毕业设计(论文)-电子电路实训装置的设计与制作.doc
《毕业设计(论文)-电子电路实训装置的设计与制作.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-电子电路实训装置的设计与制作.doc(36页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、石河子大学机电学院07级电气工程及其自动化毕业设计电子电路实训装置的设计与制作绪论电子实训课具有应用性广、实践性强、发展迅速等特点。这就需要在实践中结合专业特色,在掌握理论的前提下,创造性地开展实验和实训教学,突破原有的教学模式,培养我们的创造力,以具备良好的适应职业变化的能力。培养学生对专业课的学习兴趣是克服我们学习障碍的重要手段,在实训中,可以通过设计一些有趣的单元电路来激发我们对电子实训兴趣。如用单稳态、双稳态、无稳态、单双级放大电路结合驻极体话筒、光敏电阻、光敏二极管、发光二极管、扬声器、耳机等元器件,设计成声光控制电子开关、延时触摸路灯开关、眨眼灯、助听器、报警器、闪光器、门铃等。这
2、样我们不仅掌握焊接和测量技术,同时又激发我们对电子实训的学习兴趣,启迪创造性思维。电子实训的主要目的是培养学生的动手能力。对一些常用的电子设备有一个初步的了解,能够自己动手做出一个像样的东西来。电子的实训要求我们熟悉电子元器件、熟练掌握相关工具的操作以及电子设备的制作、装调的全过程,从而有助于我们对理论知识的理解,帮助我们学习专业的相关知识。培养理论联系实际的能力和提高分析解决问题的能力。目前,很多高校都提出争创国内一流技术教育的奋斗目标, 并大幅度增加教学投人, 加强实验室建设, 以增强学生实践环节, 提高学生实际动手技能。因此,高水平的校内实训基地和实训设备是必不可少的。但由于众多因素,很
3、多高校存在着实训设备投资紧张,技术力量不足等问题,因此这部分高校电气自动化的专业教师结合教学内容与课程设置及专业实践教学的需要,进行了探索与实践,利用学院有限的设备购置资金,自行开发和研制了部分急需的实调教学装涵置。这些自行研制的实训装置应用于教学实践中,解决了实训设备的不足,增加了实训的组数。目前,大部分高校都认识到:增加实训装置是提高实践教学质量的关键环节,自行研制实枷装置,能够满足实训教学需要,提高学生实践能力。第一章 设计背景、思路及方法1.1 设计背景随着科学技术的飞速发展, 电子技术的应用日趋广泛, 人才的需求不仅要有新产品, 新技术方面研究、开发及设计类人员, 更需要大量的生产第
4、一线能从事成熟技术应用和运作的高级技术和管理人员。这就要求学校在突出专业技术教育同时把学生培养成“ 高素质、宽口径、重应用、强技能、有特长” 的高等专业技术人才。近年来随着“ 职业教育法” 的公布, 我国专业技术教育发展很快。 很多高校提出争创国内一流技术教育的奋斗目标, 并大幅度增加教学投人, 加强实验室建设, 以增强学生实践环节, 提高学生实际动手技能。而应用电子技术专业是目前国内在工业用、民用、通讯用、航空用领域内使用最广泛实用性极强的专业, 培养这方面的人才其教学过程更应突出实践能力的培养, 按要求其实践教学课时应占教学计划总课时的左右,为此,建设一整套比较完整的, 有一定特色, 规模
5、和精品建设意识的实训装置, 已是按照加拿大理论开发好专业并落实到教学中突出能力本位教育, 办出专业特色的当务之急。目前的应用电子技术专业还没有一个完整的实验室, 尽管教学计划中有实训内容, 但未能完全兑现。所以, 学生的动手机会少一些必须具备的实践技能就较差,尽管老师们作了很大努力, 例如用示教板演示教学, 但示教板毕竟有它的局限性。所以对学生动手能力的要求还是不能达到令人满意的效果。历届应用电子技术专业毕业生的毕业实习与毕业设计,都有一部分是留校搞设计, 制作一些电子产品,在两个月的时间里学生们运用所学知识在实验室集中设计与制作。从对元件的认识到设计出一个系统电路并进行装配调试, 明显提高了
6、应用电子技术的能力。但遗憾的是同学们刚得到了一些技能锻炼的初步尝试, 就要离开学校, 无法加以巩固、提高,如果有一个配套的专用实训基地, 提前两年就反复、滚动、系统地进行这样的技能训练, 那么效果必将很好。从简单的基本技能到复杂的电子技术应用进行有序的系统训练, 那么学生这方面的技术就会更精, 水平就更高, 动手能力也必将达到一个更高的境界。应用电子技术的实训装置应是一个综合性的实训装置。应包括高频电路、低频电路和数字电路等内容。实验内容应根据综合课程讲到的每个单元电路作起, 每讲一个单元电路, 学生动手搭试一个电路, 当一个系统电路讲完后, 学生可以将每个小单元电路进行组合, 完成一个系统电
7、路的整体调试。这种模块式的组合制作, 既能使同学掌握每个单元电路的作用, 又能了解整个系统电路的工作过程。并且便于制作调试和排故维修。例如一个黑白电视电路板近千个元件, 组装调试很难不出差错, 电路也不易理解, 根据模块式制作方法, 将整机分为通道、伴音、行扫描、场扫描、电源五块, 讲一块安装调试一块, 整体讲完, 将五块连成一体, 成为一台完整的电视机。这样学生不但对每个单元电路的作用了解清楚, 而且对整机电路也定会有更深的理解, 同时也能熟练掌握, 使用各种仪器仪表, 以及各元件器件参数测试, 性能认识和日常维护。电子产品的更新换代很快。为了提高学生对新技术的适应能力, 要求学生必须及时了
8、解、熟悉、掌握、运用各种集成电路的使用和测试方法, 开发学生对新器件的应用能力, 这样才能适应电子产品时代飞速发展的需求。总之, 没有实训装置, 就没有学生动手能力的培养,实训装置建设既要以培养学生掌握成熟技术为主,又要贯穿了解新工艺、新技术。既要以教学为主,又要突出专业技术教育特点, 积极开展技术开发与服务, 创造经济效益。基地培训内容要能满足学生个性的发展, 加强创新精神和创造能力的培养。目前,很多高校都提出争创国内一流技术教育的奋斗目标, 并大幅度增加教学投人, 加强实验室建设, 以增强学生实践环节, 提高学生实际动手技能。因此,高水平的校内实训基地和实训设备是必不可少的。但由于众多因素
9、,很多高校存在着实训设备投资紧张,技术力量不足等问题,因此这部分高校电气自动化的专业教师结合教学内容与课程设置及专业实践教学的需要,进行了探索与实践,利用学院有限的设备购置资金,自行开发和研制了部分急需的实调教学装置。这些自行研制的实训装置应用于教学实践中,解决了实训设备的不足,增加了实训的组数。我们同学也可以自己动手制作简单的电子实训装置,即熟悉了理论知识,也锻炼了自己的动手能力。电子实训装置的设计是利用基本电子电路原理,设计、制作出合乎要求的电子装置的过程。他是考察学生电子技术基本应用技能、实践创新能力的重要实践过程。主要侧重以下方面:设计内容具有实际意义和应用背景,并考虑到目前教学的基本
10、内容和新技术的应用势。设计者综合运用基础知识进行理论设计的能力、创新精神和独立工作能力。在实际操作中应多分析各种应用电路图和其工作原理说明,多进行实际动手制作,充分利用图书、期刊、网络等各种渠道了解新器件、新技术等。1.2 设计任务和要求明确系统设计任务和要求,对设计任务进行分析,了解其性能、指标、内容及要求,这点十分重要。充分理解题目的要求、每项指标的含义,这是完成综合设计和实验的前提。本次设计任务是学习电路板的设计和制作过程,应用相关知识进行电子电路的设计,按要求完简易断线电子报警器,简易电子闪光器,电子门铃等简单实训装置的设计和制造,要求经过电路设计,仿真,制板,元器件焊接、电路调试等全
11、过程,最终形成产品。任务包括设计说明书,仿真图和若干的电子产品。要求防盗断线报警器的短路线一旦被扯断,蜂鸣器能够立即发出警报声。按动简易闪光器按钮能够使其闪闪发光。1.3 制订方案与构筑总体框图对于同一个题目,实现的方案可能是多个,实现的途径和技术路线也可能是多方面的。简易断线防盗报警器可以通过一个555集成电路模块及相关电子元件构成断续音效发生器来实现,但也有其他不同的方案与途径实现,我们从中选择一种方案来实现。选择的原则一般是“相对容易,相对巧妙,性价比高”。一旦方案选定,就着手构筑总体框图,将系统分解成若干个模块,明确每个模块的大体内容和任务、各模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流
12、向等等。总体方案与框图十分重要,可以先来构建总体方案与框图,再将总体指标分配给各个模块,指挥与协调各模块的工作,以达到总体项目的完成。1.3.1 单元电路设计、参数计算与计算机仿真单元电路设计:要注意考虑前后级的关系。各元件参数计算:电路电压、电流、阻抗、功率和标称值。在这一阶段,可以充分利用EDA软件帮助设计电路,优化调整电路结构和元器件数值,直到达到指标要求。本次设计仿真采用multisim 10.0。1.3.2 器件选择:电路是由若干元器件构成的,对元器件性能的深入了解和应用是保证正确设计和达到设计指标的关键之一。有时候,一个元器件的应用或一个新的元器件的出现,将会使系统变得十分容易实现
13、,所以应尽量地了解元器件,除教材以外,平时多看参考资料,上网去查一查,到电子市场去逛一逛,使自己的头脑中“存储”更多的元、器件。需要的时候,将会熟能生巧,应用自如。应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。一般情况下,在元、器件选择方面,在保证电路性能的前提下,尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。一切从实际需求出发,将分壹元件与集成电路巧妙地结合起来,而且尽量应用集成电路,以使系统简化,体积小,可靠性提高。在元器件应用中,必须注意以下几个方面: 电源电压的范围是多少?是单电源供电还是需要双电源供电?这点十分重要。若
14、不注意,如将防盗断线报警器的电源电压4.5V加+5V,甚至加更高,那器件是必烧无疑。注意元器件的主要技术指标。注意二极管的极性,如将简易闪光器的二极管极性搞反,那电路将无法正常工作。元器件互相之间的电平匹配如何?元器件的输入阻抗,允许的输入电压、电流范围以及输出驱动负载的能力等等。 555集成电路模块在防盗报警器的设计中占有核心作用,其电路模块如图1-1所示:图1-11.地 2.触发 3.输出 4.复位 5.控制电压6.阙值电压 7.放电 8.电源555是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。其成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉
15、冲产生与变换电路。本次设计就利用555时基集成电路外联电阻电容实现多谐振荡,构成电路核心。1.3.3 电路的组装、调试首先,注意器件极性。如电路中二极管的极性,蜂鸣器的正负极,电容正负极等。当不知道所选用二极管极性时,由于二极管具有单向导电性,可用万用表测其极性,万用表的电阻档内接有电池,且黑表笔接电池正极,红表笔接负极,因此将二极管接在红、黑表笔之间,若通则接黑表笔的一端为二极管的正极,接红表笔的一端为负极;若不导通,则接黑表笔的一端为二极管的负极,接红表笔的一端为二极管的正极。其次,注意信号之间的相互干扰,按照信号流程布局,连线最短。做好输入、输出、电源和其它必要的关键点标示。最后,布局合
16、理、美观、整齐。整个调试过程应分层次进行,先单元电路,再模块电路,最后系统联调。按照分配的指标、分解的模块,一部分一部分调试,然后将各模块连接起来统调。这一阶段,要充分利用电子仪器来观察波形,测量数据,发现问题,解决问题,以达到最终的目标。当断路防盗报警器电路板焊接完毕,其不能正常工作,应对此电路板进行调试,找出故障。通电前检查:检查其连接是否错误。通电检查:加入正常电压,观察电路情况有无异常单元电路调试:利用信号源或其他实验仪器判断各单元电路的工作状态整机联调:从最前端到末级进行统调,检查各级动态信号工作情况,分析是否满足设计要求。1.3.4 故障诊断与排除方法信号寻迹法:逐级检查(检查前级
17、时应断开后级电路)对分法:缩小故障范围分割测试法:切断电路间的相互联系,查找原因电容器旁路法:用于自激或排查干扰的时候对比法:相同电路对比替代法:用已知正常的电路、器件代替怀疑的电路静态测试法:确定单一故障元件动态测试法:观察动态工作状况第二章 电子绘图软件multisim及电路板焊接2.1 电子设计绘图软件multisimMultisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富
18、的仿真分析能力。为适应不同的应用场合,Multisim推出了许多版本,用户可以根据自己的需要加以选择。 Multisim是一种交互式电路模拟软件,是一种EDA仿真工具,它为用户提供了丰富的元件库和功能齐全的各类虚拟仪器,主要用于对各种电路进行全面的仿真分析和设计。Multisim提供了集成化的设计环境,能完成从原理图设计输入、电路仿真分析和电路功能测试等工作。当需要改变电路参数或电路结构仿真时,可以清楚的观察到各种电路变化对电路性能的影响。用Multisim进行电路的仿真,实验成本低、速度快、效率高。Muhisim界面形象直观,操作方便,既可以进行电路设计,也可以对所设计的电路进行各种功能模拟
19、仿真实验,尤以仿真分析功能强大著称。Multisim提供了广泛的元器件,有数千个元器件的模型:从无源器件到有源器件、从模拟器件到数字器件、从分立元件到集成电路,还可以自己添加新元件。Multisim提供的虚拟电子设备种类齐全,有直流电源、交流电源、示波器、函数信号发生器、万用表、频谱仪、失真度仪、网络分析和逻辑分析仪等,操作这些仿真仪器如同操作真实设备一样。 在Multisim环境下,电路的修改调试方便,可直接打印输出实验数据、实验曲线、电路原理图等。在正式使用Multisim8进行电路实验仿真之前,首先应当了解Multisim8的基本界面、操作方法、元器件库、仪器仪表等。2.1.1 Mult
20、isim 10.0的基本界面从图2-1和2-2可以看出,Multisim 10.0基本界面主要由菜单栏、标准工具栏、绘图工具栏、使用中元素列表(In Use List)、仿真开关、元件工具栏、虚拟元件工具栏、.com按钮、仪器工具栏、状态栏、电路工作区等项组成。图2-1图2-21. 菜单栏菜单栏位于界面的上方,通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项,如File,Edit,View,Options,Help。此外,还有一些EDA软件专用的选项,如Place,Simulation,Transfer以及Tool等。2
21、. 标准工具栏Multisim 10.0提供了多种工具栏,并以层次化的模式加以管理,用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭,再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏,用户可以方便直接地使用软件的各项功能。顶层的工具栏有:Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏,Simulation工具栏。Standard工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作。Design工具栏作为设计工具栏是Multisim的核心工具栏,通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作,其中的按钮可以直接开关下层的工具栏:Component中的Multi
22、sim Master工具栏,Instrument工具栏。(1)作为元器件(Component)工具栏中的一项,可以在Design工具栏中通过按钮来开关Multisim Master工具栏。该工具栏有14个按钮,每个每一个按钮都对应一类元器件,其分类方式和Multisim元器件数据库中的分类相对应,通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。具体的内容可以从Multisim的在线文档中获取。 这个工具栏作为元器件的顶层工具栏,每一个按钮又可以开关下层的工具栏,下层工具栏是对该类元器件更细致的分类工具栏。以第一个按钮 为例。通过这个按钮可以开关电源和信号源类的Sources工具栏。(2)Instr
23、uments工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表,用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。 (3)用户可以通过Zoom工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。 (4)Simulation工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。3. 仿真开关仿真开关主要用于仿真过程的控制。4. 图形注释工具栏该工具栏主要用于在电路窗口中放置各种图形,从左向右依次是文本、直线、折线、矩形、椭圆、圆弧、多边形和图片。5. 项目栏利用项目栏可以把有关电路设计的原理图、PCD版图、相关文件、电路的各种统计报告分类管理,还可以观察分层电路的层次结构。6. 元件工具栏Multisim 10.0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 电子电路 装置 设计 制作
链接地址:https://www.31doc.com/p-3285997.html