天津职业技术师范大学电子工程学院
《电 子 技 术》
课程设计报告
同组学生姓名（学号）：付磊（3）刘俞辰（9）陈小伟（23）谭鹏（37）
班 级：应电0914
任务分工：设计电路：付磊
电路焊接：付磊、刘俞辰、谭鹏
实验报告：付磊、陈小伟
设计时间：20xx年12月13 日 —— 2011 年 12月31日 指导教师：李莉、李照业
目录
第一周题目：简易三极管特性曲线测试电路
一、课程设计的目的与要求：波形发生电路的设计
利用示波器X-Y图示功能，设计电路用示波器显示三极管的至少四条对应不同Ib的输出特性曲线
二、方案论证及选择
方案论证：利用示波器X-Y图示功能，设计电路用示波器显示三极管的至少四条对应不同的Ib的输出特性曲线。
不同输出特性曲线对应不同的基极输入电压，所以基极输入电压为阶梯波。
示波器必须得有X、Y轴输入才能显示出波形。没有X轴输入，光Y轴输入，显示的就是一条垂直的直线，如果没有Y轴输入，光有X轴输入，就是一条水平线。
在看一个波形时，将信号送入Y轴输入，这时X轴是接仪表内的一个锯齿波发生器，输入的是锯齿波电压，且是用外接Y轴信号来进行同步的，即锯齿波的频率是Y轴信号的(1/整数)倍。锯齿波提供一个代表时间的横坐标，每扫描一次，即光点自左向右匀速地走一次(这是用锯齿波电压的原因，让光点在水平方向是匀速地移动)，在Y轴上会有整数个输入信号的波形显示出来。如果锯齿波与输入信号不同步，就不会得到整数个波形的显示，且显示的波形是不稳定的，无法看清。
用来看Y轴上信号的波形时，X轴上是不需要输入信号的，它会接到扫描信号，即锯齿波发生器上。只有当比较两个信号的频率是否同步等测试时，才要在Y、X轴上各输入信号。 其实电视机显像管的原理也差不多，只不过是用了磁偏转系统，在X轴与Y轴都输入锯齿波的电流，即Y轴是场(帻)扫描电流，X轴是行扫描电流，形成一个固定的光栅，且必须分别用电视信号中的行、场同步信号来同步，否则显示图像是不稳定的翻滚着。再用输入的图像信号调节显像管的发射电流大小，显出图像。
X轴接集电极所以集电极电压为锯齿波。
所以电路只要有阶梯波和锯齿波。
利用555多谐振荡电路在2、6、7管脚产生锯齿波，3管脚产生方波作为其他芯片工作时钟，且与锯齿波同步。
产生阶梯波有两方案：
方案一：
利用74LS161控制传输门通断来控制分压电阻，得到具有比例的电压。从而得到锯齿波。电路简单，波形稳定，电压值调整范围大。
方案二：
利用74LS161直接选择过流电阻产生不同电流经过LM324进行同相运算比例放大（电
路如下图），电阻要成比例。
最终选择方案二芯片可取电路简单，波形多。
三、原理设计（或基本原理）
电路原理图
晶体管特性测量原理
晶体管输出特性测量原理，需测量的2个物理量是晶体管的集电极电流Ic和集电极电压Uce。待测管的集电极和基极分别接入锯齿波和阶梯波扫描信号。集电极输出接示波管X轴输入，发射极输出接示波管Y轴输入，Rc为集电极功耗限制电阻，Re为集电极电流取样电阻。 锯齿波产生电路
由555定时器组成的多谐振荡器同时产生锯齿波和阶梯波的触发脉冲，以保证锯齿波和阶梯波的同步。图中由电阻R6构成电容C1的充电回路，由555定时器内置的放电三极管构成电容的放电回路。接通电源时，电源通过R6对电容C1充电，电容C1两端电压线性上升，当充电至555定时器2、6脚的电压大于2／3Vcc时，555定时器3脚由“1”跃变为“0”，同时555定时器内置的放电三极管导通，电容通过三极管迅速放电至0 V。由于R555定时器2、6脚的电压略小于1／3Vcc，555定时器3脚由“0”跃变为“1”，同时555定时器内置的放电三极管截止，电容C1进入下一个充、放电周期，555定时器7脚获得锯齿波，3脚获得占空比接近1的同步方波。
则其频率可由式(2)计算，得：
F=1/0.7R6C1
可见该锯齿波的输出电压幅值为1／2cc，大于一般555多谐振荡器的1／3Vcc，且波形线性度优于一般555多谐振荡器，电容从0 V开始充电至1／2Vcc，起始扫描电压满足扫描信号的要求。该锯齿波通过电压跟随器U1输入到同相比例运算放大器U2进行电压放大，调节R13可以改变锯齿波幅度，通过后置功率放大后输入到待测晶体管集电极。同时，该信号作为X
轴扫描信号输入到示波管的X轴偏转系统。
阶梯波产生电路
555定时器3脚输出的方波作为计数器74LS161的计数脉冲接入74LS161的CP端，计数输出端Q1～Q4分别接到由运算放大器U1构成的同相比例运算的输入端，同相比例运算的输入电阻R3：R4：R5：R6=8：4：2：1，则同相比例运算的输出电压可由式(3)表示为：
式中：A=1+(R11／R10)
可见，当计数输出端Q1～Q4以4位二进制计数方式从0～15依次递增时，从运算放大器U2进行同相比例运算得到正向的阶梯波，调节Rp1可以改变锯齿波的级数，调节Rp2可以改变锯齿波的级高。电容C3用于阶梯波的高频干扰信号，该阶梯波通过后置功率放大后输入到待测晶体管基极。集电极电流经取样电阻Re取样后，输入到示波管的Y轴偏转系统。 特别注意：
从555端得到的锯齿波具有Vcc/3低峰值，经LM324不可以放大，所以必须滤掉Vcc/3。运用0.47uf的电容和560k电阻。从而锯齿波得以放大，三极管可以得到进入工作的电压。 锯齿波的下降沿必须接近于直线，且需与阶梯波的上升沿同步。
四、 方案实现与测试（或调试）
一、锯齿波的产生电路图：
产生的波形：
二、梯形波的产生电路图：
产生的波形：
测试74LS161 CP管脚应可测试到一个方波，调节R6，调节74LS161 CP的周期。测试LM324 8管脚或7管脚都能测试到锯齿波，同时也可以调节R6，调节锯齿波的周期，R13可调节锯齿波的幅度。测试LM324芯片的1管脚，可得到一个被放大的阶梯波，R11可调节阶梯波的幅度。
由于扫描信号采用555定时器同时作为阶梯波和锯齿波发生器，电路结构简单，信号同步性能好，扫描频率可按需要设置，在扫描系统加装必要的转换开关及波段开关，就可以实现对不同类型的二极管、三极管的各种性能指标的测量。
第二周题目：乒乓球游戏机
一、课程设计的目的与要求
课程设计要求：甲乙双方参赛，另有一裁判。用8个LED排成一条直线，以中心为界，两边各代表参赛双方的位置，其中一只点亮LED指示球的当前位置，点亮的LED依次从左到右，或从右到左，其移动速度应该能够调节。当“球”（点亮的那只LED）移动到某方的最后一位时，参赛者应能果断地按下位于自己一方的按钮，表示启动球拍击球，若击中则球向相反方向移动，若未击中，球掉出桌外，则对方得一分。设置自动计分电路，甲乙双方各用两位数码管显示计分，每计满11分为1局。双方各设一个发光二极管表示拥有发球权，每隔2次自动交换发球权，拥有发球权的一方发球才有效。
二、方案论证及选择
方案一：单片机控制LED灯和数码管，运用IO口的输入输出通过内部程序将按键与灯数码管相连接，达到设计要求。不可以很好运用学习的数电知识放弃。
方案二：运用两片194移位寄存器来控制LED灯，通过逻辑器件组成控制电路。但是194没有接触过，不可以运用和验证书本中的知识。所以放弃。
方案三：运用一片192（可加减）计数器与138译码器组成模拟乒乓球台，在运用逻辑器件组成控制电路与积分电路。整个电路所用芯片全是课本所述。运用方面，验证课本知识，将理论更好的联系实际，在实际中验证理论。
三、原理设计
1、.分析系统的逻辑功能，画出其框图如下
：
LED数码管1
如上图1所示，该电路主要由球台驱动电路，控制电路，计数器，显示译码器和LED数码管等组成。途中标出的各种信号的含义：CP表示球台驱动电路的计数器的时钟信号；L表示发光二极管驱动信号，由L1~L8组成； KA,KB表示开关控制的外输入发球、击球信号。
2、总体思路描述如下：
1.用一个74LS192四位双向计数器与74LS138译码器模拟乒乓球台，其中74LS192的QA、B、C、D输出端接74LS138的输入端，这样直接控制74LS192的加减输入脉冲就可以控制乒乓球左右移动。
2.用D触发器及逻辑门电路构成驱动控制电路 3.用计数器、逻辑门电路和10管脚的数码管组成计分电路
四、方案实现与测试（或调试）
一、单元电路的设计
1.球台电路如下图2设计所示：
图2.球台电路
上图中，一片4位74LS192双向计数器接成加减计数器。74LS192功能表如下
74LS192功能表如下
（a）引脚排列 (b) 逻辑符号
图中： 为置数端， 为减计数端， 为加
计数端， 为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
74ls138引脚图
74LS138 为3 线－8 线译码器，其工作原理如下：
当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为
低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低
电平译出。
无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。
2.驱动控制电路设计如下图3所示
图3.驱动控制电路
图中74LS74为上升沿触发的D触发器，~PR为置1端（低有效），~CLR为置0端（低有效）。当J1=0时，两片D触发器输出端均为1即S1=S0=1，通过接入74LS192，此时实现的是并行输入功能。当J1=1时，L1=J2=1，J3=L8=0,通过各门电路可知U2A,U4A,U2B输出端分别为0，1，1，则D触发器输出端分别为0，1即S1=0,S0=1。相反情况时，当J1=1时，L1=J2=0，J3=L8=1，D触发器输出端分别为1，0即S1=1,S0=0。通过此电路来控制并且实现球台灯的左右移位即实现乒乓球的运动。
3.计分电路的设计如下图4所示：
图4.计分电路
如上图所示，计分电路由一个7404非门，7400与门和十六进制的74LS161计数器构成。得
非门和与门的接法。
二、总体电路的设计及仿真结果。
总体设计电路图如下图所示：
五、课程设计小结
通过此次课程设计，我们了解了数字电路基本设计方法,对Multisim仿真软件应用有了深入的了解，使用Multisim仿真软件，可以让我们在虚拟的环境中进行实验，不需要真实电路环境的介入，不必顾及仪器设备的短缺与时间环境的限制，能够极大的提高实验的效率。 这次数电课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高：1、提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。另外，我们还更加充分的认识到，数字电路这门课程在科学发展中的至关重要性2，查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。3，相互讨论共同研
究也是很重要的，经常出现一些问题，比如电路设计中的控制器的设计，以及乒乓球游戏机怎样计分等的分析。还使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
个人总结
付磊：个人总结
伴随着课程设计接近尾声，所有的分工工作也都差不多了，仔细回想着这三个星期的目目。收获很大，理论与实际在这次课程设计中联系的更好了。
刚刚开始时很兴奋，想什么都是那么简单，我这个四人小组，在第一个课题中游刃有余，但是很快就遇到了问题。在用仿真软件设计电路，所有的波形都是那么完美，没有任何问题。对于我们来说，成功也只是时间问题而已。但是在波形放大要达到三极管的工作电压时遇到问题，我们用的是LM324作为同向运算比例放大电路，在仿真中波形放大的很完美，没有任何问题。在实际中波形就是放大不了。我们的第一个的课题是三极管特性曲线的测试，其中有两个波形需要放大，一个是梯形波，这个波形放大的很好，与三角波用的是同一种放大方法，但是三角波就是放大不了。后来根据测量，三角波的直流成分很大，不可以放大，最后用的是RC滤波电路将其中的直流成分滤掉，终于可以放大。问题得以解决很是谢谢老师的帮助，所以在第一个电路我们很快就交了。
第一个课题我们配合的很好，分工很明确。但是在第二个课题中我们的团队出现了很大的问题，最根本原因还是我自己吧，我没有把电路给大家讲清楚，所以导致各部分分工工作不可以及时跟进，内部还出现了矛盾。无法快速完成课题。
理论与实际差别还是很大，如何把理论更好的与实际联系的一起这也就是实习的最终目的。
旁观其他小组，我们这组还是很有特色的。拥有自己的东西，做起来能够明白做的是什么，为什么要做这个，分工完成电路，速度快，准确性强。就算有错误也可以及时的发现与解决问题。尽量避免了总电路出错的可能性。更加灵活的运用了芯片。在之前自己的实践学习中，最讨厌运用芯片了，因为对芯片很是不了解，所以用的不明不白的，导致对芯片敬而远之。现在无论是数码管的驱动芯片，还是各种逻辑芯片，一切也都不是问题了。虽然以前对芯片里面的理论知识也是理解的，但是还是不会用。通过这次课程设计更好的运用芯片，实践中运用理论，理论在实践中检验运用。
在这一次课程设计中收获很大，从芯片购买到电路设计，从分工到最后组合，电路焊接到电路调试，一切尽在掌握中。这是以后宝贵的经验！
谢谢全组成员的配合。
刘俞辰：实训总结
经过为期三周的课程设计，不仅让我将课本上所学的知识巩固了一遍，而且将我的理论与实践很好的结合起来，将书本中的知识运用到了这次设计中。用到的都是书上所学到的常见的各种芯片，而且很好的将组合逻辑电路和时序逻辑电路结合起来了。
这三周的实习我们是按分组的形势进行的，我所在的小组一共有四名队员，我们要做的
设计一共有两个：1、简易三极管特性曲线测试电路，2、乒乓球比赛游戏机。我们采取分工来共同完成这两个电路，我们有两个人负责焊接电路，两个人写总结作报告。电路都是我们的组长付磊用Multisim仿真软件做出来的，首先我们在电脑上进行了仿真，测试了电路，进行了几次调整之后，电路没有问题了，我们就要开始焊接电路了。
第一个电路包括555定时器组成的多频震荡器，LM324放大器，74LS161计数器组成。我负责焊接的是第一个和第二个电路中的555多频震荡电路，在第一个电路中是很重要的，由于第一个电路要求要测三极管的曲线，我们通过查资料要通过示波器看到特性曲线波形的话，必须要通过555多频震荡来产生一个三角波和方波，方波最后要被放大成阶梯波，同步的三角波和阶梯波就能出现三极管的特性曲线了，在后面的调试过程中，由于阶梯波没有被放大，导致曲线没能出来，我们对电路检查调试，也向老师我们的班主任请教了问题，我们一一排查电路在班主任的帮助下我们发现了问题所在，原因是在最初设计电路时没有考虑到555电路中电容从放电的情况，电容充电过后没有放电，导致最后的波形没有出来，在解决了这个问题后，波形调试出来了。第二个电路中也用到了555，这里它的作用是给一个同步的脉冲信号。第二个电路比较复杂，用到了很多芯片，像74LS192四位双向计数器，74LS138译码器，7404非门，7409与门等等。
经过这次实习，我发现了我的补足，就是在理论和实际结合方面还是欠缺，这个不是很快就能掌握的，要通过平时的练习一点一点的不断学习才行。我们的找错改错能力都有所的提高了，还知道了如何去解决实际应用中出现的问题，将理论与实践很好的结合，我们还是学到了和掌握了很多的知识和原理，让我们受益匪浅。最后衷心感谢老师的悉心指导和全组成员的协作。
陈小伟：个人总结
三个星期紧张的实训拉下了帷幕，这三个星期我们实训的目的主要是设计，操作，调试。首先拿到一个题目，我们先得查资料，然后定方案，再答辩，如果老师说这个方案可行，那么下一步就是去买元器件，然后排线，焊电路，调试，最后交给老师。不要看我现在说的感觉很简单，其实操作起来也很麻烦。
我们第一个做的题目是三极管Ib的输出特性曲线，刚拿到这个题目的时候，我以为就只要调节Rb的大小就可以出来特性曲线。我们组人就说那你那个曲线同步怎么弄？还有就是让它自动的调节电阻怎么调？是我想的太简单了，我一开始还天真的以为很简单呢，其实不然。首先要用555定时器把三角波转换为方波，然后把方波送给74LS161出来的就是梯形波，然后分别加在三极管的积极和集电极。然后就可以出来想要的Ib的输出特性曲线了，因为555定时器出来的的三角波和方波出来的波形比较小，所以要通过放大器把波形放大，这样效果就很好了。
我一直以为焊电路那个焊点越大越圆越好，然后就是不用皮线，只要管脚扳来扳去就好了，不用管它的后面的排版，只要前面的好看就好了。后来我无意中问了一下我们班的高手，他告诉我说焊电路最忌讳的就是用锡多而圆，还有排版是前面和后面应该一样的整齐干净。原来我这三年都自以为是的感觉良好的当了一个笑话。但我们组的焊电路的同学，焊的真的比较好，那么难的电路，那么烦的排线，那么多的器件，都焊的整整齐齐。
我们做的第二个题目是乒乓球游戏机，老师说可以用单片机做就会很简单，但是我们组有三个人没学过单片机，所以我们组长为了照顾我们这几个人，就用了复杂的电路做的。构思时很简单，但是实际是和梦想有很大出入的，实际设计出来的电路图，不但很难搞懂，还很复杂，而且焊电路的工程比较大，稍微一点差错就很难找，甚至整个这块电路就废了。所
以这个电路我们做了好久，也失败过，不过我们没有放弃，废了两三块板子，令我们高兴的是我们最终顺利完成了。
通过三周的实训，也让我学到了很多知识。了解到了焊电路元件的技巧、电路板图的排版设计制作，提高了我的逻辑思维能力，还有在逻辑电路的分析与设计上有了很大的进步。加深了对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一些常见逻辑器件的了解。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。也让我明白在生活中遇到困难要勇敢的面对，不能因为我害怕他就要逃避，而是要迎刃而上，越是困难越要冷静，要慢慢的寻找突破口，最终解决它。生活就是前进的路上，斩断荆棘，一步一步清理人生路上的障碍，努力向前！
谭鹏：实习总结
通过本次实习，将书本上学到的知识应用于实践，学会了一些电子电路仿真设计能力,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。
电子实习，是以学生自己动手动脑，并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神，。作为信息时代的大学生，仅会书本理论是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
通过三个星期的学习，使我对电子工艺的理论有了更深的了解。了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作等。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更是有着现实意义，也对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。通过本次实习培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。最主要的是收获颇丰，具体如下：
a) 基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊
接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程，了解电子产品的焊接、调试与维修
方法
b) 熟悉了有关软件Multisim、DXP的使用，能够熟练使用万用表。
c) 熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查
阅有关的电子器件图书等。
d) 提高了我们的逻辑思维能力，使我们在逻辑电路的分析与设计上有了很大的
进步。加深了我们对组合逻辑电路与时序逻辑电路的认识，进一步增进了对一
些常见逻辑器件的了解。
另外在这次实验中我们遇到了不少的问题，最终一一解决了遇到的问题。在我们遇到不懂的问题时，利用网上和图书馆的资源，搜索查找得到需要的信息。和队友之间相互讨论，明白了团队合作的重要性。这次的制作也让我们感受到，我们在电子方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。