電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、標(biāo)準(zhǔn)文案電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(試用)福州大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院電工電子教學(xué)中心2009年 11月 17日大全標(biāo)準(zhǔn)文案目錄實(shí)驗(yàn)一、數(shù)控增益放大器實(shí)驗(yàn)11、實(shí)驗(yàn)任務(wù)12、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3、參考設(shè)計(jì)14、主要元器件25、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容26、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求2實(shí)驗(yàn)二、簡(jiǎn)易溫度監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)41、實(shí)驗(yàn)任務(wù)42、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3、參考電路設(shè)計(jì)44、元器件選擇65、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容76、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求7實(shí)驗(yàn)三、商店迎賓機(jī)器人電路91、實(shí)驗(yàn)任務(wù)92、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3、原理框圖94、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求10實(shí)驗(yàn)四、數(shù)字溫度計(jì)111、實(shí)驗(yàn)任務(wù)112、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?13、參考原理框圖114、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求11實(shí)驗(yàn)五、可編程字符顯示器131、實(shí)驗(yàn)任務(wù)132、實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

2、的133、參考原理框圖134、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求14實(shí)驗(yàn)六、紅外遙控報(bào)警器151、實(shí)驗(yàn)任務(wù)152、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?53、參考原理框圖154、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求16大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)一、數(shù)控增益放大器實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字控制增益的放大器，要求在控制按鍵的作用下， 放大器的增益依次在 18 之間轉(zhuǎn)換，同時(shí)用LED數(shù)碼管顯示放大器的增益。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，熟悉運(yùn)算放大器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、譯碼/ 顯示電路的用法。3、參考設(shè)計(jì)按照要求，放大器的增益應(yīng)在 18 之間，因此，可選擇圖 1-1 所示的同相比例放大器，其電壓增益為R2Auf1R1圖 1-1同相輸入比例放大器如果取 R1=10k, 則可以通

3、過(guò)改變 R2 實(shí)現(xiàn)增益的改變，當(dāng) R2 =0 時(shí)，Auf =1；R2 =10k時(shí)， Auf =2；R2=20 k 時(shí)， Auf =3；依次類推，當(dāng) R2 =70 k 時(shí)， Auf =8。為達(dá)到放大器增益數(shù)字控制的目的， 可由數(shù)據(jù)選擇器和電阻構(gòu)成數(shù)控電阻網(wǎng)絡(luò)， 代替圖大全標(biāo)準(zhǔn)文案中的 R2，通過(guò)改變數(shù)據(jù)選擇器的地址編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)控電阻的目的， 由此設(shè)計(jì)出圖1-2 所示的電路。圖中用74LS160 構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的Q2、 Q1 、Q0 作為數(shù)據(jù)選擇器 CC4051的地址輸入。每按動(dòng)一下按鍵S1，計(jì)數(shù)器加1，數(shù)控電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻發(fā)生變化，由此控制放大器的增益在18 之間變化。為了直觀地顯示

4、放大器的增益， 譯碼 / 顯示電路如圖 1-3 所示。圖中 74LS283為二進(jìn)制加法器，通過(guò)加一運(yùn)算，將計(jì)數(shù)器的值轉(zhuǎn)化為電壓放大倍數(shù)。4、主要元器件主要元器件包括： 74LS283，74LS48， 74LS160，74LS04， LF412 ，CC4051。5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路， 確定元器件型號(hào)和參數(shù)； 按圖在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路，檢查無(wú)誤后通電調(diào)試； 檢查電路功能是否符合要求，指示是否正確； 對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。6、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選擇技術(shù)方案；確定原理框圖；畫(huà)出電路原理圖；對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行綜合分析， 包括工作原理和設(shè)計(jì)方法；寫(xiě)出調(diào)試步驟和調(diào)試結(jié)果，

5、列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 畫(huà)出關(guān)鍵的波形； 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電路的工作情況進(jìn)行分析，得出結(jié)論；寫(xiě)出收獲和體會(huì)。大全標(biāo)準(zhǔn)文案圖 1-2數(shù)控增益放大器圖 1-3譯碼 / 顯示電路大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)二、簡(jiǎn)易溫度監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)溫度監(jiān)控系統(tǒng)， 以鉑電阻 Pt100 作為溫度傳感器檢測(cè)容器內(nèi)水的溫度，用檢測(cè)到的溫度信號(hào)控制加熱器的開(kāi)關(guān)， 將水溫控制在一定的范圍之內(nèi)。 具體要求如下：當(dāng)水溫小于 500 C 時(shí)， H1 、 H2 （見(jiàn)后面的圖 2-3 ）兩個(gè)加熱器同時(shí)打開(kāi)，將容器內(nèi)的水加熱；當(dāng)水溫大于 500 C，但小于 600 C時(shí)， H1 加熱器打開(kāi)， H2 加熱器關(guān)閉；當(dāng)水溫大于 600 C， H1

6、、 H2 兩個(gè)加熱器同時(shí)關(guān)閉；當(dāng)水溫小于 400 C ，或者大于 700 C，用紅色發(fā)光二極管發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)水溫在 400 C 700 C之間時(shí)，用綠色發(fā)光二極管指示水溫正常。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)溫度信號(hào)的采集方法； 熟悉集成運(yùn)算放大器的使用方法和模擬信號(hào)的一般處理方法； 熟悉比較器的使用方法； 熟悉繼電器和發(fā)光二極管的使用方法。3、參考電路設(shè)計(jì)（1）溫度的采集本實(shí)驗(yàn)以 Pt100 作為溫度傳感器檢測(cè)溫度。（2）比較 / 顯示電路 比較 / 顯示電路采用圖 2-1 所示的電路，其中 A4 和 A5構(gòu)成窗口比較器，假設(shè)UR1 和 UR2 分別對(duì)應(yīng)于 400 C 和 700 C水溫， U

7、R1 和 UR2 可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器 RP1 和 RP2 設(shè)定。另一方面， UR1 和 UR2 的實(shí)際大小可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。在圖 2-2 電路中對(duì)水溫在1000 C 時(shí) A3 的輸出電壓（即 u0 ）為 5V，然后測(cè)得水溫為400 C 時(shí) A3 的輸出電壓 u0 即為 UR1 。當(dāng)水溫為 700 C 時(shí) A3 的輸出電壓即為 UR2 。當(dāng)大全標(biāo)準(zhǔn)文案UR1u0UR2 時(shí)，即水溫在 400 C - 700 C之間時(shí)，窗口比較器輸出為高電平，綠發(fā)光二極管VDVD3 點(diǎn)亮，紅發(fā)光二極管4 熄滅，指示水溫正常。否則綠發(fā)光二極VDVD管3 熄滅，紅發(fā)光二極管4 點(diǎn)亮，處于報(bào)警狀態(tài)。圖 2-1比較 / 顯示電

8、路圖 2-2溫度檢測(cè)電路（3）控制電路 可控制電路可以采用圖 2-3（圖 2-1 ，圖 2-2 組成的總電路）所示電路。假設(shè) UR3 和 UR4 分別對(duì)應(yīng)于 500 C和 600 C水溫，則 UR3 和 UR4 可通過(guò)調(diào)節(jié)大全標(biāo)準(zhǔn)文案RPUUU電位器 3和R4 設(shè)定。另一方面，R3 和R4 的大小可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。同樣在圖2-2 電路中對(duì)水加熱，使得在水溫在1000 C 時(shí) A3 的輸出電壓 u0 （見(jiàn)圖 2-2 溫度檢測(cè)電路）為 5V，然后測(cè)得水溫為 500 C時(shí)的 A3 的輸出電壓即為 UR3 ，水溫為 600 C時(shí)的 A3 的輸出電壓即為 UR4 。圖 2-3 中當(dāng) u0UR3 時(shí)，繼電器

9、 K1 和 K2 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，加熱器 H1 和 H2 都工作； UR3u0UR4 時(shí)，繼電器 K2 的常開(kāi)觸點(diǎn)都斷開(kāi)，加熱器 H1 和 H2 都斷開(kāi)，停止加熱。在上面兩個(gè)電路中為了使大家熟悉發(fā)光二極管和繼電器的驅(qū)動(dòng)方法， 驅(qū)動(dòng)器采用晶體三極管，實(shí)際上如果選用集成電路驅(qū)動(dòng)器（如 ULN2003）將會(huì)使電路更為簡(jiǎn)單。采用 ULN2003的驅(qū)動(dòng)方法請(qǐng)讀者自行設(shè)計(jì)。圖 2-3控制電路4、元器件選擇為了獲得比較高的測(cè)量精度，圖2-2 中的電阻可以選用1%的五環(huán)金屬膜電阻；電阻 R1 , R2 , R3 , R4 要精心挑選，保證R1R3 ， R2R4 , 或者采用電位器調(diào)大全標(biāo)準(zhǔn)文案節(jié)得到兩只匹配的

10、300 的電阻，使阻值盡可能實(shí)現(xiàn)匹配， 提高電路的共模抑制比；A1 和 A2 要選擇輸入電阻較大的運(yùn)算放大器，如TL082， A3 要選擇精度較高，輸入電阻較大，共模抑制比較高的運(yùn)算放大器，如OP07， LF412 等；比較器選用LM339，繼電器選用 3A/5V 直流繼電器。主要元器件：Pt100 鉑電阻、TL082、OP07、LM339、ULN2003、1N4001、1N4148、2SC1815、10k精密可調(diào)電阻， 300k精密可調(diào)電阻， 150精密可調(diào)電阻，電阻器， 3A/5V 直流繼電器，加熱器。5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路， 確定元器件型號(hào)和參數(shù)； 為使電路便于調(diào)試， 可將圖

11、2-2 中的標(biāo)號(hào)為 R2 和 R4 的電阻改為 330k 的電位器，在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路，檢查無(wú)誤后通電調(diào)試；將水加熱為 1000 C ，調(diào)節(jié) 330k 的兩只電位器，使 A3 的輸出電壓 u0 為 5V（注意：為保證電路精度，在調(diào)電位器時(shí)，一方面要保證A3 的輸出電壓 u0 為 5V，同時(shí)還要保證 u0 為 5V 時(shí)，兩只電位器的調(diào)節(jié)后的阻值要相等；請(qǐng)思考：應(yīng)如何調(diào)試，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)調(diào)試方法；如何改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，使調(diào)試變得簡(jiǎn)單。）然后改變水溫， 使其分別為 400 C ，500 C，600 C，700 C，測(cè)得電壓。即為 UR1 ，UUURPRPRPRPUUUR2R3， R4 ；調(diào)整電位器1， 2， 3

12、， 4 ，使其中間端電壓分別為R1， R2R3 ，UR4 ，改變水溫在 300 C 800 C之間變化，檢查控制是否符合要求，指示是否正確。對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行詳盡分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)中為方便調(diào)試， 得用精密可調(diào)電阻代替Pt100，然后調(diào)節(jié)精密可調(diào)電阻，模擬水溫的變化。溫度和電阻之間的關(guān)系可通過(guò)R 1000.386t 獲得。oC6、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選擇設(shè)計(jì)方案；確定原理框圖；畫(huà)出電路原理圖；對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行綜合分析， 包括工作原理和設(shè)計(jì)方法；寫(xiě)出調(diào)試步驟和調(diào)試結(jié)果， 列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電路的工作情況進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論； 寫(xiě)出收獲大全標(biāo)準(zhǔn)文案和體會(huì)。請(qǐng)思考：本設(shè)計(jì)中有哪些

13、部分還有不足之處？如何改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，可使調(diào)試比較簡(jiǎn)單而且電路更為合理？大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)三、商店迎賓機(jī)器人電路1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1).能判斷顧客進(jìn)門(mén)與出門(mén)，在有顧客進(jìn)門(mén)時(shí)“歡迎光臨”，出門(mén)時(shí)“謝謝光臨”(2).能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)來(lái)訪人數(shù)及當(dāng)前店內(nèi)人數(shù)，并用數(shù)碼管顯示出來(lái)(3).電路設(shè)計(jì)要求有抗干擾的措施(4).統(tǒng)計(jì)誤差不超一人(5).電路設(shè)計(jì)不能用MCU，只能應(yīng)用普通中小規(guī)模集成電路芯片。成本控制在20元內(nèi)2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，熟悉運(yùn)算放大器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、譯碼/ 顯示電路的用法。3、原理框圖加減法計(jì)數(shù)單元店內(nèi)當(dāng)前人數(shù)顯示檢測(cè) A判語(yǔ)斷音檢測(cè) B單芯元片加法計(jì)數(shù)單元當(dāng)前來(lái)訪人數(shù)顯示大全標(biāo)準(zhǔn)文

14、案4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選擇設(shè)計(jì)方案；確定原理框圖；畫(huà)出電路原理圖；對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行綜合分析， 包括工作原理和設(shè)計(jì)方法；寫(xiě)出調(diào)試步驟和調(diào)試結(jié)果， 列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電路的工作情況進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論； 寫(xiě)出收獲和體會(huì)。大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)四、數(shù)字溫度計(jì)1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)溫度計(jì)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)研究中最常用的測(cè)量?jī)x表。 本課題要求用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)并制作一數(shù)字式溫度計(jì)，即用數(shù)字顯示被測(cè)溫度。具體要求如下：(1).測(cè)量范圍 0 200 度。(2).測(cè)量精度 0.1 度。(3).4 位 LED數(shù)碼管顯示。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，熟悉運(yùn)算放大器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、譯碼/ 顯示

15、電路的用法。3、參考原理框圖傳感器放大系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換顯示數(shù)字溫度計(jì)原理框圖主要參考元器件硅熱敏晶體管， LM324，CC7107，電阻及電容若干。擴(kuò)展溫度超過(guò) 40 度報(bào)警。4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選擇設(shè)計(jì)方案；確定原理框圖；畫(huà)出電路原理圖；對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行綜合分析， 包括工作原理和設(shè)計(jì)方法；寫(xiě)出調(diào)試步驟和調(diào)試結(jié)果， 列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電路的工作情況進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論； 寫(xiě)出收獲和體會(huì)。大全標(biāo)準(zhǔn)文案大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)五、可編程字符顯示器1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)可編程字符 ( 圖案 ) 顯示，是指顯示的字符或圖案可以通過(guò)編制程序的方法進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換。 如列車次數(shù)與時(shí)刻表顯示屏， 商品廣告

16、宣傳顯示屏， 舞臺(tái)彩燈圖案的顯示等等，都是將顯示的內(nèi)容預(yù)先編程， 再由控制電路或者計(jì)算機(jī)使要顯示的內(nèi)容按照一定的規(guī)律顯示出來(lái)。 本課題要求用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計(jì)并制作一個(gè)可編程字符顯示器，具體要求如下：1、顯示四個(gè)以上字符 ( 如“歡迎光臨” ) 。2、顯示的字符清晰穩(wěn)定。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)，熟悉運(yùn)算放大器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器、譯碼/ 顯示電路的用法。3、參考原理框圖可編程字符顯示器原理框圖參考器件EPROM2764，16×16 發(fā)光二極管矩陣顯示屏， 74LS54，74LS74，74LS93，NE555。擴(kuò)展顯示一幅圖案。大全標(biāo)準(zhǔn)文案4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選擇設(shè)計(jì)方案；確定原理框圖；畫(huà)出電路原理圖；對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行綜合分析， 包括工作原理和設(shè)計(jì)方法；寫(xiě)出調(diào)試步驟和調(diào)試結(jié)果， 列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)； 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和電路的工作情況進(jìn)行分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論； 寫(xiě)出收獲和體會(huì)。大全標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)驗(yàn)六、紅外遙控報(bào)警器1、實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)紅外遙控報(bào)警器， 當(dāng)有人要遮擋紅外光時(shí)應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 無(wú)人遮擋紅外光時(shí)報(bào)警器不工作（不發(fā)聲） 。紅外遙控器應(yīng)由兩部分組成：紅外發(fā)射電路和紅外接收電路，基本要求：(1). 設(shè)計(jì)一個(gè)紅外遙控報(bào)警器(2). 設(shè)計(jì)一個(gè)紅外發(fā)射器，調(diào)整頻率為30KHZ(3). 設(shè)計(jì)一個(gè)紅外接收器，當(dāng)無(wú)人遮擋紅外光時(shí)，報(bào)警器不發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)有人遮擋紅外光時(shí)