shí)鐘信號能順利通過與非門輸出到分頻電路中；同時(shí)Q非端輸出的低平觸發(fā)一個(gè)由門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其輸出一個(gè)一定寬度的低電平，通過一個(gè)非門變成高電平控制分頻電路和計(jì)數(shù)脈沖輸出電路（3個(gè)74LS290）的清零端，使其清零，并在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)消失以后恢復(fù)計(jì)數(shù)和分頻功能。開關(guān)R有效，則時(shí)鐘信號被屏蔽，電子秒表保持當(dāng)前數(shù)值不變。為了避免基本RS觸發(fā)器出現(xiàn)不定態(tài)，需將構(gòu)成

23、觸發(fā)器的兩個(gè)與非門的一端經(jīng)電阻接+5V電源，同時(shí)兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)閉合。</p><p>　　三、各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說明、參數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、555時(shí)鐘發(fā)生模塊</p><p>　　利用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的多諧振蕩電路能夠完成時(shí)鐘信號發(fā)生器的功能，通過調(diào)節(jié)電路中的可變電阻使多諧振蕩器的輸出信號頻率為50Hz。設(shè)計(jì)電路如下所示：</p>

24、<p><b>　　參數(shù)計(jì)算過程：</b></p><p>　　T=0.7（R1+R2+R3）C=0.7*（9+9+2）*103*10-6S=20ms</p><p>　　f=1/T=1/0.02Hz=50Hz</p><p><b>　　讀數(shù)如下所示：</b></p><p>　　2、

25、 5分頻電路模塊</p><p>　　利用74LS290中五進(jìn)制計(jì)數(shù)的功能，將輸入為50Hz頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行分頻變?yōu)?0Hz的信號輸出，即周期為0.1秒。設(shè)計(jì)電路如圖所示：</p><p>　　由示波器可以讀出周期為100ms即0.1s.其中，上面波形為輸入信號，為50Hz頻率的時(shí)鐘脈沖，下面為10Hz的信號輸出。</p><p>　　3.3. 輸出及顯示模塊&l

26、t;/p><p>　　兩個(gè)290分別連接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一個(gè)輸出十分之一秒，一個(gè)輸出整秒，并分別通過數(shù)碼顯示器，以顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。電路圖如下所示：（此處選取時(shí)鐘脈沖信號僅為驗(yàn)證十進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的正確性。）</p><p><b>　　3.4 控制電路</b></p><p>　　利用基本RS觸發(fā)器生成控制電路：分別在R端和S端設(shè)置開

27、關(guān)。開關(guān)S有效，則Q端輸出高點(diǎn)平，將控制時(shí)鐘信號發(fā)生器輸出的與非門打開，是時(shí)鐘信號能順利通過與非門輸出到分頻電路中；同時(shí)Q非端輸出的低平觸發(fā)一個(gè)由門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其輸出一個(gè)一定寬度的低電平，通過一個(gè)非門變成高電平控制分頻電路和計(jì)數(shù)脈沖輸出電路（3個(gè)74LS290）的清零端，使其清零，并在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)消失以后恢復(fù)計(jì)數(shù)和分頻功能。開關(guān)R有效，則時(shí)鐘信號被屏蔽，電子秒表保持當(dāng)前數(shù)值不變。為了避免基本RS觸發(fā)器出現(xiàn)不定

28、態(tài)，需將構(gòu)成觸發(fā)器的兩個(gè)與非門的一端經(jīng)電阻接+5V電源，同時(shí)兩個(gè)開關(guān)不能同時(shí)閉合。</p><p>　　3.4.1 基本RS觸發(fā)器</p><p>　　3.4.1.1 電路圖</p><p>　　3.4.1.2 輸出信號波形</p><p>　　3.4.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器</p><p>　　四、調(diào)試過程及結(jié)果分析<

29、;/p><p><b>　　1、電子秒表電路圖</b></p><p>　　將以上各個(gè)模塊綜合后得到滿足要求得系統(tǒng)電路圖如下所示：</p><p><b>　　2、調(diào)試過程</b></p><p>　　將所設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行組合，難點(diǎn)在于將控制電路與輸出電路的組合，連線細(xì)心，邏輯清晰，很容易就得到結(jié)果。&l

30、t;/p><p><b>　　3、結(jié)果分析</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的電路可以實(shí)現(xiàn)顯示0.1—9.9秒的秒表數(shù)值。在秒表計(jì)時(shí)的過程中可以滿足暫停和清零的功能，與我們平時(shí)使用的電子秒表功能相同。</p><p>　　五、設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試中的體會</p><p>　　在這次電力電子上機(jī)課程設(shè)計(jì)中我收獲頗豐，感想頗多。&l

31、t;/p><p>　　學(xué)習(xí)要溫故而知新。 這個(gè)課程旨在培養(yǎng)我們通過課程設(shè)計(jì)鞏固、深化和擴(kuò)展我們的理論知識與初步的專業(yè)技能，提高綜合運(yùn)用知識的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程訓(xùn)練。對我的要求是兩個(gè)方面的一是：對于Multisim軟件的使用。在我們模電和數(shù)電的上機(jī)過程中我們都有使用過這個(gè)軟件，覺得自己長時(shí)間不用就會手生，這就要求我去回憶復(fù)習(xí)該軟件。二是：能否對數(shù)電知識應(yīng)用自如。這個(gè)電子秒表編寫過程層層推進(jìn)，這就對邏輯思維能力的要求

32、比較高。隨著考試結(jié)束，自己對數(shù)電的知識也遺忘了不少，每每一個(gè)模塊就要翻書查找。在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)該注意溫故知新，多多復(fù)習(xí)。</p><p>　　紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的過程中，通過一個(gè)個(gè)模塊的編寫，加深了我對數(shù)電的認(rèn)識。這次選擇電子秒表的設(shè)計(jì)貼近生活，讓我感受到了平時(shí)學(xué)習(xí)與日常生活緊密聯(lián)系，特別是通過自己設(shè)計(jì)電路，讓我體會到了自己在實(shí)踐上的不足，感受到數(shù)電知識的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)電路的過程中培養(yǎng)

33、了自己發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，解決問題的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我真正認(rèn)識到實(shí)踐的重要性，讓我將理論用到實(shí)際中來。以后在這個(gè)方面得多多注意了。</p><p>　　學(xué)習(xí)的路途并不平坦，要滿懷信心耐心的走下去。總的來說，這次電路的設(shè)計(jì)跟著老師思路走不是很難，只要一個(gè)個(gè)模塊設(shè)計(jì)好了組裝起來就好。在設(shè)計(jì)控制電路的時(shí)候，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的設(shè)計(jì)并沒有學(xué)過，這就需要查資料，設(shè)計(jì)組和后，最初并沒有得到預(yù)期結(jié)果，那時(shí)真是“黑云壓城城欲

34、摧”但安慰自己下，靜下心來，耐心查找錯(cuò)誤，當(dāng)錯(cuò)誤找出來得到預(yù)期結(jié)果時(shí)很是喜悅，真是“甲光向日金鱗開”。</p><p>　　希望自己通過這次課程設(shè)計(jì)后在學(xué)習(xí)中注意所提到感想，越來越好。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 董宏偉.《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》.中國電力出版社,第一版.2010年3月<