LED闪光灯电源（H题）
设计报告
参赛队号：2015****
LED闪光灯电源
摘要
在使用电池供电的便携设备中，很多时候是通过直流升压电路获得所需要的高电压。这些设备例如照相机中的闪光灯。本次设计要求是将电池的电能转化为恒流输出，设计核心部分为DC/DC稳流电压变换器，DC/DC电压变换完成不同直流电压值的变换，电压变换后通过恒流控制电路实现恒流输出。本设计电路由DC/DC电压变换模块、控制模块、模式选择电路、恒流控制模块、保护电路、报警电路等组成。
关键词：直流升压电路DC/DC 恒流输出
目录
一、引言 (1)
二、方案设计 (1)
2.1设计思路 (1)
2.2总体方案 (1)
2.3方案论证与比较 (1)
2.3.1DC/DC变换器方案论证与比较 (1)
2.3.2主控芯片选择方案 (2)
2.3.3恒流控制电路方案论证与比较 (2)
2.3.4模式选择方案论证与比较 (3)
2.4部分硬件电路设计 (3)
2.4.1DC/DC电源变换器 (3)
2.4.2恒流控制电路 (4)
2.4.3报警电路与保护电路 (4)
2.5程序软件流程图 (4)
三、设计实现 (5)
四、测试 (5)
五、结论 (6)
六、附录 (7)
一、引言
设计并制作一个LED闪光灯电源。该电源的核心为直流-直流稳流变换器，它能将电池的电能转换为恒流输出，驱动高亮度白光LED，设计的电源同时具有升压、恒流两种功能。升压部分通过DC/DC实现，升压后的输出电流易受干扰不稳定，需要设置稳流控制电路。整个电路具有两种输出模式，一种连续输出模式，一种脉动输出模式，电流大小可设定不同的控制档位，负载电阻变大，当输出电压高于设定值时有过压保护和报警功能。本设计的DC/DC恒流变换器能量转换效率高，输出电流200mA输出电压10V时输出效率应高于80%。
二、方案设计
2.1设计思路
本系统设计能够将电池的输入电压进行升压，升压后通过进入模式选择电路，由主控系统控制模式选择，选择模式后进入恒流控制电路，经过恒流的电流最后输入到负载端，负载端接取样电路，当负载变化造成电压超出限定幅值时，取样电路取样后送控制保护电路同时发出警报。
2.2总体方案
如下图所示，是本次LED闪光灯电源的电路框图。
本系统核心部分为DC/DC变换器，输入电源一路经过DC/DC变换器升压后进入模式选择模块，用户通过按键控制主控电路切换不同输出模式，选择后电流通过恒流控制电路实现恒流输出，最后输出接入负载，输入电源另一路经过变压后作为辅助电源给整个设计电路供电。主控电路由主控芯片与数模转换电路组成，实现通过软件对硬件电路调控。
2.3方案论证与比较
2.3.1DC/DC 变换器方案论证与比较
根据设计要求，我们需要把3.0V~3.6V 的输入电压转化为10V 的输出电压，因此需要把低电压输入升压成高电压输出。直流电压升压有两种方法，一种是非隔离型DC/DC ，另一种是隔离型DC/AC/DC 。
方案一、采用非隔离型DC/DC 。非隔离型DC/DC 变换器优点是效率高、可输出大电流、静态电流小。非隔离型电路即根据电路形式的不同，可以分为串联开关变换器和并联开关变换器两种基本形式，其中串联开关变换器是降压式DC/DC 变换器，并联开关变换器是升压式DC/DC 变换器。
方案二、采用隔离型DC/AC/DC 。隔离型DC/AC/DC 变换器主要由逆变器、高频变压器和和整流器组成。基本工作原理是输入电压经过逆变器转化为较高频率的交流电压，由高频变压器将高频交流电压转换为所需要的交流电压，最后通过整流得到直流电压。隔离型DC/AC/DC 变换器框图如图2(见附录）所示。
从电路设计程度上来说，方案一主要控制端是一个开关管，外围电路所需元器件较少，设计简单易于实现，方案二电路设计由逆变电路、变压电路、滤波电路等组成，设计较复杂难以实现。方案一中，电路存在输入与输出总有一个公共点，方案二则利用高频变压器将这个公共点隔离，采用方案二设计的电路会比较安全，不过由于我们的输出直流电压都在安全电压范围内，不会对人体造成伤害。所以我们选择方案一作为DC/DC 变换器方案。
2.3.2主控芯片选择方案
方案一、选用STC89C52RC 作为该系统的主控芯片。
方案二、选用STC12C5A60S2单片机作为该系统的主控芯片。
方案一的芯片功耗高、运算速度低、需要外接AD 采样电路才可以对负载端采样，方案二芯片低功耗、高速运算，内置集成ADC ，可直接实现采样，整体性能远高于方案一芯片。所以我们选用方案二。
输入电压3.0~3.6V DC/DC 变换器 主控电路 恒流控制电路 模式选择 负载 辅助电源
2.3.3恒流控制电路方案论证与比较
恒控制电路采用恒流源概念。恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态，从而使得电流趋于恒定，只要能够得到电流，就可以有效形成反馈，从而建立恒流源。一般而言，按照恒流源电路主要组成器件的不同，可分为晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源三种。
方案一、采用一只恒流二极管。优点是电路构造简单，缺点是恒流二极管的恒流特性并不是非常好，电流规格比较少，无法满足设计精度要求。
方案二、采用两只同型号的三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准。这种恒流源简单易行，但是即使是相同型号的三极管其be电压也存在个体差异，因此并不适合精密度的恒流要求。
方案三、采用一个集成运放恒流源，集成运放输出端接一个电阻后接入三极管，但是由于三极管易后产生BC电流分量，因此采用场效应管来避免三极管be 电流分量造成的误差。这种电路可以输出几百mA以上的稳定电流。
方案一、方案二受选用元器件的严格限制，无法满足精度要求。方案三用运放与一个场效应管设计的稳流电路，利用运放的反馈调节功能，使用场效应管代替三极管避免了不必要的be极间电流分量，能够很好地实现稳流功能。因此，我们采用方案三作为本设计稳流控制电路的方案。
2.3.4模式选择方案论证与比较
模式选择模块的设计是为了实现脉动输出，并且使设计的电源能够进行恒流模式与脉动输出模式切换。
方案一、采用555芯片自激振荡产生一个占空比为1/3的脉冲波作为信号源，用来控制DC/DC模块与恒流模块之间开关的通断从而使整个设计具备脉动输出模式。但是555芯片产生的脉冲波频率、占空比不易调控，脉动波频率较高。
方案二、采用AD9850芯片作为信号源，由主控系统芯片发出指令控制AD9850产生满足设计要求的脉冲波。此方案需要给整个系统接入AD9850模块。
方案三、采用主控系统单片机直接输出信号控制开关的导通与闭合，使整个电路具备脉动输出模式，脉冲周期可设定，脉冲个数可设定等功能。该方案程序设定相对简单，与方案二比较减小了功耗。
方案一由于产生的是高频脉冲波，调节电路较为困难，故不采用。方案二AD9850芯片在3.3V供电时功耗155mW，整个模块接入后增大了整个电路的功耗，作为电源设计应尽可能减少电源内部功耗，增加输出效率。方案三由于我们选用STC12C5A60S2单片机做主控芯片，能够通过单片机输出高低电平控制场效应管的通断，避免了前两种设计方案产生的功耗。因此，我们采用方案三作为模式选择方案。
2.4部分硬件电路设计
2.4.1DC/DC 电源变换器
原理如图1（见附录）所示。当开关管导通时，能量从输入电源流入，并储存于电感L 中，由于开关管导通期间正向饱和管压降很小，故这时二极管VD 反偏，负载由滤波电容C 供给能量，将C 中储存的能量释放给负载。当开关管截止时，电感L 中电流不能突变，它所产生的感应电势阻止电流减小，二极管VD 导通，电感中储存的能量以及输入电压通过二极管VD 、给电容C 充电，并供给负载。
在开关管导通的t on 期间，能量储存在电感L 中，在开关管截止的t off 期间，电感L 释放能量，补充在t on 期间电容C 上损失的能量。开关管截止时电感L 上电压跳变的幅值是与占空比有关的，t on 愈长，L 中峰值电流大，储存的磁能愈大。所以，如果在t on 期间储存的能量要在t off 期间释放出来，那么，L 上的电压脉冲必定是比较高的。假定开关管没有损耗，并联变换器电路在输入电压U i 、输入电流I i 下，能在较低的输出电流I 0下，输出较高的电压U 0。
当开关管导通时，忽略管子的导通压降，电感L 上的电压为输入电压U i ，并且电流线性上升，当开关管截止时，则L 中的电流线性下降，而在稳态，t on 期间L 中电流的增量应等于t off 期间电流的减量，则输出电压与输入电压的关系由下式决定。
δ
-=-==+=110i on i off i off off on i U t T T U t T U t t t U U 其中 T
t on =
δ 由式上式可知，当改变占空比δ时，就能获得所需的上升的电压值。由于占空比δ总是小于1，所以，U 0总是大于U i ，。
2.4.2恒流控制电路
我们设计的恒流控制电路由场效应管、集成运放OP07、电压反相器组成。如图3（见附录）所示。场效应管的漏极D 与DC/DC 电压输出端相连，栅极G 与集成运放输出端相连。利用电压反相器使集成运放的四号引脚为负电压，从而保证集成运放能够输出负电压控制场效应管断开。在场效应管源极S 串接一个电压采样电阻将电压反馈到集成运放负向输入端，当输出负载端电流减小时，场效应管源极电位减小，集成运放负向输入端电压减小，使集成运放输入电压增大，输出电压增大，场效应管栅极电压增大，从而使负载端输出电流增大，反之当负载输出端电流增大时，通过电压负反馈，又会使输出电流减小，最终使负载输出端恒流输出。
2.4.3报警电路与保护电路
报警电路如图4（见附录）所示，主控芯片检测到负载两端电压超过限定幅值时，主控芯片控制三极管导通，触发蜂鸣器发出警报。
保护电路如图5（见附录）所示，主控芯片检测到发在两端电压超过幅值时，控制场效应管与继电器同时断开后，DC/DC 转换器输出不能传到恒流控制电路，从而起到保护作用。
2.5程序软件流程图
三、设计实现
1.出现问题：在输出电流200mV 。输出电压10V 时效率达不到80%。
原因：由于在DC/DC 升压电路环节使用的是XL6009升压直流电源变换器芯片，它的频率为400kHz ，输出效率达不到设计要求。
解决办法：更换DC/DC 升压电路环节的升压直流电源变换器芯片为B6285y,该芯片频率高达1.2MHz ，优化电路布局，最后负载输出端效率达到设计要求。
2.出现问题：模式选择部分一开始采用一个场效应管串联接入DC/DC 电路与恒流控制电路之间，接入后可以实现连续/脉动两种输出模式选择，但是连续输出模式的输出效率降低了。 开始 初始化 电流选择 连续/脉动输出模式选择 连续脉冲/脉冲
串输出模式选择
设置脉冲个数 确认输出 结束
周期选择 脉动 连续 脉冲串 否
是
连续脉冲
原因：场效应管串联接入电路产生了功耗，降低了输出效率。
解决办法：利用了继电器的工作特性，电路图如图5（见附录）所示，连续输出模式下，继电器不工作，DC/DC升压输出通过继电器3、4脚进入恒流控制电路；切换模式时主控系统通过三极管控制继电器工作，3、4脚断开，P2.1端口控制场效应管开关实现脉动输出。这样连续输出模式下场效应管不接入电路，不会造成输出效率降低。
3.出现问题：通过两个按键加减进行档位切换时，没有指示部分来判断切换到了哪一个档位。
解决办法：一开始想到是接指示灯，通过指示灯的亮与灭来判断切换到了哪一个档位，但是后来在测量中发现，接上指示灯后整个电源的转换效率变低了，这是因为指示灯产生了功耗。后来，通过增加了按键的个数，每一个按键对应一个档位，在按键旁边贴上档位标签，这样实现指示功能且没有产生额外功耗。
四、测试
1、测试使用仪器和设备
序号名称数量
1 万用表 2
2 电源台 1
3 滑动变阻器 1
4 示波器 1
2、测试方法
（1）电流测试：在电源输出端串接万用表（测电流）与滑动变阻器，将滑动变阻器调至50Ω，选择100mA档输出时，记录测量数值，调节滑动变阻器并观察电流是否变化。同理测试150mA和200mA电流档。
（2）效率测试：在LED闪光灯电源输入端接入电源台并串接一个万用表（测电流），在LED闪光灯电源输出端串接滑动变阻器，将滑动变阻器调至50Ω。计算公式η=P OUT/P in×100%
（3）脉动输出测试：在输出端接入等效电阻，选择脉动输出模式，设定周期并确定输出，将示波器接地端接在输出负端，示波器探头接输出正极，观察示波器正占空比、周期、上升时间、下降时间并记录。
3、测试数据
表格1 电流测量数据
3.0 相对误差 3.6 误差
100 99.98 0.02% 99.99 0.01%
150 149.97 0.03% 150.05 0.05%
200 199.97 0.03% 199.85 0.15%
300 299.89 0.11% 299.78 0.22%
450 449.84 0.16% 449.11 0.89%
600 599.32
0.68% 599.01 0.99%
表格2效率测量数据
输入电压 输入电流 输出电流 等效负载电阻 效率 3.0V 811.37mA 199.97mA 50Ω
82.3% 3.6V 652.67mA 199.85mA 50Ω
85.4% 表格3脉动输出测量数据
周期（ms ） 占空比 占空比误差 间歇电流（uA ） 脉冲上升时间（us ） 脉冲下降时间（us ）
10 33.2 0.13% 712 75 10 30 33.4 0.06% 689 82 7 100 33.1 0.23% 703 83 11
4、测试结果分析
通过对测量结果分析，规定输入电压和输出电压范围内，误差小于2%；输入电流200mA ，输出电压10V 时，效率达到86%；脉动输出模式输出占空比相对误差小于2%；电流峰峰值相对误差小于5%，满足设计各项指标要求。 五、结论
经过本次设计，我们从知道题目后分析讨论形成统一设计思路，确定方案并验证方案可实施性；从电路总体结构框图设计，到局部电路精准实现，将每一部分合理衔接，最终使设计的电路满足设计各项要求。在设计过程中我们发现，由于杜邦线内阻相对较大，使用杜邦线将各部分电路连接后的测试结果输出效率达不到要求，后来我们对电路进行优化，采用雕刻PCB 板的方式将整个电路集成到一块电路板上，这降低了整个电路的功耗，输出效率得到了明显的提升，从而测量电流
值（mA ） 电压（V ） 设定电流（mA)
达到要求。本次竞赛极大的锻炼了我们各方面能力，经一步加强了我们对电源设计的理解，认识到团队合作的重要性，我们以后会继续努力，提升自己的技能与知识水平。
图1 图2 直流电源（电池） 滤波器 高频变压器 整流器 滤波器 负载
图3
图4
图5
图6
电子技术课程设计报告
目录 1. 电子琴 (2) （1.1 ）设计要求 (2) （1.2 ）设计的作用. 目的 (2) （1.3 ）设计的具体实现 (3) （1.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (7) （1.5）附录 (8) （1.6 ）参考文献 (9) （1.7 ）附图 (9) 2. 温度控制电路 (10) 2.1 ）设计要求 (10) （2.2 ）设计的作用. 目的 (10) （2.3 ）设计的具体实现 (10) （2.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等12 （2.5）附录 (12) （2.6 ）参考文献 (13) 3. ...................................................... 信号发生器13 （3.1 ）设计要求 (13) （3.2 ）设计的作用. 目的 (13) （3.3 ）设计的具体实现 (14) （3.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (17) （3.5）附录 (17) （3.6 ）参考文献 (17) 4. ...................................................... 音频放大器18 （4.1 ）设计要求 (18) （4.2 ）设计的作用. 目的 (18) （4.3 ）设计的具体实现 (18) 4.4）心得体会、存在问题和进一步的改进意见等 (21) （4.5） .......................................... 附录21
（4.6 ）参考文献 (21) 简易电子琴设计报告 一.设计要求本设计是基于学校实验室的环境，根据实验室提供的实验条件来完成设计任务，设计一个简易电子琴。 （1）．按下不同琴键即改变RC 值，能发出C 调的八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出。 （2）．选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。（3）．连接安装调试电路。 （4）．写出设计总结报告。 二. 设计的作用、目的 1. 学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维，锻炼学生 自学软件的能力，通过查阅手册和文献资料，培养独立分析问题和解决问题的能 力。 2. 培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科 学态度和勇于探索的创新精神。 3. 通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准 与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
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题目：单片机电子时钟的设计与实现 课程设计的目的和意义 课程设计的目的与意义在于让我们将理论与实践相结合。培养我们综合运用电子课程中的理论知识解决实际性问题的能力。让我们对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立完成某些单片机应用系统的开发和设计打下一个坚实的基础。 课程设计的基本任务 利用89C51单片机最小系统，综合应用单片机定时器、中断、数码显示、键盘输入等知识，设计一款单片机和简单外设控制的电子时钟。 主要功能要求 最基本要求 1)使用MCS-51单片机设计一个时钟。要求具有6位LED显示、3个按键输入。 2)完成硬件实物制作或使用Pruteus仿真（注意位驱动应能提供足够的电流）。 3)6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒(各占用2位)，采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959后又变成000000。 4)使用3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒加到59后再按键即变为00；小时加到23后再按键即变为00。在调校时均不向上一单位进位 (例如分加到59后变为00，但小时不发生改变)。 5) 软件设计必须使用MCS-51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法，也不得使用其他时钟芯片。 6）设计八段数码管显示电路并编写驱动程序，输入并调试拆字程序和数码显示程序。7）掌握硬件和软件联合调试的方法。 8）完成系统硬件电路的设计和制作。 9）完成系统程序的设计。 10）完成整个系统的设计、调试和制作。
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LM324N具有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V,双电源：1.5V-15V,经过试验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建
三角波发生部分： 方案一： 三角波发生器电路按照由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。 方案二： 利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1））*U。选取电容为较常见的47nf , 计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K; 加法器部分
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日 课程设计任务书
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号：
指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日 中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 指导教师：姚爱琴 2017 年月日
目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12) 1 引言 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 2数字电子钟设计方案 2.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般
电子线路CAD实验报告 实验序号:1 实验名称:Altium Designer 基本操作实验日期:15.3.6 专业班级:13电信姓名:陈学颖成绩:__________ 一、实验目的： 了解AD 软件绘图环境，各个功能模块的作用，各个功能模块的作用，设置原理图 图纸环境的方法及元器件放置方法，灵活掌握相关工具和快捷方式的使用。 二、实验内容： 1，熟悉软件的设计环境参数：常规参数、外观参数、透明效果、备份选项、项目面板 设置。 2，学习使用键盘和菜单实现图纸的放大或缩小。 3，创建一个新的PCB 项目，项目名为姓名.PrjPCB。 4，打开一个例子文件，观察统一的设计环境，进行标签的分类。 5，在上述工程中创建新文件，命名为实验1.sch.设置图纸大小为A4,水平放置，工作区颜色为233 号色，边框颜色为63 号色。 6，栅格设置：捕捉栅格为5mil,可视栅格为8mil。 7，字体设置：设置系统字体Tahoma、字号为8，带下划线。 8，标题栏设置：用特殊字符串设置制图者为Motorala、标题为“我的设计”，字体为华文彩云，颜色为221 号色。 9，新建原理图文件，命名为“模板.schdoc”，设计其标题栏，包括班级、姓名、学号。三．实验操作 1.在最上方菜单中选择文件—新建—PCB工程，然后新建一个PCB项目，然后将其保存为陈学颖.PrjPCB。 2.然后在最上方菜单中选择文件—新建—原理图，然后将其命名为实验1.sch。然后在原理图工具区单击鼠标右键，在选项中选择文档选项，将其设置为图纸大小为A4,水平放置，工作区颜色为233 号色，边框颜色为63 号色。同时将捕捉栅格设置为5mil,可视栅格设置为8mil。然后选择“更改系统字体”中设置系统字体为Tahoma、字号为8，带下划线。
大学生电子设计竞赛设 计报告 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
2017年全国大学生电子设计竞赛XXX控制系统（A/B/C题） 2017年8月12日
摘要（小四、宋体，300字以内） 关键词：脉宽；脉冲；数显；电容（小四、宋体）
XXX控制系统（A/B/C题） 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由单片机控制模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1、主控制器件的论证与选择 单片机比较 方案一：采用传统的51系列单片机。 XXXXXX. 方案二：采用以增强型80C51内核的STC系列单片机 XXXXXX 通过比较，我们选择方案二。 方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统 在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬件做随时修改，也易于搭建，但是系统连线较多，不仅相互干扰，使电路杂乱无章，而且系统可靠性低，不适合本系统使用。 方案二：自制单片机印刷电路板 自制印刷电路实现较为困难，实现周期长，此外也会花费较多的时间，影响整体设计进程。不宜采用该方案。 方案三：采用单片机最小系统。 单片机最小系统包含了显示、矩阵键盘、A/D、D/A等模块，能明显减少外围电路的设计，降低系统设计的难度，非常适合本系统的设计。 综合以上三种方案，选择方案三。 2、XXXX的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 方案三：XXX。XXXX 综合以上三种方案，选择方案三。
3、控制系统的论证与选择 方案一：XXX。XXXX 方案二：XXX。XXXX 综合考虑采用XXXXX。 二、系统理论分析与计算 1、XXXX的分析 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 2、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 3、XXXX的计算 （1）XXX XXXX （2）XXX XXXX （3）XXX XXXX 三、电路与程序设计 1、电路的设计 （1）系统总体框图 系统总体框图如图X所示，XXXXXX 图X 系统总体框图
数电实验报告 姓名：侯婉思 专业：通信工程 班级：1111 学号： 指导老师：田丽娜 四人竞赛抢答器实验报告 一．前言 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的高分辨率的4路抢答器。该抢答器为全数字集成电路设计，具有分组数多、分辨率高等优点。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有优先能力,定时及复位功能。主持人通过控制开关使抢答器达到复位的功能。 二．实验目的 1. 学习并掌握抢答器的工作原理及其设计方法 2. 熟悉各个芯片的功能及其各个管脚的接法。 3. 灵活运用学过的知识并将其加以巩固，发散思维，提高学生的动手能力和思维的缜密。 三．设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器。选手抢答时，数码显示选手组号。 2.设计要求： 抢答器的基本功能： 1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管清零）。 3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
一、实验内容： 设计一个数字时钟，显示范围为00：00：00~23：59：59。通过5个开关进行控制，其中开关K1用于切换时间设置（调节时钟）和时钟运行（正常运行）状态；开关K2用于切换修改时、分、秒数值；开关K3用于使相应数值加1调节；开关K4用于减1调节；开关K5用于设定闹钟，闹钟同样可以设定初值，并且设定好后到时间通过蜂鸣器发声作为闹铃。 选做增加项目：还可增加秒表功能（精确到0.01s）或年月日设定功能。 二、实验电路及功能说明 1602显示器电路（不需接线） 电子音响电路 按键说明： 按键键名功能说明 K1 切换键进入设定状态 K2 校时依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒, 年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出 设置状态 K3 加1键调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒, 年,月,日,时间的时,分,秒的数字三、实验程序流程图：
四、实验结果分析 定时程序设计： 单片机的定时功能也是通过计数器的计数来实现的，此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每经过1个机器周期的时间，计数器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶体，则计数频率为1MHz，即每过1us的时间计数器加1。这样可以根据计数值计算出定时时间，也可以根据定时时间的要求计算出计数器的初值。MCS-51单片机的定时器/计数器具有4种工作方式，其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对特殊功能寄存器的编程，可以方便的选择定时器/
计数器两种工作模式和4种工作方式。 定时器/计数器工作在方式0时，为13位的计数器，由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所构成。TLX低5位溢出则向THX进位，THX计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TFX. 当定时器/计数器工作于方式1，为16位的计数器。本设计师单片机多功能定时器，所以MCS-51内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。 实时时钟实现的基本方法： 这次设计通过对单片机的学习、应用，以A T89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它主要通过51单片机综合仿真实验仪实现，通过1602能够准确显示时间，调整时间，它的计时周期为24小时,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。主要实现功能为显示时间，时间校准调时(采用手动按键调时)，闹铃功能（设置定时时间，到点后闹铃发出响声）。通过键盘可以进行校时、定时。闹铃功能使用I/O 口定时翻转电平驱动的无源蜂鸣器。本文主要介绍了工作原理及调试实现。 四个按键K1、K2、K3、K4、一个蜂鸣器。 1602显示时钟、跑表。 时钟的最小计时单位是秒，但使用定时器的方式1，最大的定时时间也只能达到131ms。我们可把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒。而计数20次可以用软件实现。 秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积，计满20次，即得到秒计时。从秒到分，从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。要求每满1秒，则“秒”单元中的内容加1；“秒”单元满60，则“分”单元中的内容加1；“分”单元满60，则“时”单元中的内容加1；“时”单元满24，则将时、分、秒的内容全部清零。 实时时钟程序设计步骤： 先对系统进行初始化，如：LCD1602初始化，DS1302初始化等，然后才能进入主显示模块，即可在LCD1602上看到相应的信息。对于LCD1602的初始化，主要是对开启显示屏，清屏，设置显示初始行等操作。DS1302的初始化主要是先开启写功能，然后写入一个初始值。 本系统采用的是LCD1602液晶显示器，由于其是本身带有驱动模块的液晶屏，所以对于LCD1602操作程序可分为开显示、设置显示初始行、写数据和清屏等部分。LCD1602的写命令程序和写数据程序分别以子程序的形式写在程序里，以便主程序中的调用。 （1）选择工作方式，计算初值； （2）采用中断方式进行溢出次数累计； （3）计时是通过累加和数值比较实现的； （4）时钟显示缓冲区：时钟时间在方位数码管上进行显示，为此在内部RAM中要设置显示缓冲区，共6个地址单元。显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值； （5）主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来； （6）中断服务程序：进行计时操作； （7）加1子程序：用于完成对时、分、秒的加操作，中断服务程序在秒、分、时加1时共有三种条调用加1子程序，包括三项内容：合字、加1并进行十进制调整、分字。 程序说明： 按K1按键进入设定状态 按K2,依次进入闹钟功能是否启用，闹钟时,分秒,年,月,日及时间时,分,秒的设置,直到退出设置状态按K3,调整是否起用闹钟和调节闹钟时,分,秒,年,月,日,时间的时,分,秒的数字 LCD第二排中间显示小喇叭，表示启用闹钟功能，无则禁止闹钟功能（可在调整状态进行设置）正常状态,LCD上排最前面显示自定义字符,LCD下排最前面闪动"_" 设置状态,LCD上排最前面显示"P",下排最前面在设置闹钟时间时显示"alarm_",其它状态显示
电子线路设计与制作 实验报告 班级：电信12305班 指导老师：朱婷 小组成员：张壮安剑锋罗杰杨康熊施任务分工：1.张壮实验报告的撰写 2.安剑锋检查元件及整理 3.罗杰电路的焊接 4.杨康元器件的保管及测试 5.熊施协助电路的焊接 2014年11月14日
项目一：红外线电路设计 一、电路工作原理 常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一直特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的红外线而不会死可见光。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外线接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外线接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外线二极管一般有圆形和方形两种。 二、电路原理图设计
课题名称元件数量备注 红外线发射——接收模拟 电路红外线发射管 1 红外线接收管 1 发光二极管 1 运放uA741 1 20K可调电位器 1 100Ω电阻 1 10kΩ电阻 1 330Ω电阻 1 元件清单表 三、电路设计与调试 （1）各小组从指导老师那里领取元器件，分工检测元器件的性能。（2）依据电路原理图，各小组讨论如何布局，最后确定一最佳方案在洞洞板上搭建红外线发射\接收电路图。 （3）检查电路无误后，从信号发生器送入适应电压。 （4）调节可调电阻R3的阻值，观察发光二极管LED是否出现闪烁现象，如果出现说明有发射和接收，如果没有检查电路。（5）实验完毕，记录结果，并写实验报告。
四、实验注意事项 （1）发光二极管的电流不能天大（小于200mA）；（2）在通电前必须检查电路无误后才可； （3）信号发生器的输出电压峰峰值1.5~2.5V。 项目二：定时电路的设计一、电路原理图与工作原理
设计项目：模拟路灯控制系统 学校：辽宁工程技术大学电气与控制工程学院参赛人员：高庆 吴琨 王立强
目录 第一章前言 1 第二章方案论证与论证 2 一系统结构综述 4 二系统结构示意图 5 第三章硬件设计 5 一89C52单片机简述 6 二电源模块设计7 三恒流源电路设计7 四案件及显示模块7 五时钟电路设计8 六光电对射传感器模块设计 8 七比较电路模块设计9 八DA转换模块设计10 九交通状况检测模块设计10 十路灯故障检测及报警模块设计 10 第四章系统软件设计 一系统软件设计综述11 二各模块软件部分分述 12 14 15 第七章参考文献16
模拟路灯控制系统(I题) 【高职高专组】 摘要： 本文介绍了基于STC89C52单片机的模拟路灯控制系统的设计和实现过程，通过交通情况自动调节检测，路灯故障检测及报警检测，环境明暗变化检测，定时开关模块的设计控制以实现题目要求。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍系统的硬件及软件设计部分。 采用的技术主要有： （1）通过软件编程控制定时开关灯时间，报警检测; （2）光电传感器的有效应用; （3）LM311比较器的有效应用； （4）新型时钟芯片DS12C877的有效应用。 关键词： 80C52单片机，光电传感器，路灯控制，亮度调节 Abstract: This paper introduces the STC89C52 based on single-chip microcomputer simulation street lamp control system design and realization process, through the traffic situation automatic adjustment test, street lamp fault detection and alarm test, light and shade environment change detection, timer switch module design in order to achieve the topic request. The whole system of the circuit structure simple, reliable performance is high. The test results meet the requirement, the paper introduces the hardware and software of the system design part. The technique to be used mainly has: 1. Through software programming control timing open to turn off the lights time, alarm detection; 2. Effective application of the photoelectric sensor; 3. LM393 comparator effective application; 4. New clock chip DS12C877 effective application. Key words: 80 C52, photoelectric sensor, street lamp control, brightness to adjust
2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】
微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图
1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。
电子课程设计 题目:数字时钟
数字时钟设计实验报告 一、设计要求: 设计一个24小时制的数字时钟。 要求:计时、显示精度到秒;有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥:增加闹钟功能。 二、设计方案: 由秒时钟信号发生器、计时电路与校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器与分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时与分计时;24进制计数器完成时计时;采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图: 图一 数字时钟电路框图 四、电路原理图: (一)秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器就是数字电子钟的核心部分,它的精度与稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ? 振荡器: 通常用555定时器与RC 构成的多谐振荡器,经过调整输出1000Hz 脉冲。 ? 分频器: 分频器功能主要有两个,一就是产生标准秒脉冲信号,一就是提供功能 扩展电路所需要的信号,选用三片74LS290进行级联,因为每片为1/10分频器,三片级联好获得1Hz 标准秒脉冲。其电路图如下: 译码器 译码器 译码器 时计数器 (24进制) 分计数器 (60进制) 秒计数器 (60进制) 校 时 电 路 秒信号发生器
图二秒脉冲信号发生器 (二)秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器,小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一,十位部分为逢六进一,从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计:利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位,连在十位部计数器脉冲输入端CP,从而实现10进制计数与进位功能。利用74LS161与74LS11设计6进制计数器显示秒的十位 ,当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端,同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下: 图三60进制--秒计数电路 ?60进制——分计数电路 分的个位部分为逢十进一,十位部分为逢六进一,从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计:来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1,利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0
LC与晶体振荡器 实验报告 班别：信息xxx班 组员： 指导老师：xxx
一、实验目的 1）、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。 2）、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。 3）、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。 4）、比较LC 与晶体振荡器的频率稳定度。 二、实验预习要求 实验前，预习教材：“电子线路非线性部分”第3章：正弦波振荡器；“高频电子线路”第四章：正弦波振荡器的有关章节。 三、实验原理说明 三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器），其交流等效电路如图1-1。 1、起振条件 1）、相位平衡条件：X ce 和X be 必 需为同性质的电抗，X cb 必需为异性质 的电抗，且它们之间满足下列关系： 2）、幅度起振条件： 图1-1 三点式振荡器 式中：q m ——晶体管的跨导， F U ——反馈系数， A U ——放大器的增益， LC X X X X Xc o C L ce be 1 |||| )(= -=+-=ω，即)(Au 1 * 'ie L oe m q q q Fu q ++ >
q ie——晶体管的输入电导， q oe——晶体管的输出电导， q'L——晶体管的等效负载电导， F U一般在0.1~0.5之间取值。 2、电容三点式振荡器 1）、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器 图1-2是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容C i和输出电容Co对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。 L1L1 （a）考毕兹振荡器（b）交流等效电路 图1-2 考毕兹振荡器 2）、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器 电路如图1-3所示，其特点是在L支路中串入一个可调的小电容C3，并加大C1和C2的容量，振荡频率主要由C3和L决定。C1和C2主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了C i和C o对频率稳定度的影响，且使频率可调。
数字时钟设计实验报告
电子课程设计题目：数字时钟
数字时钟设计实验报告一、设计要求： 设计一个24小时制的数字时钟。 要求：计时、显示精度到秒；有校时功能。采用中小规模集成电路设计。 发挥：增加闹钟功能。 二、设计方案： 由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成电路。 秒时钟信号发生器可由振荡器和分频器构成。 计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；采用译码器将计数器的输出译码后送七段数码管显示。 校时电路采用开关控制时、分、秒计数器的时钟信号为校时脉冲以完成校时。 三、电路框图：
图一 数字时钟电路框图 四、电路原理图： （一）秒脉冲信号发生器 秒脉冲信号发生器是数字电子钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量。由振荡器与分频器组合产生秒脉冲信号。 ? 振荡器: 通常用555定时器与RC 构成的多谐振荡器，经过调整输出1000Hz 脉冲。 ? 分频器: 分频器功能主要有两个，一是产生标准秒脉冲信号，一是提供功能 扩展电路所需要的信号，选用三片74LS290进行级联，因为每片为1/10分频器，三片级联好获得1Hz 标准秒脉冲。其电路图如下： 图二 秒脉冲信号发生器 译译译时计 分计秒计 校 时 电 路 秒信号发生器
（二）秒、分、时计时器电路设计 秒、分计数器为60进制计数器，小时计数器为24进制计数器。 ?60进制——秒计数器 秒的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给分的个位。其电路图如下： 图三60进制--秒计数电路 ?60进制——分计数电路 分的个位部分为逢十进一，十位部分为逢六进一，从而共同完成60进制计数器。当计数到59时清零并重新开始计数。秒的个位部分的设计：来自秒计数电路的进位脉冲使分的个位加1，利用十进制计数器CD40110设计10进制计数器显示秒的个位。个位计数器由0增加到9时产生进位，连在十位部计数器脉冲输入端CP，从而实现10进制计数和进位功能。利用74LS161和74LS11设计6进制计数器显示秒的十位，当十位计数器由0增加到5时利用74LS11与门产生一个高电平接到个位、十位的CD40110的清零端，同时产生一个脉冲给时的个位。其电路图如下：