电工电子工程训练部本科专业实践教学大纲

电工电子工程训练部本科专业实践教学大纲内容摘要：

抢答者的组别， 同时扬声器发出“嘀 — 嘀”的单音音响持续 2~3s。 此时，电路应具备自锁功能，使别组的抢答器按钮不起作用。 3．若主持人发出抢答指令，无参赛者按抢答器按钮， 10s 后，参赛者再按抢答器按钮则不起作用。 4．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 5．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目四：分频器 设计任务与要求： 1．设计一个分频系数为 2~100 的分频器。 2．时钟脉冲由 EDA 软件内的方波发生器提供。 15 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目五：序列信号发生器 设计任务与要求： 1．能产生 0000111100011001 序列信号 2．时钟信号自行设计。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目六：顺序脉冲发生器 设计任务与要求： 1．输出脉冲 32 位。 2．具有清零功能。 3．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目七：数字式闹钟 设计任务与要求 1．时钟功能：具有 24 小时的计时方式，显示时、分、秒。 2．具有快速校准时、分的功能。 3．能设定起闹时刻，响闹时间为 1 分钟，超过 1 分钟自动停闹；具有人工止闹功能；止闹后不再重新操作，将不再发生 起闹。 4．计时准确度：每天计时误差不超过 10 秒。 5．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 6．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目八：交通灯控制器电路（一） 设计任务与要求： 1．设计一个街道十字路口的交通灯控制器。 先是绿灯亮 25 秒，紧接着黄灯亮 5 秒，接 16 着红灯亮 30 秒。 依此顺序循环控制。 2．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 3．写设计说明书一份（画总原理框图 以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目九 交通灯控制器电路（二） 设计任务与要求： 1．设计一个主要街道和次要街道十字路口的交通灯控制器。 主要街道绿灯亮 6 秒，次要街道的红灯亮；接着主要街道黄灯亮 2 秒，次要街道的红灯仍然亮；紧接着次要街道的绿灯亮 3 秒，这时主要街道红灯亮；然后次要街道的黄灯亮 1 秒，主要街道红灯依然亮，最后主要街道绿灯亮，次要街道变红灯，依此顺序循环控制。 2．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 3．写设 计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目十：数字频率计 设计任务与要求： 1．测量范围 10~10KHz，精度 1Hz。 自己确定显示数字位数，但是要满足测量精度。 电路具有清零功能。 2．对方波信号进行测频。 测量结束显示器上的数字稳定显示，直到下一次测量。 3．被测信号可由 EDA 软件和方波信号源给定。 4．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 5．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电 路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目十一：电子秒表电路 设计任务与要求： 1. 秒表具有计时、停止、清零的功能。 2. 计时范围为 秒～ 9 分钟。 3. 用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4. 写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 17 题目十二：数字周期测量电路 设计任务与要求： 1. 测量范围： 100 μ S～ 99 mS，精度 10μ S。 2. 对方波信号进行测量。 3. 被测信号可由 EDA 软件和方波信号源给定。 4. 用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 5. 写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目十三：微波炉控制器 设计任务与要求： 1．微波炉控制器基本功能：通电后控制系统首先处于一种复位状态。 在工作时首先按SET 键设置烹调时间，同时 4 个七段数码管显示时间信息 (设系统最长的烹调时间为 59 分 59秒 )。 再按“开始” T 键后系统进入烹调状 态，使微波产生电路通电；此时 4 个七段数码管每隔一秒钟变化一次（作减计数），用以刷新还剩多少时间结束烹调。 烹调结束后，系统回到复位状态。 2．系统也可以通过按“重置”键随时回到复位状态。 在复位状态下，按“测试”键在4 个数码管上会显示“ 8888”的信息，它可以测试 4 个七段数码管工作是否正常。 3. 用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 4. 写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 题目十四：电子密码锁 设计任务与要求： 1．用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时开锁。 2．在锁的控制电路中设一个可以修改的 4 位代码，当输入的代码和控制电路的代码一致时锁打开。 3．用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁 4．如 5s 内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态，并发出报警信号。 5．用计算机画出设计电路图，进行仿真分析验证其正确性。 6．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 18 题目十五：简易洗衣 机控制器 设计任务与要求 1．设计一个电子定时器，控制洗衣机按如下洗涤模式进行工作： 2．当定时时间达到终点时，一方面使电机停机，同时发出音响信号提醒用户注意。 3．用两位数码管显示洗涤的预置时间（以分钟为单位），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直到时间到而停机。 4．三只 LED 灯表示“正转”、“反转”和“暂停” 3 个状态。 5．画出电路原理图。 用计算机画出设计电路图，进行电路的仿真分析与调试，验证其正确性。 6．写设计说明书一份（画总原理框图以及说明主要工作原理，单元电路的设计和元器件的选择，画出 完整的电路图和元器件明细表，收获、体会及建议）。 三、实习方式 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整系统电路图。 设计任务分析： 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标内容及要求，以便明确系统 应完成的任务。 方案论证： 这一步的工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能 的整机原理框图。 方案选择的重要任 务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。 在这个过程中要用于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进，并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。 框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 定时启动 →正转 20秒→暂停 10秒→反转 20秒→暂停 10秒 定时未到 定时到 停机 19 ： 3） 单元电路设计： 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。 每个单元电 路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系 ，分析电路的组成形式。 具体设计时，可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。 而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要相互配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 4） 参数计算： 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。 例如，放大 电路中各阻值、放大倍数的计算；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数的计算。 只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 3）器件选择： 阻容元件的选择：电阻和电容种类很多，正确 选择电阻和电容是很重要的。 不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有些电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高。 例如滤波电路中常用大容量铝电解电容，为滤掉高频通常还需并联小容量瓷片电容。 设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 分立元件的选择：分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二（三）极 管、晶闸管等。 根据其用途分别进行选择。 选择的器件种类不同，注意事项也不同。 例如选择晶体三极管时，首先注意是选择 NPN 型 还是 PNP 型管，是高频管还是低频管，是大功率还是小功率，并注意管子的参数是否满足电路设计指标的要求。 集成电路的选择：由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整机电路的功能，所以 选用集成电路来设计单元电路和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩小，而且性能可靠，便于调试及运用，在设计电路时颇受欢迎。 集成电路有模拟集成电路和数字集成电路。 国内外已生出大量集成电路，其器件的型号、原理、功能、特征可查阅有关手册。 选择的集成电路不仅要在功能和特性上实现设计方案，而且要满足功耗、电压、速度、价格等多方面的要求。 ： 安装与调试过程应按照先局部后整机的原则，根据信号的流向逐块调试，使各功能块都要达到各自技术指标的要求，然后把它们连接起来进行统调和系统测试。 调试包括调整与测 20 试两部分，调整主要是调节电路中可变元器件或更换器件，使之达到性能的改善。 测试是采用电子仪器测量相关点的数据与波形，以便准确判断设计电路的性能。 装配前必须对元器件进行性能参数测试。 根据设计任务的不同，有时需进行印制电路板设计制作，并在印制电路板上进行装配调试。 四、 时间分配 （ 学时： 96） 本课程设计计划时间为 4 周，每周一个实验项目，具体时间安排 如下： 内容 时间 备注 分析设计要求，选定设计方案 4 学时 手工画电路方框图和总图的草图 4 学时 在计算机上用 Multisim 10 仿真软件仿真连线，利用软件提供的虚拟仪器、仪表分析、测试系统功能 10 学时 画出电路原理图，计算元器件参数 4 学时 电路的安装与调试 4 学时 撰写设计报告（说明书） 4 学时 五、考核方法与成绩评定 根据学生在实习中的表现、实习报告的质量，以及各项目实习老师给予的实习鉴定综合考核评分，按按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。 根据学生在实习中的 表现、实习报告的质量，以及各项目实习老师给予的实习鉴定综合考核评分，按按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。 六、 实习阶段小结、实习报告的内容与要求 1．设计题目名称 2．设计任务、要求及技术指标（自拟） 3．原理电路的设计 (1) 简单介绍系统设计思路与总体方案的选择（考虑过哪些方案），各功能块的划分与组成，画出方框图，全面介绍总体工作过程或工作原理。 (2) 单元电路 (子系统 )及控制电路的设计原理和元器件的选择，并画出相应的逻辑图。 (3) 画出完整的电路图和必要的波形图，并说明主要工作原理。 在 描述电路工作原理时，应尽量采用真值表、卡诺图、逻辑表达式、状态表、状态图来描述该单元电路的逻辑功能。 若选用集成芯片，应列出该芯片的“功能表”。 计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。 在设计报告和图纸上都要 21 列出元器件明细表（元器件的参数应在计算后选择标称值；电阻应标出功率；电容应标出耐压值）。 4．电路的安装（仿真）与调试 介绍电路安装（仿真）调试过程中所遇到的主要技术问题，给出现象记录、原因分析、解决措施及效果，详细介绍电路的性能指标或功能的测试方法、步骤、使用的仪器仪表、记录的图表和数据 5．有哪些收获、体会和建议。 6．附录 设计图纸一张（设计图应为电路原理图）；仿真电路接线图一张（打印）；本设计所用全部元器件明细表。 七、 主要参考书 《数字电子技术基础》，康华光编著，高等教育出版社， 2020 年 参。