电子系统设计实验大纲.doc

信息系
电子系统设计（课程）实验教学大纲

一、 课程中文名称(课程英文名称)：电子系统设计(Electronices system design)
二、 课程编码：3010212950
三、 课程目标和基本要求：
通过《电子系统设计》实验,使学生加深对电子系统的设计的基本方法和基础理论的理解，能够利用模拟电子技术、数字电子技术以及单片机原理及应用等课程的知识，通过电子技术等方面的基本方法和基本技能的训练,在本课程的指导下，设计一些简单综合性电子系统，为培养学生的创新、创业能力打下坚实的基础。
每三个学生合作，选择一个课题，根据题目要求，三人依据个人特长进行工作分工，每人完成相应课题内容，通过学生的课内、课外学习以及实际实验操作，最后通过各部分的级联和三人协作，完成综合课题任务。
四、 课程总学时： 66 学时(严格按教学计划时数)[理论： 48 学时；实验： 18 学时]
五、 课程总学分: 3.5 学分(严格按教学计划学分)
六、 适用专业和年级：电子信息工程2008级（必修）、通信工程2008级（选修）
七、 实验项目汇总表：
序号　
实验编号
实验名称
时数
实验类别
实验类型
实验要求
每组人数
实验一
301021295001
单元设计1
3
专业
综合性
必修或选修
1
实验二
301021295002
单元设计2
3
专业
综合性
必修或选修
1
实验三
301021295003
单元设计3
3
专业
综合性
必修或选修
1
实验四
301021295004
单元设计4
3
专业
综合性
必修或选修
1
实验五
301021295005
系统调试
3
专业
综合性
必修或选修
1
实验六
301021295006
系统测试
3
专业
综合性
必修或选修
1

八、 大纲内容：
本课程实践内容按层次共包含21个项目，每个项目共计18学时，分解为6个单元，每个单元实验3学时，通过20个单元实验完成项目的任务要求。
实验项目一 数字电子秤

[实验内容和要求]
设计制作一个数字电子秤，具体要求为：
1、称重范围0~10Kg，精度优于1%；
2、能够实时显示重量，能够输入单价，并计算出价格；
3、能够设置超重门限，并对超重进行报警。
[实验任务分解]
1、压力传感电路；
2、信号放大电路（普通放大器方案和仪表放大器方案）；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目二 数控直流稳压源

[实验内容和要求]
利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控直流稳压电源，要求：
1、输出电压：2~15V，步进0.1V，纹波≤10mV；
2、输出电流：0.5A；
3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进。
[实验任务分解]
1、基本稳压电源电路；
2、稳压电源程控电路；
3、单片机程序设计；
4、单片机主控电路；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目三 简易电子琴

[实验内容和要求]
设计制作一个以单片机为主控制器的简易电子琴，对键盘输入的乐音并根据按键时间的长短进行播放。具体要求如下：
1、电子琴最大不失真输出功率大于5W;负载电阻4Ω或8Ω；
2、设计一个拨键开关，使电子琴具有弹奏和固定音乐播放两种功能；
3、可弹奏的按键至少8个，定义为中音1、2、3、4、5、6、7和高音1。
[实验任务分解]
1、按键检测电路；
2、功率放大电路；
3、各音的单音产生程序设计；
4、主控部分及程序设计；
5、系统调试；
6、系统测试。

实验项目四 基于数字温度传感器的水温控制系统

[实验内容和要求]
设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，保持水温温度基本不变。
1、温度检测范围0~1000C，设定温度范围40~900C，最小区分度为10C，标定温度小于或等于10C；
2、环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差小于或等于10C；
3、三位数码管显示水温。
[实验任务分解]
1、数字温度传感电路；
2、温度测量及程序设计；
3、温度控制电路；
4、温度控制算法及程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目五 自动寻迹小车系统设计

[实验内容和要求]
设计制作一个自动寻迹小车模拟系统，具体要求为：
1、五对发光、光电二极管用于寻迹，轨迹为黑色电工胶布，背景为白色复印纸，车宽为15cm，路宽20cm，允许汽车偏离轨迹半个车身以内；
2、一只直流电机作为汽车驱动电机，可分为3个状态：停止、高速、低速；
3、三只发光二极管模拟显示汽车寻迹状态：居中、偏左、偏右；
4、能够识别横向起跑线，并在3S后自动启动；
5、能够识别横向停止线，并迅速停车。
[实验任务分解]
1、寻迹单元电路；
2、电机驱动、寻迹状态显示；
3、主控电路、起跑线、停止线识别；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目六 程控增益放大器

[实验内容和要求]
设计并制作一个程控增益放大器，要求：
1、输入阻抗大于等于1K，单端输入单端输出，放大器负载电阻600欧；
2、10KHZ~1MHZ频带内增益起伏小于等于1dB；
3、最大增益大于等于40 dB，增益调节范围：10~40 dB，增益6级可调，步进6 dB；
4、能够实时测量和显示交流信号输出电压。
[实验任务分解]
1、前置放大电路；
2、程控放大电路（通用运放方案和专用运放方案）；
3、有效值测量电路；
4、控制及测量程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目七 交直流电流测量及语音播报系统

[实验内容和要求]
设计制作一个交直流电流测量及语音播报系统，能够对交直流电流信号进行精确测量，具体要求为：
1、直流电流测量范围：0~500mA, 分为0~100mA、100mA~500mA两档，测量精度为1%，自动量程转换；
2、工频交流电流测量范围：0~5A，测量精度为1%；
3、除显示电流数值、单位外，还要显示交直流的状态；
4、测量结果可以语音的形式播放出来。
[实验任务分解]
1、直流电压测量电路，交流电压有效值测量电路；
2、语音播报电路；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目八 基于热敏电阻的数字温度计

[实验内容和要求]
设计制作一个基于热敏电阻的数字温度计，能够对0~100℃的温度进行精确测量，具体要求为：
1、温度测量范围为0~100℃，测量精度为0.5%；
2、具有温度越限蜂鸣报警功能，温度设定范围30~90℃，设定精确到1℃；
3、四位数码管显示温度数值。
[实验任务分解]
1、温度测量电路；
2、A/D转换电路；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目九 数字交直流电压表

[实验内容和要求]
设计制作一个数字交直流电压表，能够对交直流电压信号进行精确测量，具体要求为：
1、直流电压测量范围：0~10V, 分为0~5V、5~10V两档，测量精度为1%，自动量程转换。
2、工频交流电压测量范围：100~250V, 测量精度为1%；
3、除显示电压数值、单位外，还要显示交直流的状态；
4、当输入的交直流电压超过范围能切断输入回路并蜂鸣报警。
[实验任务分解]
1、交直流电压测量电路；
2、A/D转换电路；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十 双声道音频播放器

[实验内容和要求]
设计制作一个双声道音频播放器。具体要求如下：
1、播放器最大不失真输出功率大于5W;负载电阻4Ω或8Ω；
2、两个声道：一个音源为驻极体话筒，一个为音频插孔，可以连接其他音频设备获取信号；
3、各声道均有音调调节功能；
4、播放器具有双声道混合播放功能（如卡拉OK中音乐和伴唱）。
[实验任务分解]
1、电压放大电路；
2、功率放大电路
3、音调控制；
4、双声道混合；
5、系统调试；
6、系统测试。

实验项目十一 简易数据传输系统

[实验内容和要求]
设计制作一个以单片机为主控制器的上、下位机简易数据传输的系统，具体要求如下：
1、下位单片机完成0~5V的直流电压检测，测量精度1%；
2、上位单片机发命令，并接收下位单片机传送的电压数值；
3、上位单片机显示近三次下位机传送的电压数值，显示精确到0.1V。
[实验任务分解]
1、电压检测电路；
2、串行通信接口电路及协议设计；
3、显示电路
4、程序设计；
5、电路焊接及调试；
6、系统测试。

实验项目十二 液体点滴控制器

[实验内容和要求]
设计制作一个液体点滴控制器，对液体点滴速度进行测量、显示和控制。具体要求如下：
1、在滴斗处检测点滴速度，并显示速度（滴/分）；
2、能设定液体点滴下滴的速度，设定范围20~150滴/分；
3、能对点滴速度越限进行声光报警。
4、当液体液面下降到某警戒线时，能发出报警信号。
[实验任务分解]
1、液滴检测电路；
2、滴速控制的电路及机械装置；
3、显示电路；
4、程序设计；
5、电路焊接及调试；
6、系统测试。

实验项目十三 多量程电阻测量仪

[实验内容和要求]
设计制作一个多量程电阻测量仪，能够对多档范围的电阻进行精确测量，具体要求为：
1、测量电阻范围：0~20MΩ，分为0~200Ω，200~2KΩ,2K~20KΩ, 20K~200KΩ, 200K~2MΩ, 2M~20MΩ, 多量程自动转换；
2、测量精度为≤2%；
3、四位半LED数值显示。
[实验任务分解]
1、电阻测量电路（小电阻测量方案和大电阻测量方案）；
2、显示电路；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十四 电动跷跷板

[实验内容和要求]
设计并制作一个电动车跷跷板，跷跷板长1600mm、宽300mm，跷跷板中心固定在直径不大于50mm的半圆轴上，电动车可以自动在跷跷板上行驶。
1、程序控制电动车从跷跷板起始端出发，行驶到跷跷板末端；
2、电动车从跷跷板起始端出发，行驶到跷跷板中间平衡点停留5秒钟，再行驶到跷跷板末端；
3、显示行驶全程所用的时间。
[实验任务分解]
1、电动车电机驱动电路；
2、显示电路；
3、主控电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十五 简易心电记录装置

[实验内容和要求]
设计并制作一个简易心电记录装置，用于检测并记录人体心电信号。具体要求如下：
1、心电信号放大倍数1000倍，误差±5%；
2、以1毫秒为时间间隔记录心电电压值，存放在EEPROM中；
3、在示波器上显示放大后的心电信号。
[实验任务分解]
1、心电信号采集电路；
2、放大电路；
3、EEPROM接口电路
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十六 太阳能路灯控制器

[实验内容和要求]
设计并制作一个太阳能路灯控制器，用于12V/40W单路路灯的控制。具体要求如下：
1、具有蓄电池的充放电控制功能，；
2、能以时控或光控两种方式实现对路灯的开、关控制；
3、具有过载和短路输出的保护、功能。
[实验任务分解]
1、蓄电池充放电控制电路；
2、路灯控制电路；
3、过载保护电路
4、系统联调；
5、系统测试。

实验项目十七 音频定位系统

[实验内容和要求]
设计制作一套音频定位系统。在500mm×350mm的坐标纸的四角外侧，分别固定安装一个声音接收模块，声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块，声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号，判定声响模块所在的位置坐标。
1、制作一个声响模块，每按一次键发声一次，声音信号的基波频率为500Hz左右，声音持续时间约为1s； 2、设计制作四路声音接收模块，并将频率为500Hz左右的信号传送至信息处理模块；
3、设计制作一个信息处理模块，能根据从声音接收模块传来的信号判断声响模块所在位置的x、y坐标，并数字显示x、y坐标值，位置坐标值误差的绝对值不大于30mm。
[实验任务分解]
1、声响模块电路；
2、声音接收模块电路；
3、信息处理模块电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十八 自动送水小车

[实验内容和要求]
设计制作一套自动送水小车系统，由送水小车将水由起始点沿轨迹线送到指定区域。具体要求如下：
1、小车能完成送水功能；
2、小车可显示运水量和运水时间；
3、小车上的贮水器超过一定限度时，有自动报警功能。
[实验任务分解]
1、小车电机驱动电路；
2、轨迹线检测电路；
3、运水量检测电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目十九 数控开关电源系统

[实验内容和要求]
设计并制作一数控开关电源系统，具体要求如下：
1、输入直流电压固定为18V，输出直流电压可调范围：0V～15V，最大输出电流0.5A；
2、能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值小于等于1V；
3、三位数码管显示输出电压值，显示精确到0.5V。
[实验任务分解]
1、DC-DC的电源开关变换电路；
2、电压检测电路；
3、显示电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目二十 密码电控门锁

[实验内容和要求]
设计并制作一密码电控门锁，能通过按键输入的密码开启电控门锁。具体要求如下：
1、输入密码长度6位，在“0~9、#、*”12个字符中任意选择6位而成，密码可设定；
2、电控门锁工作电压直流12V，工作电流0.3A~1A（具体见所购电控门锁）；
3、密码出错时发光管闪烁报警，连续出错三次以上蜂鸣警示。
[实验任务分解]
1、电控门锁驱动电路；
2、两种告警电路；
3、按键接口电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。

实验项目二十一   信号发生器设计

[实验内容和要求]
设计并制作一信号发生器装置。具体要求如下：
1、能产生方波、正弦波两种信号形式； 
2、信号频率范围1Hz~500kHz，精度1HZ； 
3、能显示信号的频率和波形的形式。
 [实验任务分解]
1、信号产生电路；
2、频率检测电路；
3、显示电路；
4、程序设计；
5、系统联调；
6、系统测试。
九、主要实验教材（指导书）及参考用书：
教材：《电子系统设计实验指导书》，自编。
参考书：
1、《电子系统设计》，主编：马建国，出版社：高等教育出版社，2004，1。
2、《全国大学生电子设计竞赛》技能训练，编著：黄智伟，出版社：北京航空航天大学出版社，2007，2。
3、《电子产品设计》，编著：何元清，出版社：北京大学出版社，2006，8。
十、课程考核方式及成绩评定办法：
学生成绩包含实验态度、设计及制作、功能及性能测试三部分。实验成绩满分：100分，其中：实验态度占10分，设计及制作占50分，功能及性能测试占40分。