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江西省十七届大学生电子设计制作赛总结一 江西省大学生电子设计制作赛赛场规则1学生入座后,先用万用表检测自已的电烙铁,是否有短路?并测试工作台电插板的电源是否正常?若有人为造成赛场停电,以0分论处。2认真查看无器件清单与实物,元器件经竟赛委员会检测与清点,且大小器件数量达70余件(只)之多;足够参赛者选用,也必须在清单所属元件中选用。3为了节约时间,在竟赛过程中不予“补发”、“调换”、元器件。在制作中,若确实器材不够(此总及少),可由参赛者报告监考人员后,自行到供应处购买。4竟赛时间为七个小时,封闭式进行,不许相互商讨,要求独立完成。5交作业时,务必将作业,参赛证及多余的器材一并装入塑料袋内,然后封好塑料袋口。6参赛者不许在参赛作品及设计报告上暴露自己姓名及本校校名,否则以0分论处。7为了维护赛场纪律,赛场内外有竟赛监督员巡视。 请在背面画图、电路方框图、电路原理图、简要工作原理 二 引言1江西省电子电脑大赛是由省教育厅、团省委主办,电子大赛是提供,电子爱好者的成长之路,我自从参加了电子大赛让我认识到电子的广阔,电子大赛是以理论和实践相结合,从原理到设计,让你成为未来的电子工程师,给社会培养优秀电子人才。2江西省第十七届大学生设计制作赛赛题如下现提供一批器材,请在其中选择适当的元器件,设计制作一个至少有三级变速的简单的电扇调速器,其要求是当分别数显0、1、2三个数字时,电扇相应处在失电、强电(市电电压)、弱电(小于市电电压)三档级的供电状态。由于不可能给每位参赛者提供一台电扇,只好给各位提供220伏交流40瓦的白炽灯泡及其塑壳灯头一套(供电导线从提供给作品用的电源线上剪下一段即可)。用白炽灯泡的熄、亮、暗代替电扇的失电、强电、弱电的三种状态便成为调光(调速)器要求该调光(调速)器有如下功能;白天,手动(自动控制失效)控制灯泡的供电,即每当用手按一次调光(调速)器的按键时,显示数码变动一字,对应的灯泡(或电扇)供电变化一档。晚上,自动(手动失效)控制灯泡的供电,即当调光(调速)器得电后,自行数显“012”循环往复显示的同时,对应有灯泡“失电(灯泡失亮)强电(灯光正常亮度)弱电(灯光暗淡)” 循环往复的过程,可形成“自然风“的模式。电路元件(NE555、CD4011、LM324、9013、可调电阻、晶闸管、带锁按键、继电器、保险丝、阻容件、变压器、焊锡、烙铁芯等-)三 赛题分析1 按赛题要求,白天不工作,只有用手按开关才会调光,晚上自动调光,开始从失电到强电然后到弱电,循环反复,用光控和手动去控制NE555振荡器,当NE555第4脚为高电位时,电路才会工作.按照电路要求,画出电路波形图如图(1)所示. 图1 电路波形图通过电路工作图形画出电路方框图,如图2所示. 图2 电路方框图四 赛题设计将电路分成六大模块设计,电源电路、译码驱动显示电路设计、计数编码电路、手控和光控电路、计数脉冲发生器、。电路分析如下(一) 单元电路分析 1电源电路设计市电电压通过保险丝,采用变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7809稳压输出、利用红色发光二极管指示电源电路工作状态,电路原理如图3所示。220V市点经过变压器降压,二极管路桥式整流,C4用于滤除由市电引入的高频干扰,用瓷片电容104,电容C2滤波后送入LM7809第1脚,第2脚接地,第3脚输出稳定的电压,电压为9V。C6滤除高频干扰,C3滤波得到稳定9V电压,给电路工作,红色发出二极管是电源指示灯,R11是发光二极管的限流电阻,阻值的范围是(5101K)发光二极管的正常工作电流为10mA,如果发现发光二极管不亮,那说明你的电路有故障,你要看一下保险丝有没有坏,如果没有就检查桥式整流,检查是二极管有没有接反,重主要的是LM7809的管脚有没有接反,限流电阻也不能过大,过大发光二极管也不会亮,检修时最好用万用表,用电压法检测,这样就会很快的找到故障。图3 电源电路2译码驱动显示电路设计CD4511是一块含BCD七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路,其引脚见图4。CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端,在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码;译码输出端分别是“a-b-c-d-e-f-g”,其输出端接数码管显示,数码管每段的工作电流为10mA左右,所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻,计算方法为:(9-2)V10mA700;由于大赛没有700左右电阻,我们可以选用(5101K)的电阻,第3脚为测试端(LT),当LT为“0”时,输出为“8”,此端可以用来在制作时测试数码管的好坏和显示故障,第4脚为消隐端(BI)当BI为“0”时,输出全为“0”显然还可以清除锁存器内的数值。第五脚为锁存允许端(LE),第16脚接电源正极,第8脚接电源负极,根据CD4511的真值表可知,LT、BI、VCC本电路接高电;LE为锁存端,高电平锁存,本电路接低电平。电路如图5所示。 3计数编码电路按题目要求循环显示“0-1-2”,而计数器CD4017是5位Johson计数器,具有10个译码输出端,需要通过IN4148编码输出,其编码电路如图6所示。当CD4017的3脚输出“1”时,通过二极管编码输出的8421BCD码为0;当2脚输出“1”时,通过二极管编码输出的8421BCD码为1;当4脚输出“1”时,通过二极管编码输出的8421BCD码为2;当7脚输出“1”时,对计数器的复位端(15脚,高电平复位)进行复位,计数器重新开始计数;C1为复位电容,同样也可以对计数器的15脚进行复位;CP、CR、INH输入端,时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。计数/编码电路见图6。 4手控和光控电路LM358双运放比较器,通过R1、R3、R5、R6开关组成一个运放比较器,LM358第2脚反相输入端,第3脚为同相输入端,R5和R6是组成分压电阻,R1光敏电阻常光照时电阻10K左右, 没有光照时几兆,当晚上时电阻很大,这时3脚电压比2脚高,LM358第1脚输出为高电平到了白天,光敏电阻阻值10K左右,第2脚电压是9/2=4.5V,当白天1脚输出为高电平时2脚相当于接地,R5被短路,可以调节R3的大小就可以改变3脚电压触摸开关和R5并联,当按下开关时,此时3脚电压高于2脚电压,1脚输出为1,工作指示灯亮,电路如图7所示。5计数脉冲发生器NE555在电路中是最常见,NE555(内部有分压器比较器RS触发器输出极,放电开关构成)可以组成很多种电路,用途广阔,在这个电路是多谐振荡器,它电路简单、性能稳定,波形标准,CP输出可以驱动继电器,其最大振荡周期T为;T=0.69(R4+R8)C1 =0.69(50 000+10 000) 0.00001F =0.3519SNE555电源电压与静态电流,NE555电路 使用电源电压为4.5V16V,当电压为15V时,静态电流约为10mA;它1脚为公共地端GID,2脚为同相输入端TR,3脚为输出端U0,4脚为总复位端MR,5脚为控制端UC,6脚为阀值输入端TH,7脚为放电端DIS,8脚为电源正极端USS.如果要改变振荡频率,可调节电位器R4, NE555第4脚接信号控制端,当4脚为低电平,电路不能工作,当4脚为高电平时,电路开始工作.用黄色发光二极管指示信号工作状态,电路如图8所示.6 97A6调光电路双向晶闸管旧称可按硅,相当于两个单向晶闸管的反极并联而成,97A6晶闸管,最大电流可以达到1A,输出 功率为60W,双向晶闸管的结构如图所示(A) (B)所示为小功率塑封晶闸管的外形,(B)所示,其外形有平板型、螺栓型、塑封管多种。晶闸管有三个极,第一个电极T1,第二个电极T2,控制极G,对晶闸管来说,无所谓阳极和阴极,任何一个主电极,对一个管子是阳极,对另一个管就是阴极,反过来也一样,双向晶闸管触发方式有两种,一种是调节电压、电流,另一种是用双向触发二极管。质量的判别,在识别G、T1的过程中也就检查了双向晶闸管的触发能力,如果无论怎样对T1极,G极的假设,都不能使双向晶闸管触发导通。则被测可能已损坏。在电路中R1、R2,发光二极管,组成调光电路,如果要调节灯泡亮度就可以调节R2,B1为高电平时,灯泡微亮,B2为高电平时,灯泡最亮,调节发光二极管的亮度,来改变光敏电阻的大小,来控制灯泡的亮灭。因为97A6工作在220V中,如果共地,整个电路板带电,为了安全起见,本电路通过光耦合,这样整个电路板就不会带电,但是97A6工作在市电电压中,所以要在制作过程中特别要小心,最好用黑胶布包好焊点和220V电压处。(二) 整体电路设计单元电路设计完后,可以通过方框图和电路逻辑关系,把所有单元电路组合起来,这样就是一个完整电路图,在组合过程中各单元电路确定以后,还要认真仔细的考虑他们的结构是否完整,电路要有防干扰,稳定性好,时序配合,相互匹配,等问题,本电路整体电路原理图达到了很高的要求,电路工作使用正常,如图10所示:五电路制作与调试比赛时间为7个小时,用两个小时的时间把题目设计好,然后画好方框图、原理图、连线图,画图时一定要注意用铅笔和尺子画图,画图一定要整齐,美观,还有5个小时,用半个小时排版,排版主要是让电路结构合理,元件整齐,也会减少跳线,这样就会减少焊接时间。在制作过程中,焊接是一项最重要的工序,它不但要求将元件焊在电路板上,而且要求焊点无虚焊,焊接可靠,焊锡适当、焊点表面无裂纹、无针孔夹渣、外表具有金属光泽,表面平整成半弓形下凹,焊料与焊件交界处平滑过度,外形以焊点为中心,均匀、成裙形拉开。确保良好的导电性能。控制焊接时间,能快就快,烙铁头应修整窄一些使焊一个点时不会碰到相邻的焊接点,焊接时间在保证润湿的情况下,尽可能短,尤其是CMOS集成电路,更能掌握好焊接时间,一般时间不能超过3秒。整个电位制作顺序是电源部分数码显示部分编码部分计数部分NE555多谐振荡器部分手控和光控电路部分调光电路部分.每做一个单元电路,都必须通电检修,电路工作正常再做下一个部分,不要全部一起做,如果出现故障既浪费时间,所以在制作过程中要一步一步往下做,这样成功率就很高,最主要认识芯片牌子,现在有很多种芯片牌子不同,芯片参数不同,它对CP脉冲很严格,还有复位电容,最好使用0.1uF电容。电路整体调试,这也是一个重要环节,我们可以通过制作顺序一步一步往下调整,电源电路是用了LM7809,用万用表检测是否有9V电压,特别是光控电路,调节要稳定,最重要调光电路,因为用市电电压供电,在制作过程中,要注意安全,如果电路共地,那整个电路板带电,为了安全起见最好不要共地,我们可以通其它电路控制,这样就可以达到稳定性好、安全性强等特点
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