數(shù)字模擬混合設(shè)計(jì)課件

1、 電壓比較聲光報(bào)警系統(tǒng) 專業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： 2010級(jí)1班 學(xué)號(hào)： 201020100125 姓名： 馬 瑤 指導(dǎo)老師: 徐靈飛老師目錄一、課程名稱二、實(shí)驗(yàn)摘要三、基本要求四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1） 設(shè)計(jì)內(nèi)容2） 各部分設(shè)計(jì)要求3） 數(shù)字電路與模擬電路的結(jié)合電路4） 仿真要求5） 電路原理圖與電路PCB圖繪制要求6） 電路制作及調(diào)試要求五、各部分電路設(shè)計(jì)原理與電路原理圖1） 電源電路2） 模擬電路3） 數(shù)字電路六、電路板的繪制與調(diào)試1） 仿真原理圖的繪制2） PCB板的制作3） 調(diào)試7、 心得體會(huì)一、課程名稱：電壓比較聲光報(bào)警系統(tǒng)二、實(shí)驗(yàn)摘要：本次設(shè)計(jì)是由以下幾個(gè)功能模塊組成：電源電路

2、線性整流穩(wěn)壓電路；模擬電路電壓比較器；數(shù)字電路聲音報(bào)警和光電報(bào)警。共同實(shí)現(xiàn)了當(dāng)電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)的聲光報(bào)警。三、基本要求：1、根據(jù)設(shè)定的基準(zhǔn)報(bào)警電壓（要求可調(diào)）。當(dāng)輸入電壓超出報(bào)警值時(shí)發(fā)出聲和光報(bào)警信號(hào)。2、當(dāng)輸入電壓信號(hào)減小恢復(fù)到報(bào)警值以下時(shí)，要求有一定的回程余量才能撤銷報(bào)警信號(hào)。也就是要實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的遲滯比較功能。（電壓遲滯帶寬度要求可調(diào)）3、LED燈閃爍報(bào)警，要求可以調(diào)節(jié)閃爍頻率四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： （一）、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)利用線性整流穩(wěn)壓電路輸出數(shù)字電壓和模擬電壓供電、模擬部分產(chǎn)生電壓比較、數(shù)字部分實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警等。 圖一、設(shè)計(jì)總框架（2） 、各部分設(shè)計(jì)要求：1、線性整流穩(wěn)壓電路（1）

3、要求提供輸出數(shù)子電壓+9.0V同時(shí)輸出模擬電壓+9.0V的電源。（2）電路中有一個(gè)只是信號(hào)燈，當(dāng)電路正常工作時(shí)，此燈點(diǎn)亮。（3）該穩(wěn)壓電源可供各部分電路正常工作2、數(shù)字電路部分設(shè)計(jì)要求（1） 設(shè)計(jì)一個(gè)有報(bào)警閃光燈和報(bào)警聲響的電路，當(dāng)輸入電壓超過基準(zhǔn)電壓能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警LED燈閃爍和蜂鳴器鳴響。（2） 報(bào)警LED燈的閃爍頻率由555定時(shí)器產(chǎn)生，555定時(shí)器由線性穩(wěn)壓電源數(shù)字+9.0V供電，輸出一個(gè)額定頻率。3、模擬電路部分設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)基準(zhǔn)電壓源，能夠可調(diào)成所需基準(zhǔn)值，為電壓比較作基準(zhǔn)。（2）設(shè)計(jì)一個(gè)電壓比較電路，輸入電壓值能夠與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸入電壓從低電壓升高到高于基準(zhǔn)電壓立即報(bào)警

4、，而當(dāng)輸入電壓從高電壓降低到基準(zhǔn)電壓不立即報(bào)警，而是低至基準(zhǔn)電壓一下莫個(gè)特定值，即實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)的遲滯比較功能。（三）、數(shù)字電路與模擬電路的結(jié)合電路： 為了防止數(shù)字電路信號(hào)干擾模擬電路信號(hào)，因此模擬電路轉(zhuǎn)入數(shù)字電路時(shí)需要一個(gè)中介，實(shí)現(xiàn)模擬電路免受數(shù)字電路的干擾。（4） 、仿真要求 利用Multisim2001和Protel99軟件對(duì)設(shè)計(jì)方案的電路進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果，調(diào)試好電路，將信息體現(xiàn)在報(bào)告中。 (五)、電路原理圖與電路PCB圖繪制要求1電路原理圖繪制要求：利用Protel99se繪制本課件所提供的模擬電路和數(shù)字電路的原理圖，按照我們所提供的元器件確定元件封裝，進(jìn)行ERC檢查無誤后生成

5、網(wǎng)絡(luò)表。2PCB繪圖要求：（1）采用單面板制圖，板框尺寸為長(zhǎng)15cm、寬10cm。模擬電路除變壓器、整流橋和濾波電容外，其余均和數(shù)字電路畫在一張PCB圖上，注意模擬地和數(shù)字地要分開，應(yīng)留出穩(wěn)壓電路的輸入接口。（2）焊盤之間只允許走一根銅膜線。（3）信號(hào)線、電源線及地線的最小銅膜線寬度為40mil。（4）要求所有元件焊盤孔直徑為20mil，外直徑80mil。（5）安全間距設(shè)置為20mil。（6）采用人工布局的方式對(duì)元件進(jìn)行布局，采用自動(dòng)布線和手動(dòng)布線相結(jié)合的方式布線。（六）、電路制作及調(diào)試要求（1）制作輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，輸出電、壓范圍為9V。如果沒有合適的變壓器，可以省去整流部分，直接

6、使用開關(guān)電源接入LM7809。（2）制作電壓比較電路，調(diào)節(jié)電位器R4，改變比較器LM311的輸出，并可測(cè)量光電耦合器的輸出電平是否改變。制作聲光報(bào)警點(diǎn)，這部分電路較簡(jiǎn)單，主要是測(cè)試NE555是否有方波輸出。（3）調(diào)試時(shí)應(yīng)采用分步調(diào)試方法，先焊接完模擬電路部分的元件，調(diào)出輸出電壓9V，然后再焊接模擬及數(shù)字電路部分的元件。確認(rèn)各部分無誤，最后上電聯(lián)調(diào)，直至排除全部故障，成功制作全部電路。五、各部分電路設(shè)計(jì)原理與電路原理圖（1） 電源電路線性穩(wěn)壓電源電路外部電源由J1進(jìn)入，外部輸入一個(gè)+12V電壓，輸入電壓經(jīng)過LM7809后輸出穩(wěn)定的+9.0V數(shù)字電壓，再經(jīng)電感L1，轉(zhuǎn)換成模擬電壓+9.0V。當(dāng)電路

7、能夠正常工作時(shí)，LED指示燈D3點(diǎn)亮。（2） 模擬電路部分（3） 數(shù)字電路部分（4） 總得電路原理圖6、 電路板的繪制與調(diào)試（1） 仿真原理圖的繪制利用Protel99se,按照仿真的原理圖，畫出電路圖，某些元件需要重新創(chuàng)建，填入封裝，封裝沒有的需要重新創(chuàng)建，注意創(chuàng)建時(shí)候的器件和封裝大小適當(dāng)，器件引腳與封裝引腳號(hào)對(duì)應(yīng)相同，通過電器檢測(cè)，沒有問題后生成網(wǎng)絡(luò)表。 電路圖材料清單如下： （2） PCB板的制作 將調(diào)試好的電路的網(wǎng)絡(luò)表加載到PCB板上，如果在加載過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么要回到電路圖中檢查電路圖，將錯(cuò)誤一一改過，直到完全正確，在布線時(shí)，根據(jù)要求采用人工布局的方式對(duì)元件進(jìn)行布局，手動(dòng)方式布線，

8、并且盡量避免有跳線的產(chǎn)生。在Protel中創(chuàng)建一個(gè)PCB文件，并加載網(wǎng)絡(luò)表。布線完成的PCB圖：保留頂層后的器件擺放位置清單：打印PCB圖（3） 、調(diào)試1、使用的主要儀器和儀表（1）、示波器（2）、激光打印機(jī)（3）、熱轉(zhuǎn)印機(jī)（4）、高精度微型臺(tái)鉆（5）、半自動(dòng)腐蝕機(jī)（6）、數(shù)字萬用表（7）、夾線鉗（8）、電烙鐵（9）、細(xì)砂紙（10）、油性筆（11）、汽油（清洗敷銅板上炭粉用）2.制作（1）利用激光打印機(jī)在A4打印紙紙上打印出電路PCB圖形，按照敷銅板尺寸裁剪熱轉(zhuǎn)印紙，注意沿機(jī)械層板框線將其一起剪掉。在熱轉(zhuǎn)印紙的其中一個(gè)方向應(yīng)留出少量的邊。（2）空白敷銅板的處理：用過濾機(jī)配上三氯化鐵溶液，濃度要

9、低，太高會(huì)腐蝕掉銅皮，放入空白PCB，銅皮面向上，過機(jī)刷洗一遍，將銅垢和雜質(zhì)去掉。然后用水清洗后吹干。（3）熱轉(zhuǎn)?。簩徂D(zhuǎn)印紙有圖案的一面緊貼在敷銅板有銅皮的一面，用透明膠紙將其四邊牢牢固定，打開熱轉(zhuǎn)印機(jī)總電源并按下啟動(dòng)電源，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為1.3，轉(zhuǎn)印溫度設(shè)定為180度。轉(zhuǎn)印完畢取出清洗干凈的敷銅板（4）用油性筆將圖形重新描畫一次，是之更清晰。把不要的污漬清掉。（5）腐蝕：把敷銅板放入半自動(dòng)腐蝕機(jī)進(jìn)行腐蝕，在池中大概腐蝕半小時(shí)，取出洗干凈。用汽油洗掉碳漬，再用清水洗干凈。（6）鉆孔：用高精度微型臺(tái)鉆將焊盤逐一鉆孔。（7）安裝、焊接：將元件按照PCB版圖安裝進(jìn)面包板中，并且焊接好.用萬用表檢查電路是否連接好，或