《綜合電子系統(tǒng)實習》指導書

1、電子信息專業(yè)綜合電子系統(tǒng)實習指導書一、實習的目的和任務目的：使學生通過解決實際問題，鞏固和加深在“模擬電子技術基礎” 和“數(shù)字電子技術基礎”課程中所學的理論知識和實踐技能，基本掌握常用電子 電路的一般分析和設計方法，提高對電子電路的分析、設計和實踐能力，為以后 從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎。任務：根據(jù)電子電路設計的特點組織實施綜合電子系統(tǒng)實習，通過此實 踐性環(huán)節(jié)訓練，使學生掌握多種元器件的識別方法、儀器的基本使用、印刷搬電 路的設計和制作、電子電路組裝和調(diào)試、故障排除的基本方法和步驟。通過此實 踐性環(huán)節(jié)訓練，對學生畢業(yè)設計和畢業(yè)后從事電子技術工作將有很大幫助。二、綜合電子系統(tǒng)實習題目的選定

2、一般情況下，綜合電子系統(tǒng)題目由電子信息教研室共同研究，經(jīng)系審批后執(zhí) 行。題目的擬定，要充分考慮教學的實際情況和學生的水平。要求所選定的題目 要有一定的深度和廣度，使學生需經(jīng)過努力后能在規(guī)定時間內(nèi)完成任務。三、綜合電子系統(tǒng)實習的基本要求要求學生以三至四個人為一個小組，選擇一個設計題目，進行分工合作。前 期根據(jù)所給題目查閱文獻，收集資料，確定設計方案；然后進行系統(tǒng)設計實現(xiàn)， 完成系統(tǒng)原理圖設計和PCB板設計，購買元器件，完成系統(tǒng)實物制作和調(diào)試，要 求實物調(diào)試必須成功。之后，每個小組撰寫一份總體設計報告，每個小組成員根據(jù)自己在設計中承 擔的工作撰寫相應的實習報告，總結自己在實習中的收獲和體會，以此作

3、為實習 評定成績的依據(jù)之一。綜合電子系統(tǒng)實習總時間：19、20周兩周時間，20周周五驗收作品與提交 實習報告，到時要求小組成員全部到場。四、實習安排五、常用電子電路的一般設計方法通常所說的電子電路設計，一般包括，擬訂性能指標、電路的預設計、實驗 和修改設計四個環(huán)節(jié)。衡量設計的標準是：工作穩(wěn)定可靠，能達到所要求的性能指標，并留有適當 的余量：電路簡單、成本低、功耗低；所采用元器件的品種少、體積小且貨源充 足；便于生產(chǎn)、測試和維修等。常用電子電路的一般設計方法和步驟是：選擇總體方案，設計單元電路，選 擇元器件，審圖，實驗（包括修改測試性能），畫出總體電路圖。由于電子電路種類繁多，千差萬別，設計方法

4、和步驟也因情況不同而不同， 因而上述設計步驟需要交叉進行，有時甚至會出現(xiàn)反復。因此在設計時，應根據(jù) 實際情況靈活掌握。1總體方案的選擇設計電路的第一步就是選擇總體方案，所謂總體方案是根據(jù)所提出的任務、 要求和性能指標，用具有一定功能的若干單元電路組成一個整體，來實現(xiàn)各項功 能，滿足設計題目提出的要求和技術指標。由于符合要求的總體方案往往不止一個，應當針對任務、要求和條件，查閱 有關資料，以廣開思路，提出若干不同的方案，然后仔細分析每個方案的可行性 和優(yōu)缺點，加以比較，從中取優(yōu)。在選擇過程中，常用框圖表示各種方案的基本 原理。框圖一般不必畫得太詳細，只要說明基本原理就可以了，但有些關鍵部分 一定

5、要畫清楚，必要時要畫出具體電路來加以分析。選擇方案應注意的幾個問題：應當針對關系到電路全局的問題，開動腦筋，多提些不同的方案，深入分 析比較。有些關鍵部分，還要提出各種具體電路，根據(jù)設計要求進行分析比 較，從而找出最優(yōu)方案。既要考慮方案的可行性，還要考慮性能、可靠性、成本、功耗和體積等實 際問題。選定一個滿意的方案并非易事，在分析論證和設計過程中需要不斷改進和 完善，出現(xiàn)一些反復是再所難免的，但應盡量避免方案上的大反復，以免浪 費時間和精力。2單元電路的設計在確定了總體方案、畫出詳細框圖之后，便可進行單元電路設計。設計單元電路的一般方法和步驟：根據(jù)設計要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對各

6、單元電路的設計 要求，必要時應詳細擬訂主要單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的 相互配合，但要盡量少用或不用電平轉換之類的接口電路，以簡化電路結構、 降低成本。擬訂出個單元電路的要求后，應全面檢查一遍，確實無誤后方可按一定順 序分別設計各單元電路。選擇單元電路的結構形式。一般情況下，應查閱有關資料，以豐富知識、 開闊眼界，從而找到適用的電路，當確實找不到性能指標完全滿足要求的電路時，也可選用與設計要求比較接近的電路，然后調(diào)整電路參數(shù)。3總電路圖的畫法設計好各單元電路以后，應畫出總電路圖?？傠娐穲D是進行實驗和印制電路 板設計制作的主要依據(jù)，也是進行生產(chǎn)、調(diào)試、維修的依據(jù)，因此畫好一張總電 路

7、圖非常重要。畫總電路圖的一般方法如下：畫總電路圖應注意信號的流向，通常從輸入端或信號源畫起，由左到右或 由上到下按信號的流向依次畫出各單元電路。但一般不要把電路畫成很長的窄 條，必要時可按信號流向的主要通道依次把各單元電路排成類似字母“?！钡男?狀，它的開口可以朝左，也可朝向其他方向。盡量把總電路圖畫在一張圖樣上，如果電路比較復雜，一張圖樣畫不下， 應把主電路畫在一張圖樣上，而把一些比較獨立或次要的部分（例如直流穩(wěn)壓電 源）畫在另一張或者幾張圖樣上，并用適當?shù)姆绞秸f明各圖樣之間的信號聯(lián)系。電路圖中所有的連線都要表示清楚，各元器件之間的絕大多數(shù)連線應在 圖樣上直接畫出。連線通常畫成水平線或豎線，

8、一般不畫斜線?；ハ噙B通的交叉 處用圓點標出，連線要盡量短。電源一般只標出電源電壓的數(shù)值（例如+5V，+15V， -15V）。電路圖的安排要緊湊、協(xié)調(diào)，稀密恰當，避免出現(xiàn)有的地方畫的很密， 有的地方卻空出一大塊。總之，要清晰明了，容易看懂，美觀協(xié)調(diào)。電路圖中的中大規(guī)模集成電路，通常用框形表示。在框中標出它的型號， 框的邊線兩側標出每根連線的功能名稱和管腳號。除中大規(guī)模器件外，其余元器 件的符號應當標準化。集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應作適當處理。如果電路比較復雜，設計者經(jīng)驗不足，有些問題在畫出總體電路之前難 以解決，可以先畫出總電路圖的草圖，調(diào)整好布局和連線后，在畫出正式的總體 電路圖。以

9、上只是總電路的一般畫法，實際情況千差萬別，應根據(jù)具體情況靈活掌握。 4元器件的選擇從某中意義上講，電子電路的設計就是選擇最合適的元器件，并把他們最好 的組合起來。因此在設計過程中，經(jīng)常遇到選擇元器件的問題，不僅在設計單元 電路和總體電路及計算參數(shù)時要考慮選哪些元器件合適，而且在提出方案、分析 和比較方案的優(yōu)缺點時，也需要考慮用哪些元器件以及它們的性價比如何等；怎 樣選擇元器件呢？必須搞清兩個問題：第一，根據(jù)具體問題和方案，需要哪些元 器件，每個元器件應具有哪些功能和性能指標；第二，哪些元器件實驗室有，哪 些在市場上能買到，性能如何？價格如何？體積多大。電子元器件種類繁多，新 產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，這就

10、需要經(jīng)常關心元器件的信息和新動向，多查資料。一般優(yōu)先 選用集成電路，集成電路的應用越來越廣泛，它不但減小了電子設備的體積、成 本，提高了可靠性，安裝、調(diào)試比較簡單，而且大大簡化了設計，使數(shù)字電路的 設計非常方便。5 審圖因為在設計過程中有些問題難免考慮不周，所以在畫出電路圖后，要進行全 面審查，審圖時應注意以下幾點：先從全局出發(fā)，檢查總體方案是否合適，有無問題，再檢查各單元電路的 原理是否正確，電路形式是否合適。檢查各單元電路之間的電平、時序等配合有無問題。檢查電路圖中有無煩瑣之處，是否可以簡化。要特別注意電路圖中各元器件是否工作在額定值范圍內(nèi)，以免實驗時損 壞。解決所發(fā)現(xiàn)的全部問題后，若改動

11、較多，應當復查一遍。6實驗實驗的必要性設計一個能實際應用的電子電路，既要考慮方案以及用哪些單元電路，各 單元電路之間怎樣連接，如何配合，還要考慮用哪些元器件，他們的性能、價格、 體積、功耗、貨源等。因此，設計時要考慮的問題和因素特別多，加之電子元器 件品種繁多、性能各異，初學者經(jīng)驗不足，以及一些新的集成電路功能較多，內(nèi) 部電路復雜，如果沒有實際使用過，單憑看資料很難掌握它的各種用法和具體細 節(jié)。因此，設計時難免考慮不周、出現(xiàn)差錯。實踐證明，對于比較復雜的電子電 路，單是紙上談兵，要想使自己設計的電路無誤和完善，往往是不可能的，所以 必須進行實驗。實驗內(nèi)容檢查各元器件的性能和質(zhì)量能否滿足設計要求

12、。檢查各單元電路的功能和主要指標是否達到設計要求。檢查各個接口電路是否起到應有的作用。把各單元電路組合起來，檢查總體電路的功能，從中發(fā)現(xiàn)設計中的問題。在實驗過程中遇到問題時應善于理論聯(lián)系實際，深入思考，分析原因，找出 解決問題的辦法。經(jīng)測試，性能達到全部要求后，再畫出正式的電路圖。六、綜合電子系統(tǒng)實習設計選題設計課題1：頻率合成器設計已知電源電壓VDD=+5V，品振頻率為1MHZ，用CC4046設計一頻率合成器。主要技術指標工作頻率范圍為100HZ100kHZ，分為三個頻段，即(100HZ1kHZ)，頻率間隔為 100HZ ； ( 1kHZ10kHZ)頻率間隔為 1kHZ ； (10kHZ10

13、0kHZ)頻率間隔為 10kHZ。測試要求測量CC4046鎖定時各引腳的直流電壓及壓控振蕩器VCO的控制特性曲線（注 明固有振蕩頻率/v的值），并求特性曲線的斜率Kv.測量CC4046鎖相環(huán)的捕捉帶A/v、同步帶兀測量頻率合成器的基準頻率、工作頻率范圍、頻率間隔及波道數(shù)。頻率合成器的功能擴展實現(xiàn)頻率顯示，采用邏輯控制電路改變分頻系數(shù)M 和N。設計課題2： FM調(diào)頻與解調(diào)電路設計已知調(diào)制信號頻率八=1kHZ，用2塊NE564設計一 FM調(diào)制與解調(diào)電路。主要技術指標載波頻率/c=6MHZ，最大頻率偏移A /m=1MHZ,調(diào)制電路輸出 的FM調(diào)頻信號的電壓Vo200mV；解調(diào)電路輸出的FM解調(diào)信號的

14、電壓V。N 1V，載波信號的電壓Vc N100mV。設計要求先設計FM調(diào)頻電路，再用調(diào)頻電路的輸出信號作為FM解調(diào)電路的輸入。測量NE564鎖相環(huán)的捕捉帶A /v和同步帶A/用頻率計和雙蹤示波器監(jiān)測環(huán)路的鎖定與失鎖。測量并觀察NE564的靜態(tài)工作點和各引腳的波形。設計課題3： FSK調(diào)制與解調(diào)電路設計在FSK移頻數(shù)據(jù)傳輸中，常用多個頻率來傳送信息，例如，用/1 =10kHz 0.5kHz表示信息“1”，/ =20kHZ表示信息“0”。試用CC4046設計一 FSK移頻數(shù)2據(jù)傳輸調(diào)制與解調(diào)電路，設傳送的數(shù)字信息碼為0110 （提示 解調(diào)電路要用到 CC4046中的相位比較器1）。設計課題4：電話

15、機雙音多頻撥號與譯碼電路設計已知電源電壓Vdd=5V，主要器件有：32kHZ晶振、集成電路鎖相環(huán)（CC4046、 NE564、NE567任選）、3X4鍵盤等。設計一個具有09十個數(shù)字按鍵的電話機雙 音多頻撥號電路和雙音多頻譯碼電路。設計要求設計產(chǎn)生如表6.1.1所示的8個音頻頻率的振蕩電路。每個數(shù)字鍵按下時，雙音多頻撥號電路應輸出對應的兩個頻率的疊加信 號，用示波器進行觀測。對雙音多頻譯碼電路的輸出信號經(jīng)譯碼顯示電路，顯示對應按鍵的數(shù)字。模擬電話機撥號通信。設計課題5：基于FPGA的數(shù)字日歷設計設計要求1）用EDA實驗箱的I/O設備和PLD芯片實現(xiàn)數(shù)字日歷的設計。2）數(shù)字日歷能夠顯示年、月、日、時、分、秒。3）數(shù)字日歷具有復位和校準年、月、日、時、分、秒的功能。設計課題6：紅外多路遙控系統(tǒng)設計設計要求遙控路數(shù)為四路；可控制受控設備的開關狀態(tài)，并且在接收端能判別開關信 號，以發(fā)光二極管的亮暗表示受控設備的開關。工作頻率為50KHz，遙控距 離不小于三米。設計課題7：點對點有線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設計設計要求：發(fā)送端由撥碼開關設置8位碼的狀態(tài)并分別用8只發(fā)光二極管來顯示。在接 收端進行接收，并分別用8只發(fā)光管顯示。有線信道長度小于10米。設計課題8：秒表電路的設計設計要求：1、電子秒表具有1只按鈕，當按鈕第一次按下后