电子制作课程设计 电子制作实践

实践报告

学院：自动化工程学院班级：

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2013年7月6日

报告正文

一、实验目的：

通过上机操作，掌握利用Proteus ISIS进行电路原理图设计的方法；掌握利用原理图元件库编辑器创建新元件的方法；了解利用Proteus ARES进行印刷电路板图设计的方法；了解利用PCB元件库编辑器创建新的PCB元件的方法；掌握利用Proteus进行模拟电子实验和数字电子仿真实验的方法，利用其中自带的虚拟仪器进行电路的仿真。

学习掌握MCS-51单片机的结构和原理，Keil C51的编程，Keil和Proteus的联合调试，利用Proteus和Keil C实现AD和DA部分的电子及编程设计。

二、电子设计报告的主要内容：

1、555定时器：

555定时器工作原理：

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

A、555定时器外接一个电容充放电电路即可构成一个无稳态多谐振荡器：

图1 555构成单稳态触发器

上图1为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当

有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于，低电平比较器动作，

单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到

时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图2。

图2 单稳态触发器波形图

暂稳态的持续时间T w （即为延时时间）决定于外接元件R 、C 的大小。

T w =1.1RC

通过改变R 、C 的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。

B 、555定时器单稳态电路实现：

如图3，由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R 1、R 2向C 充电，以及C 通过R 2向放电端放电，使电路产生振荡。电容C 在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图4所示。

图3 555构成多谐振荡器图4 多谐振荡器的波形图

输出信号的时间参数是： T=

=0.7（R1+R2）C

=0.7R2C

其中，为V C由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

C、555定时器救护车变音警笛电路的实现：

多谐振荡电路的计算；

输出高电平时间 T=(R1+R2)Cln2 =2M*0.47uF*ln2=0.65S

输出低电平时间T=R2Cln2=1M*0.47uF *ln2=0.32S

振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2 =3M*0.47uF*ln2=0.97S

小结：

555定时器根据比较器和分压器实现方波的输出信号。由555定时器实现的单稳态电路和多谐振荡电路可进一步做警笛电路。实验过程中注意设计电路的连线问题很重要。

2、比例运算放大器

比例运算放大器LM324的原理及计算；

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

反相比例运算放大器：

电路特征和放大特性为：输入电阻大，输出电阻小，共模抑制能力强，可以调节放大倍数。放大倍数可大于小于等于一；实现反相比例运算；引入电压并联负反馈；输入电阻不高，输出电阻低。

Uo=-Rf/R1*Ui

根据示波器测量的峰值输出电压V op和峰值输入电压V ip，可求出反相比例运算放大器的闭环电压增益

闭环增益还可通过元件值求出

式中，Rf 为反馈电阻，R1为运放的反相输入端电阻。

放大器的输出失调电压V of 等于运放的输入失调电压乘以放大器的电压增益，即

同相比例运算放大器：

电路特征和放大特性为：同相比例运算放大器引入了电压串联负反馈，当运放具有理想特性时，输入电阻应为无限大。但当运放特性不理想时，输入电阻为一个有限值。放大倍数可大于或等于一；引入电压串联负反馈；输入电阻高，输出电阻低。

Uo=（Rf/R1+1）Ui

整理并计算相关数据，认真填写表格和画出实验波形

由图表看，理论值和实验值还是很接近的，说明试验成功也说明公式的可靠性。