電子關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)報(bào)告
在人們越來越注重自身素養(yǎng)的今天，報(bào)告的適用范圍越來越廣泛，不同的報(bào)告內(nèi)容同樣也是不同的'。相信許多人會(huì)覺得報(bào)告很難寫吧，下面是小編為大家整理的電子關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)報(bào)告，僅供參考，大家一起來看看吧。
實(shí)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容和要求
實(shí)習(xí)目標(biāo)
此次實(shí)習(xí)目標(biāo)在于掌握數(shù)字電容測試儀設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試方法。在日常電路工程或是電路試驗(yàn)中，電容是一個(gè)最常見元器件，實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)電容電容值正確度要求也是很高。不過因?yàn)殡娙荼旧硖卣鳑Q定了電容和電阻測量是不一樣，電容測量相對(duì)于電阻測量復(fù)雜，正確度不高。所以我們意在設(shè)計(jì)一個(gè)能夠測量電容大小電路，而且采取七段數(shù)碼管直接在屏幕上顯示電容大小，方便在以后試驗(yàn)中對(duì)電容使用。
實(shí)習(xí)內(nèi)容
1.2.1設(shè)計(jì)說明：
框圖中外接電容是定時(shí)電路中一部分。當(dāng)外接電容容量不一樣時(shí)，和定時(shí)電路所對(duì)應(yīng)時(shí)間也有所不一樣，即C=f(t)，而時(shí)間和脈沖數(shù)目成正比，脈沖數(shù)目能夠經(jīng)過計(jì)數(shù)譯碼取得。
定時(shí)電路
定時(shí)電路
多諧振蕩器
計(jì)數(shù)器
譯碼器
數(shù)碼顯示器
微分電路
自動(dòng)調(diào)零
外接電容
圖1 電容測量儀原理框圖
1.2.2設(shè)計(jì)要求：
1.2.2.1基礎(chǔ)部分
(1)被測電容容量在0.01μF至100μF范圍內(nèi)
(2)設(shè)計(jì)兩個(gè)測量量程
(3)用3為數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，測量誤差小于20%
1.2.2.2發(fā)揮部分
(1)最少設(shè)計(jì)兩個(gè)以上測量量程，使被測電容容量擴(kuò)大到100PF至100μF范圍內(nèi)。
(2)測量誤差小于10%。
1.3實(shí)習(xí)要求
�。�1）畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說明數(shù)字式電容測量儀由哪些相對(duì)獨(dú)立功效模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間相互聯(lián)絡(luò)，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑、方向和頻率改變。并以文字對(duì)原理作輔助說明。
�。�2）設(shè)計(jì)各個(gè)功效模塊電路圖，加上原理說明。
�。�3）選擇適宜元器件，在仿真軟件上連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試各個(gè)功效模塊電路。在連接驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇適宜輸入信號(hào)和輸出方法，在充足電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方法要便于電路仿真、調(diào)試和故障排除。
�。�4）在驗(yàn)證各個(gè)功效模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試。
�。�5）自行接線驗(yàn)證、仿真、調(diào)試，并能檢驗(yàn)和發(fā)覺問題，依據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問題所在，加以處理。學(xué)生要處理問題包含元器件選擇、連接和整體設(shè)計(jì)引發(fā)問題。
設(shè)計(jì)原理及軟件介紹
設(shè)計(jì)原理
定時(shí)電路
定時(shí)電路
多諧振蕩器
計(jì)數(shù)器
譯碼器
數(shù)碼顯示器
微分電路
自動(dòng)調(diào)零
外接電容
圖2電容測量儀原理圖圖框圖
多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖波和定時(shí)電報(bào)和微分電路產(chǎn)生信號(hào)相和后送入計(jì)數(shù)器，然后經(jīng)過譯碼器連接數(shù)碼顯示器，對(duì)電容大小進(jìn)行顯示。
Multisim軟件介紹
Multisim是美國國家儀器（NI）推出以Windows為基礎(chǔ)仿真工具，適適用于板級(jí)模擬/數(shù)字電路板設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方法，含有豐富仿真分析能力。
工程師們能夠使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真復(fù)雜內(nèi)容，這么工程師無需知道深入SPICE技術(shù)就能夠很快地進(jìn)行捕捉、仿真和分析新設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。經(jīng)過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者能夠完成從理論到原理圖捕捉和仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這么一個(gè)完整綜合設(shè)計(jì)步驟。
設(shè)計(jì)步驟和過程
3.1多諧振蕩器電路
由555定時(shí)器組成多諧振蕩器來產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖，電路和輸出脈沖圖
圖3多諧振蕩器電路圖
圖4 輸出信號(hào)波形
在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖。此電路中用來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)（圖所表示）。周而復(fù)始，形成振蕩。其振蕩周期和電容充放電時(shí)間相關(guān)，充電時(shí)間為：T1=（R4+R5）Cln2,，放電時(shí)間為T2=R5Cln2,則時(shí)鐘信號(hào)一個(gè)周期為T=T1+T2=(R4+2R5)Cln2。
經(jīng)過上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出u=1電容放電時(shí)，u=0，電容不停地進(jìn)行充、放電，輸出端便取得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问诫娔堋?/p>
3.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路
由555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。2端作為觸發(fā)信號(hào)輸入端，由U1產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)來提供。
圖5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖
圖6 輸出信號(hào)波形
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不一樣工作狀態(tài)。當(dāng)被測電容Cx接到電路中以后，只要按一下開關(guān)S，電源電壓Vcc?經(jīng)微分電路C1、R1和反向器，送給555定時(shí)器低電平觸發(fā)端2一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀悍�(wěn)態(tài)，其輸出端3由低電平變?yōu)楦唠娖剑摳唠娖娇刂坪烷T使時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)過，送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)．暫穩(wěn)態(tài)脈沖寬度為Tx=1.1RCx．然后單穩(wěn)態(tài)電路又回到穩(wěn)態(tài)。輸出脈沖寬度tw等于暫穩(wěn)態(tài)連續(xù)時(shí)間，而暫穩(wěn)態(tài)連續(xù)時(shí)間取決于外接電阻R和電容C大小。即：tw=R2xC2xLn2=1.1R2xC2。
3.3計(jì)數(shù)和顯示電路
圖7 計(jì)數(shù)和顯示模塊電路
計(jì)數(shù)電路采取74LS160作為計(jì)數(shù)器。74LS160是集成同時(shí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器含有同時(shí)預(yù)置、異步清零、計(jì)數(shù)和保持四種功效有進(jìn)位信號(hào)輸出端，可串接計(jì)數(shù)使用。
三位顯示控制模塊由三個(gè)芯片級(jí)聯(lián)組成。顯示部分電路中顯示器用是DCD-HEX-BLUE顯示器。
3.4總電路圖
圖8 總電路圖
總電路圖包含多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，計(jì)數(shù)器，譯碼器等模塊，能夠成功仿真電容測量儀功效。
仿真和運(yùn)行結(jié)果
電路調(diào)試
電路連接完成后打開仿真開關(guān)，首先觀察顯示模塊是否能夠顯示數(shù)值，若沒有示數(shù)顯示，則使用Multisim 13.0中示波器逐一檢驗(yàn)各個(gè)模塊信號(hào)輸出波形，找出出現(xiàn)問題模塊依據(jù)設(shè)計(jì)原理判定是連接故障還是原理故障，并加以排除。
圖9示波器檢測輸出波形
若顯示器上顯示數(shù)值，觀察是否符合設(shè)計(jì)要求，若不符合設(shè)計(jì)要求，觀察是否是電容測量量程選擇出現(xiàn)錯(cuò)誤，改變電容測量量程選擇開關(guān)重新進(jìn)行仿真，觀察結(jié)果。若量程開關(guān)選擇正確，則可合適改變電路中原件參數(shù)值，進(jìn)行不停調(diào)試，直抵達(dá)成預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。
圖10量程選擇開關(guān)
結(jié)果及分析
4.2.1小量程仿真結(jié)果
圖11小量程測量
電容大小在0.01uF~1uF時(shí)單刀雙擲開關(guān)置于180KΩ，圖所表示電容大小為0.13uF，結(jié)果顯示為0.14uF，誤差<5%，符合設(shè)計(jì)要求。
4.2.2大量程仿真結(jié)果
圖12大量程測量
電容大小在1uF~100 uF時(shí)單刀雙擲開關(guān)置于1.8KΩ，圖所表示電容大小為73uF，結(jié)果顯示為72uF，誤差<5%，符合設(shè)計(jì)要求
結(jié)論.
5.1設(shè)計(jì)過程中碰到困難及處理措施
在電路調(diào)試過程中發(fā)覺多諧振蕩器沒有產(chǎn)生輸出信號(hào)，示波器輸出信號(hào)一直顯示低電平。將多諧振蕩器電路單獨(dú)建立一個(gè)設(shè)計(jì)圖紙，逐一原件去查找出現(xiàn)故障原因，發(fā)覺故障是因?yàn)橛幸桓鶎?dǎo)線沒有連接電源所致，立即對(duì)電路進(jìn)行修改，完成調(diào)試過程。
把全部模塊全部連接起來以后，運(yùn)行該數(shù)字電容測試儀時(shí)，顯示器上一開始一直顯示是111，每次測試時(shí)候全部是從111這個(gè)數(shù)值基礎(chǔ)上開始累加。以后經(jīng)過我們對(duì)電路研究，發(fā)覺沒有設(shè)計(jì)調(diào)零電路，所以我們在電路圖上設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)調(diào)零電路，這么，從111開始計(jì)數(shù)問題就處理了。
5.2結(jié)論
在兩個(gè)星期電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)習(xí)以后，我對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常方法和步驟有了深入了解，我不僅感到了自己實(shí)際動(dòng)手能力有所提升，更關(guān)鍵是經(jīng)過對(duì)設(shè)計(jì)過程了解，深入激發(fā)了我對(duì)專業(yè)知識(shí)愛好，并為以后能夠結(jié)合實(shí)際存在問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行更深入學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。這次數(shù)字電容測試儀設(shè)計(jì)使我把學(xué)到由555定時(shí)器組成多諧振蕩器和單穩(wěn)觸發(fā)器，74LS160十進(jìn)制加法器和LED數(shù)碼管全部利用到了電路中，從而加深拉了我對(duì)這些知識(shí)了解和利用，使我受益匪淺。經(jīng)過這次實(shí)習(xí)，使我認(rèn)識(shí)到了自己要學(xué)習(xí)還有很多�？偠灾�，很感謝學(xué)校給我們這次實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。課程實(shí)習(xí)不僅鍛煉了我們動(dòng)手能力還讓我們對(duì)自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)有了更深了解。在此期間，在老師身上我也學(xué)得到很多實(shí)用知識(shí)，在此表示對(duì)我們指導(dǎo)老師感謝。還有我們同組幫助過我同學(xué)也表示感謝。
參考文件
[1]. 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 童詩白主編高教出版社
[2]. 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》閻石主編高教出版社
[3]. 《電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn)－電子電路試驗(yàn).設(shè)計(jì).仿真》陳大欽主編華科出版社
[4]. 《電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)》高吉祥主編國防科技大學(xué)出版社
[5]. 《電子測試技術(shù)》金唯香、謝玉梅主編湖南大學(xué)出版社
附錄A數(shù)字式電容測量儀電路圖
附錄B數(shù)字式電容測量儀元器件清單
名稱
型號(hào)
數(shù)量
計(jì)數(shù)器芯片
74LS160
3
顯示器
DCD_HEX_DIG_BLUE
3
555定時(shí)器
555_VIRTUAL
2
一般電容
0.01uF
2
一般電容
0.1uF
1
一般電容
1uF
1
一般電阻
1kΩ
1
一般電阻
1.8kΩ
1
一般電阻
5kΩ
1
一般電阻
10kΩ
1
一般電阻
12kΩ
1
一般電阻
180kΩ
1
單刀單擲開關(guān)
1
單刀雙擲開關(guān)
1
雙輸入和門
74LS08
1
單輸入非門
74LS04
1
穩(wěn)壓二極管
10BQ015
2
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