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电子系统设计实验报告

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2020年4月19日
文档仅供参考

《电子系统设计》
实验报告

姓名：张雨馨
学院：科信学院
专业：电子信息工程
班级：一班
学号：

实验一 定时器方案设计与方案论证
一、实验目的
1.掌握电子系统设计的一般方法和基本原则；
2.掌握电子系统设计的一般步骤；
二、实验内容
1. 定时器总体方案的设计与选择；
2. 调查研究定时器相关功能与参数指标；
3. 定时器相关文献资料查找与论证；
4. 编写设计文件。
三、实验要求
设计一个定时器，有如下技术要求：
1）定时时间的设置范围为1～99分钟，开机上电后的默认值为10分钟。
2）使用0.5英寸红色LED数码管显示时间。
3）定时时间能够用按键或其它方式输入。
4）定时器控制一个~220V/1A的用电设备，上电时不允许用电设备瞬间通电。
5）定时时间设定后，启动计时，用电设备通电，同时显示器逐分倒计时。其间，分个位数码管的小数点每秒闪亮一次。
6）计时到0分时，切断用电设备电源。
7）计时误差：100分误差<±10s。
8）由用电设备提供+12V电源。
9）低价位。
四、实验步骤
第一步：调查研究。经过调查研究，明确定时器设计任务和技术要求，确定系统功能指标；了解设计关键，完成系统功能框图；
第二步：方案选择。综合运用所学知识，同时经过学校图书馆电子资源查找相关文献，参阅有关参考资料，提出设计方案。要敢于创新，敢于采用新技术，提出多种方案进行论证，确定最优方案；
第三步：可行性论证。对确定的方案进行可行性论证，从完成的性能、功能、技术指标、经济性及进度等方面进行论证。
第四步：确定最终方案。进行系统功能划分，画出系统功能框图，进行单元电路分解，明确各单元电路之间的关系。
五、实验总结
经过本次实验，我加深了对课程的了解，熟练了软件的操作，我初步了解到设计一个电子系统的基本方法和步骤，以及自顶向下方法和自下而上方法有了进一步认识，在今后的学习中还要进一步了解电子系统的设计方法，熟悉各种元器件的性能价格。

实验二 定时器硬件单元电路设计
一、实验目的
1. 掌握电路设计的基础知识；
2．掌握单元电路的设计步骤及思路；
3. 掌握经典单元电路的设计，如电源电路、三极管电路、单片机控制电路等；
二、实验内容
1. 设计基于单片机的控制电路；
2. 设计定时器数码管显示电路；
3. 设计定时器控制电路；
4. 对电路进行仿真测试。
三、实验要求
根据第一次实验确定的设计方案，对整体电路进行功能划分，确定需要设计的单元电路；
对方案中各个具体的单元电路进行分析，同时考虑成本，选择最简电路实现。其中要考虑为整个电路提供电源电压，完成定时器按键设置时间的显示，计时时间变化的显示，控制电路要时间准确的控制，复位时控制电路不动作，对设计的电路进行仿真测试，验证设计思路是否正确，对设计方案进一步修改完善，给出电路设计的SCH图，能够直接用于制版。
四、实验步骤
第一步：根据方案，设计以单片机为核心的计时与控制电路；计算计时器精度是否能满足设计要求；
第二步：设计数码管显示电路，重点考虑数码管正常显示所需要的驱动电压和驱动电流的合理获得；
第三步：根据需要，对基本电源电路进行仿真测试；
第四步：确定最终电路图，绘制Protel SCH电路图，为PCB制版做准备。
五、实验总结
在本次实验中，我应用protel99软件画出了SCH电路图，在画完图进行电气规则检查的时候，发现有好多错误，经过一番修改还是有错误，最终经过翻书和同学们的帮助，解决了问题，经过这次实验我才发现，自己的深深不足。
实验三 定时器电路主要元器件选择
一、实验目的
1.掌握元器件选择的三条原则；
2.了解常见元器件的器件参数，掌握哪些是主要参数，哪些是次要参数，学会根据参数进行选择器件；
3.掌握常见器件的选择，如三极管、单片机、数码管继电器等。
二、实验内容
1. 根据系统指标要求，查找满足要求的电子元器件，熟悉常见的电子元件数据提供网站；
2. 选择主要元器件，包括单片机、三极管、数码管、继电器等；
3. 熟悉所选择器件的主要参数，确认是否能满足系统指标要求。
4. 确认所选择器件的封装形式，为制版做准备。
三、实验要求
熟悉常见的电子元器件资料查询网站，如WWW .com，百度文库等。
掌握典型器件的主要参数，在本设计中要求掌握单片机、三极管、继电器、数码管以及电阻电容等器件的主要参数，了解不同参数对电路设计结果的影响。
如有必要，可经过仿真测试器件参数对性能指标的影响。
了解器件常见的封装形式，如双列直插、贴片封装等常见形式，确定电路中每一个电子元器件的具体封装，为制版做准备。
四、实验步骤
第一步：根据系统要求，查找器件资料；
第二步：根据系统指标要求，选择方案中涉及的主要电子元器件，包括单片机、三极管、继电器等；
第三步：给出器件的主要参数指标，并论证是否能满足设计要求。
第四步：选定元器件参数和封装，为PCB制版做准备。
五、实验总结
在本次实验中，我了解了51单片机的工作原理，了解到了查阅电子元器件的基本方法以及常见元器件封装的方法，了解了常见的封装形式，同时也在绘制电路图时，若元器件没有的话，就需要自己封装或者用别的元器件代替了。

实验四 定时器PCB电路版图设计
一、实验目的
1.掌握电子系统电路的PCB制版特点。
2.了解常见的器件封装模式，会根据系统结构需要选择合适的封装。
3.掌握典型的PCB制版规律。
二、实验内容
1. 了解常见的PCB制版规则；
2. 根据定时器的特点，对其电路结构进行分解，区分模拟部分和数字部分；
3. 根据确定的具体电路器件型号及参数，绘制PCB版图。
4. 对电路PCB版图进行分析。
三、实验要求
在定时器电路设计的基础上，绘制该系统的PCB版图，其中重点需要掌握的是器件封装的确定及摆放、模拟电路和数字电路制版中地的区分、电源退藕电路的布局、电磁兼容设计、整体结构设计等知识内容，经过制版，使得学生了解常见PCB制版规律，掌握必要的PCB制版技巧。
四、实验步骤
第一步：根据电路设计区分功能模块，合理配置版图。
第二步：确定PCB版图结构形式，如单面板或双面板，合理选择版图的形状。
第三步：确定系统电路的总体安排，重点体会模拟电路和数字电路的安排，电源线地线的排布以及连线的合理布置。
第四步：绘制输出最终PCB版图。
五、 实验电路图

六、实验总结
经过这几次的实验，使我了解到，设计一个基本电子系统应该确立的方法和步骤，以及单元电路的设计和各种相关的元器件的选择和摆放，比如器件封装的确定及摆放、模拟电路和数字电路制版中地的区分、电源退藕电路的布局、电磁兼容设计、整体结构设计等，最好还要知道一般的价格和各个厂家生产的区别，这几次实验让我了解到了，不论以后从事什么行业，都需要非常严谨的学习态度和学习能力，它让我们学会了发现问题和解决问题的方法，对我们以后的学习和工作都起到了很重要的作用。