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2016届课程设计


2016 届课程设计

《12 路彩灯的设计》
课程设计说明书

学生姓名阿力木,吾布里卡斯木 学号 5011111105,2011111110 所属学院信息工程学院 专业计算机科学与技术 班级计算机民 16-1 指导教师杨全丽、丛申 教师职称讲师

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塔里木大学课程设计任务书

/>课程名称: 现代电子技术 课程所属教研室: 计算机系 学号 学号 学号 设计题目 设 计 技 术 内 容
5011111105 2011111110

指导教师: 学生姓名 学生姓名 学生姓名

杨全丽、丛申

阿力木
吾布里卡斯 木 (专业) 班级
计算机民 16-1

12 路彩灯的设计

本设计主要在 EWB 的工作环境下设计 12 路彩灯控制电路,应做 以下设计内容: 1、按照电路套件图进行元器件识别 2、焊接电路板

设 计 要 求

本次课程设计需要完成以下要求: 1、12 路彩灯,能按一定的顺序依次点亮 12 路彩灯 2、整体电路布局合理,线路清晰 3、课程设计说明书条理清晰,结构合理,格式规范 [1]数字电路与逻辑设计.胡锦.北京.高等教育出版社.2010.5。 [2]数字电子技术基础.阎石.北京.高等教育出版社。 [3]数字电子技术基础.康华光.北京.高等教育出版社.2008 年. 第五版。 [4]集成电子技术.蔡惟铮.北京.高等教育出版社.2004 年.第一 版
第一周 1、 查阅资料进行选题 2、 学习设计软件的使用 3、 利用软件进行设计的 12 路彩灯 需具备依次循环点亮的功能。 4、 焊接技术的练习 第二周 1、 电路板布局及焊接 2、 系统调试 3、 撰写课程设计说明书 4、 课程设计答辩

参 考 资 料 周次 应 完 成 内 容 指导教 师签字

教研室 主任签字

说明:1、此表一式三份,院、学科组、学生各一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 2

目录
摘要…………………………………………………………..4 1 设计目的和意义…………………………………………..4 2 电路设计…………………………………………………..5 3 电路焊接和调试………………………………………….16 4 实物图…………………………………………………….19 总结………………………………………...………………..20

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12 路彩灯的设计
摘 要:本文介绍了一种简易 LED 彩灯控制系统的软硬件设计过程,本方案以 AT89C51 单片机作为主控核心,按键控制电路,彩灯显示电路以及单片机最先系 统灯模块最承德核心主控制电路。利用软件编程烧录程序到单片机来实现对 LED 彩灯进行控制, 本系统亮灯模式多,用户根据操作提示可以随意变换想要的闪烁 方式和控制彩灯的闪烁频率。本系统具有电力结构简单,易操作,硬件少,体积 小,成本低,低能耗等优点,具有一定的使用和参考价值。

关键字:循环灯高亮度发光二极管模拟流动电子技术均匀分布电路原理图初学者集电极自
己动手三极管

1 设计目的和意义
1.1 设计目的 1、巩固和加强《数字电子技术》课程的理论知识。 2、掌握电子电路的一般设计方法,了解电子产品研制开发过程。 3、掌握电子电路安装和调试的方法及其故障排除方法,学会使用 multisim 软件对电路仿真。 4、 通过查阅手册和文献资料, 培养独立分析问题和解决问题的能力。 5、培养创新能力和创新思维。 1.2 设计意义
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力 的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异, 单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域, 在生活中可以说得是无处不在。 因此作 为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。 回顾起此次单片机课程设计,我仍感慨颇多,的确,从选题到定稿,从理论到实践,在接近 四星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩 固了以前所学过的知识, 而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。 通过这次课程设计 使我懂得了理论与实际相结合是很重要的, 只有理论知识是远远不够的, 只有把所学的理论 知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动 手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次 做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前 所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说不懂一些元器件的使用方法,对单 片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
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通过这次单片机课程设计, 我不仅加深了对单片机理论的理解, 将理论很好地应用到实际当 中去,而且我还学会了如何去培养我们的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。创新 可以是在原有的基础上进行改进,使之功能不断完善,成为真己的东西。 这个设计过程中,我们通过在原有的计数器系统进行了改进,使之增添了暂停、计数、清零 等的三个控制功能,使之成为一个更加适用,功能更加完备的属于自己的一个系统。设计结 果能够符合题意,成功完成了此次实习要求,我们不只在乎这一结果,更加在乎的,是这个 过程。 这个过程中, 我们花费了大量的时间和精力, 更重要的是, 我们在学会创新的基础上, 同时还懂得合作精神的重要性, 学会了与他人合作。 学习单片机这门课程 (教学中选用 inter 公司的 mcs-51) ,要掌握单片机指令系统中汇编语言各种基本语句的意义及汇编语言程序设 计的基本知识和方法, 以及单片机与其他设备相连接的输入输出中断等接口技术。 使学生从 硬件软件的结合上理论联系实际,提高动手能力,从而全面掌握单片机的应用。

2 电路设计

整体电路图 2.1 器件介绍
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电阻
电阻就是增加电流通过的阻力的。 就象是在水渠中放入东西, 能阻止水的顺利通过也是 一个道理。标准电阻的主要作用是发热,跟其它元件并联时,电阻可以分流。跟其它元 件串联时,电阻可以分压。 另外, 电阻元件还包括半导体材料制成的电阻。 它们的阻值会随着外界条件的变化而变 化 1、限止电流的通过量,起到限流的作用。 2、在串联电路中,起到分压作用。因使用电阻的大小和组合(串联或并联) ,可以起到 升压和降压的作用。
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3、在并联电路中,可以起到分流的作用。 当然,电容和电阻的基本道理,就是这些。但在电路中起的作用,却是千变万化的。

? 电容
1,电力电缆并电容,矫正功率因数。(如电容柜,电感日光灯) 2,单相电机电缆并电容,取得前移的电流,获得旋转磁场。(如风扇,洗衣机) 3,三相电机电缆并电容,可能是要获得激磁电流,做为发电机用。 4,继电器、电磁铁并电容,为了消除断电时产生的干扰。 5,某些设备电源进口并电容,为了消除干扰(双向)。(EMI) 6,交流整流电路电源并电容,为了滤波。(大多数电器,电视,录像机,音响等) 7,某些直流焊机并电容,为了储能。(储能焊) 8,电子设备内部并电容原因很多:消除干扰,滤波,储能,谐振,耦合,隔直,矫 正频率,补偿,等等 主要利用电容的几个特性: 电流超前(功率补偿,移相) 隔直(耦合) 储能(滤波,谐振) 电容两端电压不能突变(抗干扰).

? 发光二极管
二极管的英文是 diode。 二极管的正.负二个端子,(如图)正端 A 称为阳极,负端 K 称 为阴极。 电流只能从阳极向阴极方向移动。 一些初学者容易产生这样一种错误认识?“半 导体的一?半? 是一半的?半? ?面二极管也是只有一?半? 电流流动(这是错误的)?所有二 极管就是半导体”。其实二极管与半导体是完全不同的东西。只能说二极管是由半导体 组成的器件。半导体无论那个方向都能流动电流

二极管特性二极管(英语:Diode),电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只
允许电流由单一方向流过。许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器。 大部分二极管所具备的电流方向性,通常称之为“整流(Rectifying)”功能。二极管最 普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过 (称为顺向偏压)反向时阻断 , (称为逆向偏压) 。 因此, 二极管可以想成电子版的逆止阀。 然而实际上二极管并不会表现出如此完美的开与关 的方向性, 而是较为复杂的非线性电子特征——这是由特定类型的二极管技术决定的。 二极
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管使用上除了用做开关的方式之外还有很多其他的功能。 早期的二极管包含“猫须晶体("Cat's Whisker" Crystals)”以及真空管(英国称为“热游 离阀(Thermionic Valves)”)。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。 1、正向性 外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服 PN 结内电场 的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为 死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN 结内电场被克服,二极管正向导通,电流随 电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这 个电压称为二极管的正向电压。 2、反向性 外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反 向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。这个反向电流又称为反向饱和电流或漏 电流,二极管的反向饱和电流受温度影响很大。 3、击穿 外加反向电压超过某一数值时,反向电流会突然增大,这种现象称为电击穿。引起电 击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。 电击穿时二极管失去单向导电性。 如果二极管没 有因电击穿而引起过热,则单向导电性不一定会被永久破坏,在撤除外加电压后,其性能仍 可恢复,否则二极管就损坏了。因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高。 二极管是一种具有单向导电的二端器件,有电子二极管和晶体二极管之分,电子二极 管现已很少见到,比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性,几乎在所有 的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早 的半导体器件之一,其应用也非常广泛。 二极管的管压降: 硅二极管 (不发光类型) 正向管压降 0.7V, 锗管正向管压降为 0.3V, 发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。主要有三种颜色,具体压降参考值如下: 红色发光二极管的压降为 2.0--2.2V,黄色发光二极管的压降为 1.8—2.0V,绿色发光二极 管的压降为 3.0—3.2V,正常发光时的额定电流约为 20mA。 二极管的电压与电流不是线性关系,所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的 电阻。

二极管的原理
二极管工作原理(正向导电,反向不导电) 晶体二极管是一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结,在其界面处两侧形成了 空间电荷层,并且建有自建电场,当不存在外加电压时,因为 p-n 结两边载流子浓度差引起 的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当产生正向电压偏置时, 外 界电场与自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。 (也就是导电 的原因)当产生反向电压偏置时,外界电场与自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范
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围中与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。 (这也就是不导电的原因)晶体二极管为一个 由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 p-n 结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建 电常当不存在外加电压时, 由于 p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的 漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时, 外界电场和自建电场的互相抑 消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。 当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范 围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0。 当外加的反向电压高到一定程度时, 结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载 p-n 流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击 穿现象。

反向击穿
反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。在高掺杂浓度的情况下,因势垒 区宽度很小,反向电压较大时,破坏了势垒区内共价键结构,使价电子脱离共价键束缚,产 生电子-空穴对,致使电流急剧增大,这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度较低,势垒区 宽度较宽,不容易产生齐纳击穿。 雪崩击穿 另一种击穿为雪崩击穿。当反向电压增加到较大数值时,外加电场使电子漂移速度加 快,从而与共价键中的价电子相碰撞,把价电子撞出共价键,产生新的电子-空穴对。新产 生的电子-空穴被电场加速后又撞出其它价电子, 载流子雪崩式地增加, 致使电流急剧增加, 这种击穿称为雪崩击穿。无论哪种击穿,若对其电流不加限制,都可能造成 PN 结永久性损 坏。

发光二极管
发光二极管也是由一个 PN 结构成,具有单向导电性。但其正向工作电压(开启电压) 比普通二极管高,约为 1~2.5V,反向击穿电压比普通二极管低,约 5V 左右。当正向电 流达到 1mA 左右时开始发光, 发光强度近似与工作电流成正比; 但工作电流达到一定数值 时,发光强度逐渐趋于饱和,与工作电流成非线性关系。一般小型发光二极管正向工作电流 为 10~20mA,最大正向工作电流为 30~50mA。 发光二极管的外形可以做成矩形、圆形、字形、符号形等多种形状,又有红、绿、黄、 橙、红外等多种颜色。它具有体积小、功耗低、容易驱动、光效高、发光均匀稳定、响应速 度快以及寿命长等特点,普遍用在指示灯及大屏幕显示装置中。 ?

三极管
三极管是一种控制元件,主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号
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从基极输入, 从集电极输出, 发射极接地) 当基极电压 UB 有一个微小的变化时, , 基极电流 IB 也会随之有一小的变化,受基极电流 IB 的控制,集电极电流 IC 会有 一个很大的变化,基极电流 IB 越大,集电极电流 IC 也越大,反之,基极电流越 小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的 变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与 IB 变 化量之比叫做三极管的放大倍数β (β =Δ IC/Δ IB, Δ 表示变化量。),三极管 的放大倍数β 一般在几十到几百倍。
三极管在饱和导通(发射结和集电结都是正偏置)时,其 CE 极间电压很小,比 PN 结的 导通电压还要低(硅管在 0.5V 以下),CE 极间相当“短路”,即呈“开”的状态。 三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏置)时,其 CE 极间的电流极小(硅管 基本上量不到),相当于“断开(即‘关’)”的状态。 三极管开关电路的特点是开关速度极快,远远比机械开关快;没有机械接点,不 产生电火花;开关的控制灵敏,对控制信号的要求低;导通时开关的电压降比机械开 关大,关断时开关的漏电流比机械开关大;不宜直接用于高电压、强电流的控制

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2.2 软件介绍

Multisim 是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image

Technoligics 简称 IIT 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,具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图,并对电路行为进行仿 真。 Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容, 这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行捕获、 仿真和分析新的设计, 这也使其更适合电子学教育。 通过 Multisim 和虚拟仪器技术,PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成 从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 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 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 概貌 软件以图形界面为主, 采用菜单、 工具栏和热键相结合的方式, 具有一般 Windows
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应用软件的界面风格,用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。 一、Multisim 的主窗口界面。 启动 Multisim 2001 后,将出现如图 1 所示的界面。 界面由多个区域构成:菜单栏,各种工具栏,电路输入窗口,状态条,列表框等。 通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑,并根据需要对电路进行相应 的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。 二、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。 1. File File 菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。 命令,功能 New 建立新文件,Open 打开文件,Close 关闭当前文件,Save 保存,Save As 另存为,New Project 建立新项目,Open Project 打开项目,Save Projec 保 存当前项目 Close Project, 关闭项目 Version Control, 版本管理 Print Circuit, 打印电路 Print Report, 打印报表 Print Instrument, 打印仪表 Recent Files, 最近编辑过的文件 Recent Project,最近编辑过的项目 Exit,退出 Multisim。 2. Edit Edit 命令提供了类似于图形编辑软件的基本编辑功能,用于对电路图进行编辑。 命令,功能 Undo 撤消编辑,Cut 剪切,Copy 复制,Paste 粘贴,Delete 删除,Select All 全选,Flip Horizontal 将所选的元件左右翻转,Flip Vertical 将所选的元件上下 翻转, 90 ClockWise,将所选的元件顺时针 90 度旋转,90 ClockWiseCW,将所选 的元件逆时针 90 度旋转。Component Properties 元器件属性。 3.View 通过 View 菜单可以决定使用软件时的视图,对一些工具栏和窗口进行控制。 命令,功能
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Toolbars 显示工具栏,Component Bars 显示元器件栏,Status Bars 显示状 态栏, Show Simulation Error Log/Audit Trail 显示仿真错误记录信息窗口,Show XSpice Command Line Interface 显示,Xspice 命令窗口,Show Grapher 显示波形窗口,Show Simulate Switch 显示仿真开关,Show Grid 显示栅格, Show Page Bounds 显示页边界,Show Title Block and Border 显示标题栏 和图,Zoom In 放大显示,Zoom Out 缩小显示,Find 查找。 4.Place 通过 Place 命令输入电路图。 命令,功能 Place Component 放置元器件,Place Junction 放置连接点,Place Bus 放置 总线, Place Input/Output 放置输入/出接口,Place Hierarchical Block 放置层次模 块, Place Text 放置文字,Place Text Description Box 打开电路图描述窗口,编 辑电路图描述文字,Replace Component 重新选择元器件替代当前选中的元器 件,Place as Subcircuit 放置子电路,Replace by Subcircuit 重新选择子电路 替代当前选中的子电路。 5.Simulate 通过 Simulate 菜单执行仿真分析命令。 命令,功能 Run 执行仿真,Pause 暂停仿真,Default Instrument Settings 设置仪表的预 置值,Digital Simulation Settings 设定数字仿真参数,Instruments 选用仪 表(也可通过工具栏选择) ,Analyses 选用各项分析功能,Postprocess 启用后 处理,VHDL Simulation 进行,VHDL 仿真,Auto Fault Optio 自动设置故障 选项,Global Component Tolerances 设置所有器件的误差, 6.Transfer 菜单 Transfer 菜单提供的命令可以完成 Multisim 对其它 EDA 软件需要的文件格式的 输出。 命令,功能
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Transfer to Ultiboard 将所设计的电路图转换为 Ultiboard(Multisim 中的电 路板设计软件)的文件格式,Transfer to other PCB Layout 将所设计的电路图 以其他电路板设计软件所支持的文件格式,Backannotate From Ultiboard 将 在 Ultiboard 中所作的修改标记到正在编辑的电路中 ,Export Simulation Results to MathCAD 将仿真结果输出到 MathCAD,Export Simulation Results to Excel 将仿真结 果输出到 Excel,Export Netlist 输出电路网表文件。 7.Tools Tools 菜单主要针对元器件的编辑与管理的命令。 命令,功能 Create Components 新建元器件,Edit Components 编辑元器件,Copy Components 复 制 元 器 件 , Delete Component 删 除 元 器 件 , Database Management 启动元器件数据库管理器,Update Component 更新元器件。 8.Options 通过 Option 菜单可以对软件的运行环境进行定制和设置。 命令,功能 Preference 设置操作环境, Modify Title Block 编辑标题栏, Simplified Version 设 置 简 化 版 本 , Global Restrictions 设 定 软 件 整 体 环 境 参 数 , Circuit Restrictions 设定编辑电路的环境参数。 9.Help Help 菜单提供了对 Multisim 的在线帮助和辅助说明。 命令,功能

Multisim HelpMultisim 的在线帮助。 三、工具栏 Multisim 2001 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
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工具栏。 1.Standard 工具栏包含了常见的文件操作和编辑操。 2.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 Multisim 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 工具栏如下: (2) Instruments 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。 第二节 Multisim 对元器件的管理 EDA 软件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的准确性都直接决定了该 EDA 软件的质量和易用性。Multisim 为用户提供了丰富的元器件,并以开放的 形式管理元器件,使得用户能够自己添加所需要的元器件。 Multisim 以库的形式管理元器件,通过菜单 Tools/ Database Management 打开 Database Management(数据库管理)窗口(如下图所示) ,对元器件库 进行管理。

在 Database Management 窗口中的 Daltabase 列表中有两个数据库: Multisim Master 和 User。其中 Multisim Master 库中存放的是软件为用户提 供的元器件,User 是为用户自建元器件准备的数据库。用户对 Multisim Master 数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中 Multisim Master 时,窗口中 对库的编辑按钮全部失效而变成灰色,如下图所示。但用户可以通过这个对话窗
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口中的 Button in Toolbar 显示框,查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方 法。 据此用户可以通过选择 User 数据库,进而对自建元器件进行编辑管理。 在 Multisim Master 中有实际元器件和虚拟元器件,它们之间根本差别在于:一 种是与实际元器件的型号、参数值以及封装都相对应的元器件,在设计中选用此 类器件,不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性,还可以直接将设计导 出到 Ultiboard 中进行 PCB 的设计。另一种器件的参数值是该类器件的典型值, 不与实际器件对应,用户可以根据需要改变器件模型的参数值,只能用于仿真, 这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器 件工具栏中,虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标形状相同, 但虚拟器件的按钮有底色,而实际器件没有,如下图所示。

从图中可以看到,相同类型的实际元器件和虚拟元器件的按钮并排排列, 并非所有的是元器件都设有虚拟类的器件。第三节 输入并编辑电路
输入电路图是分析和设计工作的第一步,用户从元器件库中选择需要的元器件放 置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。 一、设置 Multisim 的通用环境变量 为了适应不同的需求和用户习惯,用户可以用菜单 Option/Preferences 打开 Preferences 对话窗口。 通过该窗口的 6 个标签选项, 用户可以就编辑界面颜色、 电路尺寸、缩放比例、自动存储时间等内容作相应的设置。 以标签 Workspace 为例,当选中该标签时,Preferences 对话框如下图所示: 在这个对话窗口中有 3 个分项: 1.Show:可以设置是否显示网格,页边界以及标题框。 2.Sheet size:设置电路图页面大小。 3.Zoom level:设置缩放比例。 其余的标签选项在此不再详述。 二、取用元器件 取用元器件的方法有两种:从工具栏取用或从菜单取用。下面将以 74LS00 为例 说明两种方法。 1.从工具栏取用:Design 工具栏®Multisim Master 工具栏®TTL 工 具栏®74LS 按钮
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从 TTL 工具栏中选择 74LS 按钮打开这类器件的 Component Browser 窗口, 如下图所示。 其中包含的字段有 Database name (元器件数据库) Component , Family ( 元 器 件 类 型 列 表 ) Component Name List ( 元 器 件 名 细 表 ) , , Manufacture Names(生产厂家) ,Model Level-ID(模型层次)等内容。 2. 从菜单取用: 通过 Place/ Place Component 命令打开 Component Browser 窗口。该窗口与上图一样。 3.选中相应的元器件 在 Component Family Name 中选择 74LS 系列。单击 OK 按钮就可以选中 74LS00,出现如下备选窗口。7400 是四/二输入与非门,在窗口种的 Section A/B/C/D 分别代表其中的一个与非门,用鼠标选中其中的一个放置在电路图编辑 窗口中,如左图所示。器件在电路图中显示的图形符号,用户可以在上面的 Component Browser 中的 Symbol 选项框中预览到。 当器件放置到电路编辑窗 口中后,用户就可以进行移动、复制、粘贴等编辑工作了,在此不再详述。 三、将元器件连接成电路 在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后,用鼠标就可以方便地将器件连接 起来。方法是:用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在 Multisim 中 连线的起点和终点不能悬空。 ? 第四节虚拟仪器及其使用 对电路进行仿真运行,通过对运行结果的分析,判断设计是否正确合理,是 EDA 软件的一项主要功能。为此,Multisim 为用户提供了类型丰富的虚拟仪器,可 以从 Design 工具栏®Instruments 工具栏,或用菜单命令(Simulation/ instrument)选用这 11 种仪表,如下图所示。在选用后,各种虚拟仪表都以面 板的方式显示在电路中。 下面将 11 种虚拟仪器的名称及表示方法总结如下表: 菜单上的表示方法 对应按钮,仪器名称 电路中的仪器符号 Multimeter,万用表 FunctionGenerator,波形发生器 Wattermeter,瓦特表 Oscilloscape,NetworkAnalyzer 网络分析仪。 注 1:该软件中用 ’ 代替 — 表示反变量,例如。 注 2:该软件没有异或符号,处理方式是将异或运算写成。
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在电路中选用了相应的虚拟仪器后,将需要观测的电路点与虚拟仪器面板上的观 测口相连,可以用虚拟示波器同时观测电路中两点的波形。 双击虚拟仪器就会出现仪器面板,面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。以 上图为例,双击图中的示波器,就会出现示波器的面板。通过 Simulation 工具 栏启动电路仿真,示波器面板的窗口中就会出现被观测点的波形。 第五节 电路实例 这节将以 3 个电路实例说明 Multisim 在电路设计和分析中的使用方法。 Multisim 的基础是正向仿真,为用户提供了一个软件平台,允许用户在进行硬 件实现以前,对电路进行观测和分析。

2.3 仿真设计 ××××× ××××

3 电路焊接和调试
3.1 焊接工艺 3.1 焊接工艺 焊接步骤: 1)去氧化膜 2)引脚吃锡(薄厚均匀且有一定厚度) 3)焊接(保证插入元器件的正负极正确,注意焊接时松香适量) 焊接技术: 1)焊点良好,牢固可靠,整洁可观,无毛刺 2)锡量适中,焊接实践不宜太长,2-3s 为宜 2.2 焊接注意事项 1)尽量不出现虚、漏、假焊 2)剪引脚时不能破坏焊点 3)焊接完成后,经仔细检查无虚、漏、假焊,并确保无短路状态后,通 电调试 4)三极管的引脚要插入正确 5)安全用电 6)操作过程中不能带电操作 2.3 电路调试
电子电路设计制作、 调试是高职电子类专业课程设计的关键环节, 是理论与实践相结合的重 要阶段。一个性能较好的电子装置,即使按照理论设计的电路参数进行安装,往往也难于达 到预期的性能指标。这是因为人们在设计时,不可能周全地考虑各种复杂的客观因素(如元 件值的误差、器件参数的分散性、分布参数的影响等),必须通过安装后的测试和调整,来 发现和纠正设计方案的不足,然后采取相应措施加以改进,使装置达到预定的技术指标。因
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此, 对高职电子类学生从事电子技术及其相关领域工作, 调试电子电路的技能是不可缺少的。 一、调试方法 电子电路调试方法有两种:分块调试法和整体调试法。 (一)分块调试法。 分块调试是把总体电路按功能分成若干个模块,对每个模块分别进行调试。模块的调 试顺序最好是按信号的流向,一块一块地进行,逐步扩大调试范围,最后完成总调。 实施分块调试法有两种方式,一种是边安装边调试,即按信号流向组装一模块就调试 一模块,然后再继续组装其他模块。另一种是总体电路一次组装完毕后,再分块调试。 分块调试法的优点是:问题出现的范围小,可及时发现,易于解决。所以,此种方法 适于新设计电路和课程设计。 (二)整体调试法。 此种方法是把整个电路组装完毕后,不进行分块调试,实行一次性总调。显然,它只 适于定型产品或某些需要相互配合、不能分块调试的产品。 不论是分块调试还是整体调试,调试的内容应包括静态与动态调试两部分。静态调试 一般是指在没有外加输入信号的条件下, 测试电路各点的电位, 比如测试模拟电路的静态工 作点,数字电路各输入和输出的高、低电干和逻辑关系等。动态调试包括调试信号幅值、波 形、相位关系,频率、放大倍数及时序逻辑关系等。 值得指出的是,如果一个电路中包括模拟电路、数字电路和微机系统等三个部分,由 于它们对输入信号的要求各不相同, 故一般不允许直接连调和总调, 而应分三部分分别进行 调试后,再进行整机联调。 二、常用的调试仪器 (一)万用表。 万用表可以测量交、直流电压,交、直流电流,电阻及电平值,还常用于判断二极管、 稳压管、晶体管和电容的好坏与引脚。 万用表有数字式与指针式两种。数字式万用表比指针式万用表贵,但测量精度和输入 阻抗比指针式高。 (二)示波器。 用于观察与测量电路各点波形幅度、宽度、频率及相位等动态参数,是调试中不可缺 少的仪器。示波器的主要特点是灵敏度高,交流输入阻抗高,但测量精度一般较低。在电子 电路调试中,最好选用双踪示波器,便于对两个信号波形和相位进行比较。所选用示波器的 频带必须大于被测信号的频率,否则,被观察的波形会严重失真。 (三)信号发生器。 调试中常需外加一定波形的信号,如正弦波、三角波、方波及单脉冲波等,以测试电 路的—工作情况。 因此,需要产生这些波形的信号发生器,如多功能信号发生器、函数发生器或自制简易的信 号发生器等。 三、调试步骤 不论是采用分块调试还是整体调试,其调试步骤大体如下: (一)调试准备——检查电路。 任何组装奸的电子电路,在通电调试之前,必须认真检查电路连线是否有错误。检查 的方法是对照电路图,按一定的顺序逐级对应检查。 特别要注意电源是否接错,电源与地是否有短接,二极管方向和电解电容的极性是否接反, 集成电路和晶体管的引脚是否接错,轻轻拔一拔元器件,观察焊点是否牢固等等。
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(二)通电观察。 —定要调试好所需要的电源电压数值,然后才能给电路接通电源。电源一经接通,不 要急于用仪器观测波形和数据,而是要观察是否有异常现象,如冒烟、异常气味、放电的声 光、元器件发烫等。如果有,不要惊慌失措,而应立即关断电源,待排除故障后方可重新接 通电源。 然后再测量每个集成块的电源引脚电压是否正常, 以确信集成电路是否已通电工作。 (三)静态调试。 先不加输入信号,测量此时电路有关点的电位是否正常。对于模拟电路为测量静态工 作点;对于数字电路则测量输入与输出的高、低电平值及逻辑关系。若有不正常现象,则应 找出故障点和故障原因, 以及解决故障的措施。 一般应特别注意管子与集成电路是否正常工 作,其次是所使用的电路元件参数是否有错,以及电路连线是否有错等。 (四)动态调试。 加上输入信号,观测电路输出信号是否符合要求。若输入信号为周期性的变化信号, 可用示波器观测输出信号。对于模拟电路,则观测输出波形是否符合要求。对于数字电路, 则观测输出信号波形,幅值、脉冲宽度、相位及动态逻辑关系是否符合要求。在数字电路调 试中,常常希望让电路状态发生一次性变化,而不是周期性的变化。因此,输入信号应为单 阶跃信号(又称开关信号),用以观察电路状态变化的逻辑关系。 当采用分块调试时, 除输入级采用外加输入信号外, 其他各级的输入信号应采用前—级的输 出信号。 (五)指标测试。 电路经静态和动态调试正常之后,即可对课题要求的技术指标进行测试。应认真测量 和记录测试数据,并对测试数据进行分析,最后作出测试结论,确定电路的技术指标是否符 合设计要求。如有不符,则应仔细检查问题所在,—般是对某些元件参数加以调整和改变, 若仍达不到要求,则应对某部分电路进行修改,甚至要对整个电路加以修改,或推倒重来。 当然,我们并不希望大返工,因此,要求在设计的全过程中,要认真、细致,考虑问题要更 周全。尽管如此,但出现局部小返工是难免的。 四、调试中的注意事项 1.采用分块调试方法时,对那些非信号流向上的电路应首先单独进行调试,之后才能 按信号流向顺序进行分块调试。这些电路是:作为电路时钟信号的振荡电路、作为电路节拍 控制的节拍信号发生器、作为电路电源的直流稳压电路等等。 2.调试前,应熟悉所使用仪器的使用方法,调试时应注意仪器的地线与被测试电路的 地线是否接好,以避免因为仪器使用不当而做出错误的判断。 3.调试过程中,不论是更换元器件,或是更改连线,一定要先关断电源,待更换完毕 经检查无误后方可再通电。 4.调试过程中,不但要认真细致观测,还要勤于做记录。试验记录是十分重要的技术 文件,它是调试过程科学分析的依据,又是电路技术性能的科学证据。初学者往往只注重最 后的技术指标测试记录, 而不注意对调试过程中出现的非正常现象进行记录, 这是十分错误 的,—定要改正过来。非正常现象的记录内容包括:故障现象、故障原因分析、解决措施、 措施效果等。

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4 实物图

总结
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3 组 12 只 LED 流水灯电路焊接完成后,装入电池,就正常工作了,3 组 12 只发光二极管被轮流点亮,不断的循环发光,达到了流动的效果。实验成功了, 达到了在做中教,在做中学的目的。 6 总结与体会 3 组 12LED 流水灯的实验 目的是学会识别各种元器件,学习并掌握焊接技术以及简单元器件装配,掌握 3 组 LED 流水灯的工作原理, 了解安全用电常识。但在进行实验的过程中出现了困 难,并从中学习和巩固了专业知识。 我们对这次实验做一个总结。做任何实验 都需要了解实验的器材, 这次实验当然也不例外,所以在做实验之前我们查询了 有关书籍和资料,从中了解实验元器件的名称和性能,并理解了实验的原理、步 骤以及注意事项。 在测试调试阶段,接通电源后出现有一组发光二极管不亮的现 象,通过老师的帮助,检查发现电路板上的导线焊接错了,于是我再次焊接,接 通电源之后,发光二极管顺利发光了。总体来说实验是成功的,毕竟发光二极管 成功实现发光。 体会是通过这次实习我们学到了许多新的技能,并巩固了所学 的专业知识,发现自己的不足之处。学习到元器件装焊顺序依次为:电阻器、电 容器、 二极管、 三极管、 集成电路、 大功率管, 其它元器件为先小后大。 焊接时, 要使焊点周围都有锡,将其牢牢焊住,防止虚焊。对引脚过长的电器元件(如电 容器,电阻等),焊接完后,要将其剪短。我十分懊恼自己有一身的理论知识却 还是焊接出这么差的效果, 所以我们觉得这次的实验是很必要的,对于我们这些 学了很多理论知识的学生来说是很有帮助的, 它使得我们看到了自己的差距和经 验的不足, 以后需要勤奋的学习的同时多注重实际的运用,这样才应该是全面实 际的应用型人才! 通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设 计过程中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里想老着这样的接法可以 行得通,但实际接上电路,总是实现不了,因此耗费 在这上面的时间用去 很多。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上 的 知 识太多,平时课间的学习 并不能很好的理解和运用各个元件的功能, 而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的 功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 通过这次课程设计, 我才真正领略到 “艰苦奋斗” 这一词的真正含义。 我 想 说,设计确实有些辛苦, 但苦中也有乐,在如今单一的理论学习中, 很少有机会能有实践的机会, 但我们可以, 而且设计也是一个团队的任务, 一起的工作可以让我们有说有笑,相互帮助,配合默契。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理 论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论 中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立 思考的能力。

致谢
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本设计的完成是在我们的导师杨老师的细心指导下进行的。 在每次设计遇到问题时老师不辞 辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。 从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的 整个过程中,花费了郭老师很多的宝贵时间和精力,在此向导师表示衷心地感谢!导师严谨 的治学态度,开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生! 还要感谢和我同一设计小组的几位同学, 是你们在我平时设计中和我一起探讨问题, 并指出 我设计上的误区, 使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去, 没有你们的帮助我不可能 这样顺利地结稿,在此表示深深的谢意。

里木大学课程设计评审意见表
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学号 学号 学号 指导教师评语:

5011111105 2011111110

学生姓名 学生姓名 学生姓名

阿力木
吾布里卡斯木

(专业) 班级

计科民(16-1)

该组学生能够按照课程设计要求完成工作,课程过程中遵守纪律,能够团结协作,在 电路焊接过程中认真努力,设计效果良好,符合课程设计要求。

平时成绩:指导教师签字: 年月日 图面及其它成绩: 答辩小组评语:

该组学生能够按照课程设计答辩要求进行答辩,熟悉设计内容,能够较好的回答答辩 指导教师提出的问题,达到答辩要求,答辩成绩良好。

答辩成绩:组长签字: 年月日 课程设计综合成绩: 答辩小组成员签字:

年月日

课程设计验收鉴定表
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学号 学号 学号 设计题目

501111105 201111110

学生姓名 学生姓名 学生姓名

阿力木
吾布里卡斯 木

(专业) 班级

计算机民 (16-1)

12 路彩灯的设计

指导教师

杨全丽、丛申

一、 设计任务及要求:
本设计主要在 EWB 的工作环境下设计 12 路彩灯控制电路,应做以下内容: 1、 2、 3、 4、 5、 按照电路套件图进行元器件识别 焊接电路板 12 路彩灯,能按一定的顺序依次点亮 12 路彩灯 整体电路布局合理,线路清晰 课程设计说明书条理清晰,结构合理,格式规范。 指导教师签名______________ 年 月 日

二、 指导教师评语:
该组同学能够按照课程设计要求完成工作,课程过程中遵守纪律,能够团 结协作,在电路焊接过程中认真努力,设计效果良好,符合课程设计要求。 指导教师签名______________ 年 月 日

三、 成绩及等级:

学院验收盖章 年 月 日

塔里木大学教学实习日志
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仿真图
学院 课程名称 班级 实习时间 日期

信息工程学院 现代电子技术 计算机民 16-1
2013 年 12 月 5 日-12 月 15 日 内容

姓名 专业 指导教师 实习地点

阿力木,吾不里卡斯木

计算机科学与技术 杨全丽、丛申 逸夫楼 110 备注

12 月 5 日 12 月 6 日 12 月 7 日 12 月 8 日 12 月 9 日 12 月 10 日 12 月 11 日 12 月 12 日 12 月 13 日 12 月 14 日 12 月 15 日

仿真软件学习 电路设计 电路仿真 点焊练习 电路布局 焊接电路 焊接电路 电路调试 电路调试 课程设计答辩 材料上交整理
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