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數(shù)字電路設(shè)計方案范文第1篇

論文摘要：結(jié)合高職院校數(shù)字電路實驗教學(xué)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計能力、實踐能力與創(chuàng)新能力為目標(biāo)，對數(shù)字電路設(shè)計性實驗進(jìn)行了研究，提出了構(gòu)建實驗課程體系、加強實驗教師隊伍建設(shè)、完善實驗考核機制等措施，取得了良好的教學(xué)效果。

    隨著高職院校實驗教學(xué)改革的深人，實驗教學(xué)已成為高職院校教學(xué)工作的重要組成部分。實驗教學(xué)已從過去單純的驗證性實驗逐步深人到綜合性、設(shè)計性實驗，從利用實驗來加深對已學(xué)理論知識的理解，深人到將實驗作為學(xué)生學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)、新器件，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的重要目的仁‘〕。

1高職院校實驗教學(xué)存在的問題

    數(shù)字電路實驗是高職院校電子信息類、機電類專業(yè)必修的實踐性技術(shù)基礎(chǔ)課程，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力具有重要的地位。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，數(shù)字電路實驗教學(xué)多以驗證性實驗為主，并按實驗指導(dǎo)書的實驗步驟去完成實驗，這種實驗教學(xué)模式禁錮了學(xué)生的創(chuàng)新思維，失去了“實驗”真正的含義，培養(yǎng)出來的學(xué)生實踐技能差，無法達(dá)到高職教育人才培養(yǎng)的要求〔2)0

2開設(shè)數(shù)字電路設(shè)計性實驗采取的措施

通過多年來的實驗教學(xué)改革實踐，證明了開設(shè)設(shè)計性實驗有利于鞏固課堂所學(xué)的理論知識;有利于提高學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計能力、綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力[’]。2005年我校電子技術(shù)實驗教學(xué)中心(以下簡稱中心)以“加強基礎(chǔ)訓(xùn)練，培養(yǎng)能力，注重創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，在面向各類專業(yè)的數(shù)字電路實驗教學(xué)中，開設(shè)了以學(xué)生為主、教師為輔的數(shù)字電路設(shè)計性實驗教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

2. 1構(gòu)建實驗教學(xué)課程體系

    數(shù)字電路設(shè)計性實驗是一種較高層次的實驗教學(xué)，是結(jié)合數(shù)字電路課程和其它學(xué)科知識進(jìn)行電路設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的有效途徑，具有綜合性、創(chuàng)新性及探索性[[4]。數(shù)字電路設(shè)計性實驗是學(xué)生根據(jù)教師給定的實驗任務(wù)和實驗條件，自行查閱文獻(xiàn)、設(shè)計方案、電路安裝等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。設(shè)計性實驗的實施過程，如圖1所示。

    為了提高學(xué)生的電子設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，中心根據(jù)高職教育教學(xué)特點與規(guī)律，構(gòu)建了基礎(chǔ)型、提高型、創(chuàng)新型三個遞進(jìn)層次的數(shù)字電路設(shè)計性實驗課程體系。三個實訓(xùn)模塊的內(nèi)容堅持以“加強基礎(chǔ)型設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計能力、創(chuàng)新意識”為主線，由單元電路設(shè)計到系統(tǒng)電路設(shè)計，循序漸進(jìn)，三年不斷線，為不同基礎(chǔ)、不同層次的學(xué)生逐步提高電子設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的空間，如圖2所示。

基礎(chǔ)型設(shè)計性實驗是課程中所安排的教學(xué)實驗，學(xué)生在完成了驗證性、綜合性實驗以后，具有了一定的實驗技能，結(jié)合數(shù)字電路的基本原理設(shè)計一些比較簡單的單元電路，學(xué)生按照教師給出的實驗要求根據(jù)實驗室所擁有的儀器設(shè)備、元器件，從實驗原理來確定實驗方法、設(shè)計實驗電路等，且在規(guī)定的實驗學(xué)時內(nèi)完成實驗。如表1所示。這一階段主要是讓學(xué)生熟悉門電路邏輯功能及應(yīng)用，掌握組合邏輯電路、時序電路的設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計意識、查閱文獻(xiàn)等能力。

    提高型設(shè)計性實驗對高職院校來說，可認(rèn)為是數(shù)字電路課程設(shè)計。它體現(xiàn)了學(xué)生對綜合知識的掌握和運用，課題內(nèi)容是運用多門課程的知識及實驗技能來設(shè)計比較復(fù)雜的系統(tǒng)電路，如表2所示。整個教學(xué)過程可分10單元，每個單元為4學(xué)時，每小組為一個課題。學(xué)生根據(jù)教師提供的設(shè)計題目確定課題，查閱文獻(xiàn)、設(shè)計電路、電路仿真、電路安裝調(diào)試、撰寫課程設(shè)計報告等，完成從電路設(shè)計到制作、成品的全部實踐過程。通過這一階段的訓(xùn)練，學(xué)生的軟硬件設(shè)計能力進(jìn)一步提高，報告撰寫趨于成熟，善于接受新器件，團(tuán)隊協(xié)作趨于成熟。

    創(chuàng)新型設(shè)計性實驗主要為理論基礎(chǔ)知識扎實、實驗技能熟練的優(yōu)秀學(xué)生選做，為“開放式”教學(xué)，實驗內(nèi)容主要是結(jié)合專業(yè)的科研項目、工程實際及全國或省級電子設(shè)計競賽的課題。通過創(chuàng)新型設(shè)計性實驗，強化學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計能力，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，全面提高學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，為參加大學(xué)生電子設(shè)計競賽奠定堅實的基礎(chǔ)。

   數(shù)字電路設(shè)計性實驗課程體系將數(shù)字電路基本原理、模擬電路、eda技術(shù)等多門課程知識點融合在一起，從單元電路設(shè)計到系統(tǒng)電路設(shè)計，深化了“系統(tǒng)”概念的意識。在每一輪設(shè)計性實驗結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)，開展學(xué)生問卷調(diào)查，對設(shè)計性實驗的教學(xué)方法、手段等進(jìn)行全面評估，從而了解設(shè)計性實驗教學(xué)的效果。在實驗過程中，實驗教師鼓勵學(xué)生從不同角度去分析，大膽創(chuàng)新，設(shè)計不同的方案。

2. 2加強實驗教師隊伍的建設(shè)

    近年來，中心依托省級精品課程“數(shù)字電路與邏輯設(shè)計基礎(chǔ)”、省級應(yīng)用電子技術(shù)精品專業(yè)建設(shè)，合理規(guī)劃，制定了實驗教師隊伍培養(yǎng)計劃;專業(yè)教師定期到企業(yè)培訓(xùn);專職實驗教師參加實驗教學(xué)改革研討和對新知識、新技術(shù)的培訓(xùn);同時制定優(yōu)惠政策，吸引企業(yè)中具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師、技師到實訓(xùn)基地?fù)?dān)任實驗教師tb}，形成一支能培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才、能跟蹤電子信息技術(shù)發(fā)展、勇于創(chuàng)新并積極承擔(dān)教學(xué)改革項目的專兼職結(jié)合的實驗教師隊伍，實現(xiàn)了實驗教師隊伍的整體優(yōu)化。

2. 3開放實驗室

    為了保證設(shè)計性實驗教學(xué)的有效實施，中心實行時間和內(nèi)容兩方面開放的教學(xué)方法。學(xué)生除了要完成教學(xué)計劃內(nèi)指定實驗外，還可以根據(jù)自己的專業(yè)和興趣，選擇規(guī)定以外的實驗項目。為了提高設(shè)計性實驗的教學(xué)效果，學(xué)校制定了系列激勵政策，調(diào)動了實驗教師及學(xué)生的積極性。

2. 4建設(shè)創(chuàng)新實訓(xùn)室

    為了培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，給優(yōu)秀學(xué)生營造良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，提供展現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計的舞臺，中心先后投人了30多萬元，更新了實驗儀器設(shè)備，建設(shè)了一個軟件環(huán)境優(yōu)良、硬件條件先進(jìn)的創(chuàng)新實訓(xùn)室。該實訓(xùn)室配置了計算機、函數(shù)信號發(fā)生器、頻率計、掃頻儀、數(shù)字存儲示波器、單片機系統(tǒng)設(shè)計實驗開發(fā)系統(tǒng)、打孔機、制版機等儀器設(shè)備〔7〕。

2. 5完善實驗考核機制

    對于數(shù)字電路設(shè)計性實驗的考核，不能僅靠一份實驗報告或作品來評定成績，要關(guān)注設(shè)計方案的可行性、實驗過程中學(xué)生的操作能力、創(chuàng)新能力等方面。如以100分計，分別從實驗設(shè)計方案(20分)、實驗方案的實施和完善(40分)、設(shè)計的創(chuàng)新性(20分)、實驗報告或論文、成品(20分)幾個環(huán)節(jié)來評定學(xué)生的實驗成績。為了激勵優(yōu)秀學(xué)生，激發(fā)創(chuàng)新欲望，中心建立了“創(chuàng)新設(shè)計性實驗優(yōu)秀論文、作品評獎制度”，對經(jīng)專業(yè)教師評審選出的優(yōu)秀論文、創(chuàng)新作品的學(xué)生給予表彰、獎勵。

數(shù)字電路設(shè)計方案范文第2篇

課題內(nèi)容設(shè)計合理與否，將直接影響到課程設(shè)計的綜合訓(xùn)練效果。在具體課題內(nèi)容設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾點：

選擇具有實用性和趣味性的課題從學(xué)生的實際水平出發(fā)，幫助學(xué)生選擇適合自己的題目，使題目與理論知識密切相關(guān)，又具有較強的趣味性和實用性，與生產(chǎn)實際相結(jié)合。例如，要求學(xué)生組裝一整的收音機、家居生活中能用到的聲光控開關(guān)、門窗防盜報警器等。又如我們選用的《音樂彩燈控制器設(shè)計》、《多功能數(shù)字鐘的電路設(shè)計》、《交通燈控制邏輯電路設(shè)計》等課題，學(xué)生做起來積極性很高。更重要的是通過這一過程，學(xué)生運用專業(yè)技能解決實際問題的綜合能力得到了提高。

選擇能綜合應(yīng)用理論知識的課題要求學(xué)生綜合運用本課程的基本理論和知識，獨立完成一項實際課題。通過查閱資料、線路設(shè)計、選擇元器件、電路安裝調(diào)試，使學(xué)生所學(xué)的基本理論和知識充分運用于解決實際問題。例如電子脈搏計這一課題，要應(yīng)用到傳感器、放大電路、有源濾波電路、整形電路以及數(shù)字電路中的各種門電路、觸發(fā)器、計數(shù)器及譯碼、驅(qū)動顯示電路。又如數(shù)字鐘電路設(shè)計這一課題，數(shù)字鐘是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng)，選此作為設(shè)計題目，可使學(xué)生將學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路知識有機地、系統(tǒng)地聯(lián)系起來用于實際，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計電路的能力。還可選用有源濾波器的設(shè)計題目，使學(xué)生進(jìn)一步加深領(lǐng)會運算放大器在信號處理電路中的應(yīng)用，選用交流寬帶放大器的設(shè)計，使學(xué)生對放大電路的三種不同組態(tài)的特點、應(yīng)用場合以及電路的設(shè)計方法得到練習(xí)，并通過這個對基本放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、頻帶寬度以及引入負(fù)反饋對放大器性能的改善得到進(jìn)一步的理解，同時提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

課題內(nèi)容要注重集成電路和新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用當(dāng)今時代電子技術(shù)飛躍發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，課程設(shè)計可以彌補教材的滯后性。在電路設(shè)計中，應(yīng)盡量采用集成電路，特別是集成運算放大器和某些專用芯片（如模擬乘法器、鎖相環(huán)）作為電路的重要構(gòu)件，體現(xiàn)出現(xiàn)代電子電路的設(shè)計是各種集成電路構(gòu)件的組合的先進(jìn)設(shè)計理念，尤其是將模擬電路、數(shù)字電路與微處理器相結(jié)合，以數(shù)字電路為主，軟硬件結(jié)合，以硬件電路設(shè)計為主，符合現(xiàn)代電子電路結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。例如我們原來經(jīng)常選定分立元件OTL和OCL功放電路設(shè)計課題，隨著目前大量的集成功放芯片的上市，我們就把這些課題內(nèi)容并入《集成電路音響放大器》、《音頻信號發(fā)生器》等課題中。又如在數(shù)字脈搏計課題中，介紹了鎖相倍頻的新概念，同時介紹了集成電路CC4046和C14526構(gòu)成的鎖相倍頻電路。通過這些課題設(shè)計將一些集成電路的工作原理以及使用方法介紹給學(xué)生，并在實踐中得到練習(xí)，使所學(xué)的理論知識更加豐富。

選擇適應(yīng)專業(yè)需要，結(jié)合專業(yè)特點的課題為了拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域，使學(xué)生對專業(yè)有所認(rèn)識和了解，提高學(xué)生對專業(yè)的興趣和學(xué)習(xí)的積極性，在課程設(shè)計中引入了一些結(jié)合專業(yè)特點的課題。例如數(shù)字轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)與頻率計設(shè)計，由于轉(zhuǎn)速測量在工業(yè)控制領(lǐng)域和人們的日常生活中經(jīng)常遇到，在工廠里測電機每分鐘的轉(zhuǎn)速，自行車?yán)锍虦y速計，心率計以及汽車時速的測量等都屬于這一范疇。又如PWM（電動機調(diào)速系統(tǒng)），由于該系統(tǒng)在工業(yè)控制的調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用，同時，又由于該系統(tǒng)由脈寬調(diào)制器和脈沖放大器兩大部分組成，而脈寬調(diào)制器又包括鋸齒波發(fā)生器和電壓比較器，密切地聯(lián)系了電子技術(shù)課程的基本內(nèi)容。這些課題對掌握基礎(chǔ)知識，開闊學(xué)生的視野，增強對專業(yè)課的認(rèn)識，提高學(xué)習(xí)的積極性都能起到較大的作用。

注意選擇和后續(xù)專業(yè)課有關(guān)的課題為對電子技術(shù)課程的進(jìn)一步提高和為后續(xù)課程打下一定基礎(chǔ)，可考慮選擇一些模擬電路和數(shù)字電路綜合性的課題，以使學(xué)生對電子技術(shù)有一個全面的、綜合的認(rèn)識，對后續(xù)專業(yè)課有一定了解，為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。例如《調(diào)速系統(tǒng)的給定積分器》課題。

課程設(shè)計的組織實施

以人為本，因材施教教師只在大思路上作一定的引導(dǎo)，對具體方案不做過多干預(yù)，只起組織、引導(dǎo)、檢查、把關(guān)和解決一些疑難問題的作用，放手讓學(xué)生大膽實踐，以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。我們的改進(jìn)做法是:在注重結(jié)論正確的同時，強調(diào)整個設(shè)計方案實施的全過程，即使得出的結(jié)論不盡如人意，甚至是錯的，只要學(xué)生能找出其中的原因并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，仍然可獲得較好的成績;相反，如果結(jié)論是抄襲得來的，即便是正確的，設(shè)計成績也按不及格處理。如電子脈搏計的設(shè)計課題，只給出設(shè)計方案的原理框圖，講明基本原理、總體構(gòu)思和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計提要，在設(shè)計任務(wù)書中給出原始數(shù)據(jù)及主要技術(shù)要求，而具體的原理圖及元件的參數(shù)，集成電路的選擇，電路的安裝調(diào)試等工作則要求學(xué)生獨立完成，這樣做可培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和獨立解決問題的能力，學(xué)生的收獲更大。

虛實結(jié)合，重在“真品”（1）采用機輔分析。電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)是以計算機為工作平臺，對電子電路或系統(tǒng)進(jìn)行自動分析和設(shè)計的計算機輔助技術(shù)，它的應(yīng)用使得電路功能、參數(shù)的分析和設(shè)計都可以脫離具體對象，在構(gòu)筑于計算機平臺上的虛擬環(huán)境中通過仿真處理而自動實現(xiàn)。EDA技術(shù)已成為現(xiàn)代電子工程開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域的支撐技術(shù)，在電子行業(yè)，Miltisim、Protel等電子仿真軟件，已成為電子工程設(shè)計的必備工具。學(xué)習(xí)和掌握應(yīng)用計算機對電子電路的分析是目前和今后發(fā)展的必然趨勢，將其應(yīng)用到課程設(shè)計領(lǐng)域也是教學(xué)改革的方向。一是應(yīng)用Miltisim設(shè)計電路仿真。在學(xué)生根據(jù)設(shè)計課題擬定初步方案后，要求他們先在電路仿真與分析軟件Milltisim平臺上對于所設(shè)計的電路進(jìn)行仿真，觀察電路功能是否滿足設(shè)計要求，分析主要元器件參數(shù)對電路指標(biāo)的影響，初步了解電路靜態(tài)和動態(tài)的工作情況，在Milltisim平臺上調(diào)試電路使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，為電路的實調(diào)做準(zhǔn)備。二是應(yīng)用ProtelForWindows設(shè)計印刷電路板。在Milltisim仿真后，給學(xué)生介紹印刷電路板的自動化設(shè)計軟件ProtelForWindows和設(shè)計印刷電路板的基本工程知識，要求學(xué)生應(yīng)用ProtelForWindows設(shè)計軟件繪制本組設(shè)計的電路原理圖并設(shè)計出印刷電路板圖。通過幾年課程設(shè)計的實踐，對有源濾波器、交流寬帶放大器、數(shù)字溫度計、數(shù)字鐘、交通燈控制器等設(shè)計課題采用MilltisimEDA軟件與虛擬樣機，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電子技術(shù)課程設(shè)計，取得了較好的教學(xué)效果。（2）結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計。近年來，全國各高校都開設(shè)了EDA技術(shù)的教學(xué)和實踐課程。對機電類專業(yè)的學(xué)生而言，電子技術(shù)課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完電子技術(shù)理論課程后進(jìn)行的一次綜合性訓(xùn)練，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的能力、獨立設(shè)計電子產(chǎn)品的能力和對電子產(chǎn)品實際安裝、調(diào)試的能力。如果學(xué)生沒有從原理圖設(shè)計開始一直做到樣機調(diào)試成功，經(jīng)歷整個電子產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)過程，又如何能提高電子技術(shù)課程設(shè)計的作用?所以要將傳統(tǒng)課程設(shè)計與EDA技術(shù)的訓(xùn)練相結(jié)合，比較電路實測的性能和計算機的仿真結(jié)果，以認(rèn)識計算機仿真在電路設(shè)計中所起的作用，使學(xué)生對EDA技術(shù)的了解不只是停留在軟件系統(tǒng)的操作上，而是對該技術(shù)在電子設(shè)計中所起的作用有一個整體的認(rèn)識，能對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有所幫助。

形成組合，團(tuán)結(jié)協(xié)作在組隊方面，采取電子設(shè)計競賽的組織方式，2～3人為一組，要求學(xué)生不僅要共同討論設(shè)計課題和選擇設(shè)計方案，還必須落實自己具體的設(shè)計任務(wù)，如計算機輔助分析、硬件電路的制作、調(diào)試、資料的查閱、整理和總結(jié)等，有分工有合作，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊精神。

數(shù)字電路設(shè)計方案范文第3篇

1.電子技術(shù)課程設(shè)計的重點與要求

本課程的重點是電路設(shè)計，內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實驗任務(wù)和設(shè)計要求，通過電路方案設(shè)計、電路設(shè)計、電路安裝調(diào)試和指標(biāo)測試、撰寫實驗報告等過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，提高電路設(shè)計水平和實驗技能。在實踐中著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計的綜合分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐的能力。電子技術(shù)課程設(shè)計一般要求學(xué)生根據(jù)題目要求，通過查閱資料、調(diào)查研究等，獨立完成方案設(shè)計、元器件選擇、電路設(shè)計、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標(biāo)測試，并獨立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、文理通順的實驗報告?/p>

具體地說，學(xué)生通過課程設(shè)計教學(xué)實踐，應(yīng)達(dá)到以下基本要求：建立電子系統(tǒng)的概念，綜合運用電子技術(shù)課程中所學(xué)習(xí)到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設(shè)計；掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，了解電子系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)；進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類型和特性，掌握合理選用器件的原則；掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊的基本方法；掌握用電子設(shè)計自動化軟件設(shè)計與仿真電路系統(tǒng)的基本方法；進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法；學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)過程

電子技術(shù)課程設(shè)計是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生獨立完成課題，達(dá)到對學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練，要求本課程設(shè)計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識，因此課程設(shè)計的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。教學(xué)環(huán)節(jié)可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設(shè)計開始前，需要確定指導(dǎo)老師。由指導(dǎo)老師通過兩學(xué)時的教學(xué)，明確課程設(shè)計的要求，主要內(nèi)容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績評定方法等。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)老師介紹課題的基本情況與要求，要求學(xué)生從多個課題中選擇一個。

2.2設(shè)計與調(diào)試環(huán)節(jié)。

2.2.1前期準(zhǔn)備、方案及電路設(shè)計。

前期準(zhǔn)備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計、電路仿真等。在確定方案時要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行方案分析、論證和計算，獨立完成設(shè)計。設(shè)計工作內(nèi)容如下：題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、具體電路設(shè)計。學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計，通過論證與選擇，確定總體方案。此后是對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設(shè)計計算，稱為預(yù)設(shè)計階段，包括元器件的選用和電路參數(shù)的計算。最后畫出總體電路圖（原理圖和布線圖），此階段約占課程設(shè)計總學(xué)時的30％。

2.2.2在實驗室進(jìn)行電路安裝、調(diào)試，指標(biāo)測試等。

在安裝與調(diào)試這個階段，要求學(xué)生運用所學(xué)的知識進(jìn)行安裝和調(diào)試，達(dá)到任務(wù)書的各項技術(shù)指標(biāo)。預(yù)設(shè)計經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后，學(xué)生即可購買所需元器件等材料，并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路（并制作相應(yīng)電路板），使之達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。此階段往往是課程設(shè)計的重點與難點，所需時間約占總學(xué)時的50％。

2.3撰寫總結(jié)報告，總結(jié)交流與討論。

撰寫課程設(shè)計的總結(jié)報告是對學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報告能力的訓(xùn)練。學(xué)生寫報告，不僅要對設(shè)計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進(jìn)行全面總結(jié)，而且要把實踐內(nèi)容上升到理論高度。總結(jié)報告應(yīng)包括以下方面：系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外，還應(yīng)對以下幾部分進(jìn)行說明：設(shè)計進(jìn)程記錄，設(shè)計方案說明、比較，實際電路圖，功能與指標(biāo)測試結(jié)果，存在的問題及改進(jìn)意見，等等?？偨Y(jié)報告具體內(nèi)容如下：課題名稱、內(nèi)容摘要、設(shè)計內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇。畫出完整的電路圖，并說明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容，包括使用的主要儀器和儀表；調(diào)試電路的方法和技巧；測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析；調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法?？偨Y(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點，指出課題的核心及實用價值，列出系統(tǒng)需要的元器件清單，列出參考文獻(xiàn)，收獲、體會，并對本次設(shè)計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現(xiàn)實際操作能力，而且體現(xiàn)獨立完成設(shè)計和分析的能力。因此，課程設(shè)計的考核分為以下部分：設(shè)計方案的正確性與合理性。設(shè)計成品：觀察實驗現(xiàn)象，是否達(dá)到技術(shù)要求。（安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力）實驗報告：實驗報告應(yīng)具有設(shè)計題目、技術(shù)指標(biāo)、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會等。課程設(shè)計答辯：考查學(xué)生實際掌握的能力和表達(dá)能力，設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng)新精神，等等。

3.電子技術(shù)課程設(shè)計的步驟

在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課程教學(xué)中，通常只介紹單元電路的設(shè)計。然而，一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此，一個電子系統(tǒng)的設(shè)計不僅包括單元電路的設(shè)計，還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計（總體電路由哪些單元電路構(gòu)成，以及單元電路之間如何連接，等等）。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn)，電子系統(tǒng)的設(shè)計除了單元電路的設(shè)計外，還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設(shè)計越來越重要，不過從教學(xué)訓(xùn)練角度出發(fā)，課程設(shè)計仍應(yīng)保留一定的單元電路內(nèi)容。電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。雖然模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的方法有所不同（尤其單元電路的設(shè)計），但總體電路的設(shè)計步驟是基本相同的。電子電路的一般設(shè)計方法與步驟包括：總體方案的設(shè)計與方案論證、單元電路的設(shè)計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

數(shù)字電路設(shè)計方案范文第4篇

關(guān)鍵詞：數(shù)模結(jié)合 綜合性實驗 數(shù)控風(fēng)扇 數(shù)字溫度計

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）08（b）-0090-02

數(shù)字電路課程和模擬電路課程是電子學(xué)領(lǐng)域的兩門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，實驗對于學(xué)生理解這兩門課程的理論知識及進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用來說是至關(guān)重要的。為了實現(xiàn)“以學(xué)科知識為基礎(chǔ)，以綜合應(yīng)用為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)造性思維為重點”的培養(yǎng)目標(biāo)，近年來，深圳大學(xué)信息工程學(xué)院將數(shù)字電路和模擬電路教學(xué)都放在了大學(xué)二年級上學(xué)期開展，同時將數(shù)字電路實驗室和模擬電路實驗室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實驗室，為學(xué)生加深電子學(xué)領(lǐng)域的理論認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合動手能力建立了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍。相應(yīng)的，這兩門課程的實驗內(nèi)容也進(jìn)行了改進(jìn)，增加了數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗項目。本文以數(shù)控迷你小風(fēng)扇和數(shù)字溫度計為例，具體闡述數(shù)模復(fù)用實驗室綜合設(shè)計性實驗項目的實現(xiàn)過程。

1 數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗設(shè)計原則

傳統(tǒng)的數(shù)字電路實驗和模擬電路實驗的開展一般都是以特定的目的、孤立的功能單元而開設(shè)。數(shù)字電路的實驗包括各種常用芯片的功能測試及簡單應(yīng)用，不涉及任何模擬電路部分；模擬電路實驗包括分立元件（三極管）放大電路和集成運算放大電路的性能及簡單運用，不涉及任何數(shù)字電路部分。這種傳統(tǒng)的實驗設(shè)計方案存在以下兩大問題：一是實驗的目的一般都是理論知識的實驗驗證，缺少對學(xué)生興趣的考慮，不能激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力；二是數(shù)字電路實驗與模擬電路實驗“各自為政”，致使學(xué)生在完成實驗后感到知識不連貫，不能綜合理解和運用數(shù)字電路和模擬電路的知識體系，以至于很難達(dá)到融會貫通，學(xué)以致用的目的。

基于以上問題，數(shù)模綜合實驗設(shè)計原則主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是興趣主動性；二是數(shù)模綜合性。古代教育家孔子曾說過：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。培養(yǎng)學(xué)生對課程的興趣主動性，使學(xué)生愿意開始干，愿意投入干，干完后有成就感，就能起到事半功倍的教學(xué)效果。在興趣的驅(qū)動下，學(xué)生對完成實驗的主動性更強，對所學(xué)數(shù)字電路理論知識和模擬電路理論知識的融會貫通性就會更好，從而能夠保證綜合設(shè)計性實驗?zāi)軌蜻_(dá)到最初的實驗設(shè)計目的，即加深學(xué)生的理論認(rèn)識，提高學(xué)生的實踐動手能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

體現(xiàn)數(shù)模綜合性設(shè)計原則的實驗應(yīng)包括數(shù)字電路部分、模擬電路部分、以及數(shù)模（模數(shù)）轉(zhuǎn)換電路部分。一般有兩種形式，如圖1、圖2所示。在數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）綜合實驗中，通過輸入數(shù)字控制信號，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇遙控器，該信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成模擬信號，一般的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬信號都比較微弱，無法驅(qū)動外部執(zhí)行裝置，因此，該微弱信號需要再通過模擬放大電路，進(jìn)行電流或者電壓等功率放大，最終驅(qū)動模擬執(zhí)行系統(tǒng)，如調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。在模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）綜合實驗中，通過采集外界環(huán)境中的模擬信號信息，如風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等，一般，傳感器采集到的信號比較微弱，需要通過模擬放大電路進(jìn)行放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，最終將該信號進(jìn)行數(shù)字顯示。模擬放大電路不僅能放大模擬信號，還能夠減小模數(shù)轉(zhuǎn)換電路部分的轉(zhuǎn)換誤差，從而更精確的進(jìn)行數(shù)字顯示。

2 實驗項目數(shù)控迷你小風(fēng)扇的設(shè)計

風(fēng)扇在現(xiàn)實生活中普遍使用，學(xué)生對這個項目不會產(chǎn)生陌生感，而且該項目具有很大實用性，容易學(xué)生的興趣和主動性。本項目的設(shè)計要求是：設(shè)計并制作一個數(shù)控迷你小風(fēng)扇，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制通過數(shù)字輸入。電路設(shè)計框圖如圖3所示。參考電路設(shè)計如圖4所示。大二學(xué)生還沒有接觸過鍵盤輸入控制電路，因此，本項目采用自鎖式開關(guān)這種簡單的器件進(jìn)行數(shù)字輸入控制。例如，希望轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到100轉(zhuǎn)/分，就可以利用8個自鎖式開關(guān)輸入“01100100”，開為“1”，關(guān)為“0”。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路應(yīng)用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片：根據(jù)輸入的八位二進(jìn)制，輸出該二進(jìn)制所代表的電流值?？驁D中的驅(qū)動部分對應(yīng)電路設(shè)計中的一個射極跟隨器，輸入微電流控制發(fā)射極輸出電壓，在發(fā)射極端接負(fù)載小風(fēng)扇，驅(qū)動其運轉(zhuǎn)。三極管可以采用最普通的9013。

3 實驗項目數(shù)字溫度計的設(shè)計

溫度計在日常生活中也很多見。本項目的設(shè)計要求是設(shè)計并制作一個數(shù)字溫度計。為了保護(hù)大二學(xué)生的實驗積極性，不讓他們產(chǎn)生畏難情緒，測量溫度范圍定位20～29攝氏度。設(shè)計框圖如圖5所示。十進(jìn)制的“2”為固定數(shù)字，學(xué)生只要設(shè)計并實現(xiàn)溫度個位數(shù)的顯示即可，參考電路設(shè)計如圖6所示。溫度傳感器LM35可以探測周圍環(huán)境溫度從而輸出不同電壓，輸出的電壓值隨溫度的變化呈線性變化，例如，20攝氏度，LM35輸出0.20 V，25攝氏度，LM35輸出0.25 V。LM741運算放大器電路部分雖然沒有電壓放大，但是增加了電路的帶載能力，增強了模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的輸入穩(wěn)定性。ADC 0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片根據(jù)輸入的電壓值，輸出代表其電壓值的八位二進(jìn)制。74LS573鎖存器：OE腳為使能端，LE為鎖存端，當(dāng)LE為1時，D端的數(shù)據(jù)輸出到O端，當(dāng)LE為0時，D端的數(shù)據(jù)無法輸出到O端，O端輸出上一個狀態(tài)的數(shù)據(jù)。74LS283全加器對輸入的四位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加減法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)碼功能。74LS48根據(jù)輸入的四位二進(jìn)制數(shù)驅(qū)動數(shù)碼管，顯示相應(yīng)數(shù)字（0～9）。

4 結(jié)語

數(shù)模結(jié)合的綜合性實驗可以促進(jìn)學(xué)生電路領(lǐng)域的理論認(rèn)識，提高學(xué)生的實踐動手能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。本文作者所在的深圳大學(xué)信息工程學(xué)院將數(shù)電、模電實驗室合并，成立了數(shù)模復(fù)用實驗室，為數(shù)模綜合性實驗開展提供了良好的環(huán)境和氛圍。本文提出了數(shù)模綜合性實驗的設(shè)計原則，并提供了實際實驗教學(xué)的兩個項目供兄弟院校電學(xué)實驗室參考，希望能起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳林，潘旭，陳喬，等.虛擬儀器技術(shù)在電子技術(shù)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（8）：83-86.

[3] 王美玲，付佳，肖煊.創(chuàng)新型實驗項目 ―― 數(shù)字溫度計的設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2010，29（9）：125-127.

數(shù)字電路設(shè)計方案范文第5篇

【關(guān)鍵詞】數(shù)控;直流穩(wěn)壓電源;Proteus;設(shè)計與仿真;教學(xué)案例

1 引言

Proteus軟件是英國LabCenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個部分構(gòu)成，其中Proteus ISIS軟件包含了革命性的VSM（虛擬仿真技術(shù)），用戶可以對模擬電路、數(shù)字電路、模擬數(shù)字混合電路，以及基于微控制器的系統(tǒng)連同所有的周圍電子器件一起仿真[1-2]。在電子類專業(yè)核心課程的教學(xué)中，除了引導(dǎo)學(xué)生掌握好基礎(chǔ)理論知識外，教師更需要加強對學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)，才能促進(jìn)學(xué)生電路設(shè)計能力以及實踐創(chuàng)新能力提高，也才能滿足社會對所培養(yǎng)人才的專業(yè)能力需求。而將Proteus仿真軟件技術(shù)應(yīng)用于電子類專業(yè)核心課程的教學(xué)活動中，如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)等課程的教學(xué)，不僅能夠促進(jìn)教師形象生動地完成教學(xué)任務(wù)，還可以提高學(xué)生的實踐動手能力，如開展創(chuàng)新性設(shè)計實驗、畢業(yè)設(shè)計、電子設(shè)計競賽[2]。采用Proteus進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計實驗可以根據(jù)需要隨時對原理電路圖進(jìn)行修改，并立即獲得仿真結(jié)果。一邊設(shè)計一邊實驗，調(diào)試時隨時可以修改電路，要比用萬能板焊接元件搭建硬件平臺更為方便，避免了傳統(tǒng)設(shè)計中元器件的浪費，節(jié)約了時間和經(jīng)費，提高了設(shè)計的效率和質(zhì)量[3]。本文探討的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和仿真，涉及電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機技術(shù)、EDA技術(shù)等多方面知識，是電子電路設(shè)計與仿真教學(xué)的典型案例。

2 電路的硬件設(shè)計

2.1 設(shè)計方案分析

數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計是一個具有綜合性的設(shè)計項目，要求具有一定的電壓輸出范圍，輸出電壓能步進(jìn)可調(diào)，能實時數(shù)字顯示輸出電壓。

根據(jù)任務(wù)要求，首先該電路主體是一個電源，屬于模擬電路設(shè)計，其次需要實時顯示輸出電壓，需要譯碼顯示電路，屬于數(shù)字電路知識，還有數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，需要數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，整個轉(zhuǎn)換過程需要相應(yīng)的時序控制，需要微控制器有序控制電壓的轉(zhuǎn)換、輸出、顯示。因此設(shè)計方案很多，本文給出一種簡單實用的方案，在此方案中主要由以下幾個部分組成（如圖1）：

控制器部分：為了能有序控制電源的步進(jìn)輸出及顯示，本設(shè)計選用學(xué)生熟悉又比較常用的8051系列單片機AT89C52。單片機的作用除了有效控制電壓的數(shù)控輸出及顯示外，還可進(jìn)行功能擴(kuò)展。

電壓輸出部分：本設(shè)計對電源的輸出電壓電流沒有太高的要求，當(dāng)前已有集成三端穩(wěn)壓器一般能滿足要求，而且這類芯片內(nèi)部都有過流和過熱的保護(hù)電路。例如型號為LM317集成三端穩(wěn)壓器，其額定電流可達(dá)1.5A，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為1.2～37V，內(nèi)部有過熱和過流保護(hù)電路，價格也不貴，所以采用這種芯片為主體來組成所要求的系統(tǒng)是比較合理的。

電壓調(diào)節(jié)部分：為了能實現(xiàn)電源輸出步進(jìn)變化，結(jié)合集成三端穩(wěn)壓器的特點，選擇模擬開關(guān)和電阻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路，將單片機與三端穩(wěn)壓器聯(lián)接，實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換?？刂茊纹瑱C輸出的數(shù)字信號即可改變?nèi)朔€(wěn)壓器輸出電壓，實現(xiàn)電壓的數(shù)控調(diào)節(jié)。

電壓顯示部分：該部分選用常用的數(shù)字電路中的譯碼顯示電路，為了節(jié)約單片機的IO端口，顯示方式采用動態(tài)顯示。

圖1 整體電路設(shè)計方案原理圖

2.2 各單元電路硬件設(shè)計

根據(jù)上面的設(shè)計思路，為了能快速方便的實現(xiàn)該設(shè)計方案，采用常用的一種仿真設(shè)計軟件Proteus完成該電路的設(shè)計與仿真。Proteus軟件包含了豐富的元器件庫，能夠很方便地調(diào)用設(shè)計方案中需要的各種元器件連接成電路，并進(jìn)行仿真測試。

2.2.1 單片機控制電路

單片機是數(shù)控電源的核心，它通過軟件的運行來控制整個電路的工作，從而完成設(shè)定的功能。本設(shè)計中控制電路選用AT89C52單片機，它是由美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位CMOS單片機，片內(nèi)含8K字節(jié)的FLASH或PEROM和256字節(jié)的RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容[4]。AT89C52接收來自按鍵的信息，并對按鍵輸入的信息進(jìn)行處理，從而控制輸出電壓的變化，并將變化的結(jié)果輸出到顯示電路上。

2.2.2 電壓輸出電路

該電路主要由集成三端穩(wěn)壓器LM317作為核心器件穩(wěn)定輸出電壓，該芯片內(nèi)部有過流和過熱保護(hù)電路，電容C1、C3濾除交流雜波，二極管D1為負(fù)載電容的存儲電荷提供一條放電通路[4]。LM317的穩(wěn)壓輸出電路如下圖2所示。

圖2 LM317穩(wěn)壓輸出電路

圖2中輸出電壓滿足下列關(guān)系，

由于調(diào)整端的電流IADJ小于100uA，大多數(shù)情況應(yīng)用時可以忽略，因此輸出電壓近似為 ，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R2可以很方便地改變輸出電壓。

2.2.3 電壓調(diào)節(jié)電路

從上面的LM317輸出電壓公式得知只要改變可調(diào)電阻R2的大小可以很方便地改變輸出電壓的大小，如果把R2設(shè)計成一個線性電阻網(wǎng)絡(luò)，通過模擬開關(guān)進(jìn)行切換，就可以實現(xiàn)數(shù)控輸出電壓的要求[5]。線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，電路中選用8個電阻值依次倍增的精密電阻，模擬開關(guān)選擇常見的繼電器，通過按鍵輸入控制單片機P1口輸出的數(shù)字量控制繼電器的閉合與斷開，實現(xiàn)一種類似于數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，來改變接入LM317調(diào)整端電阻的大小，從而改變輸出電壓大小。

圖3 線性電阻調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)

2.2.4 電壓顯示電路

譯碼顯示電路選用4位數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式（如圖4所示）。將單片機的P2.0和P2.1口控制數(shù)碼管的段選和位選的選通，P0口實現(xiàn)對數(shù)碼管段選和位選的數(shù)據(jù)傳送。P0口既要輸出位選數(shù)據(jù)還要輸出段選數(shù)據(jù)，因此采用分時傳送方式，分別用兩個鎖存器74HC573保存對應(yīng)的位選數(shù)據(jù)和段選數(shù)據(jù);兩個鎖存器的工作分別通過單片機的P2.0和P2.1口來控制。

圖4 譯碼顯示電路

2.2.5 聲光指示電路

為了能指示輸出電壓的最大值、最小值，分別添加紅、綠LED指示燈;為了能指示按鍵的增減，添加蜂鳴器，按鍵每按下一次，就發(fā)出報警聲一次。

3 電路的軟件設(shè)計

直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)是以單片機為核心控制電壓的調(diào)節(jié)與顯示，因此需要編寫相應(yīng)軟件程序控制單片機有序工作。

根據(jù)以上電源系統(tǒng)的硬件特點和實現(xiàn)功能，軟件程序的結(jié)構(gòu)可分為主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成：系統(tǒng)初始化、數(shù)碼管顯示、按鍵是否按下，并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)功能的子程序中去。主程序流程圖如圖5所示。子程序包括：系統(tǒng)初始化子程序、顯示數(shù)據(jù)處理子程序、數(shù)碼管顯示子程序、按鍵中斷子程序等。

圖5 主程序流程圖

4 電路的整體設(shè)計與仿真分析

單片機系統(tǒng)的仿真是Proteus軟件的一大特色。首先在Proteus中將上面硬件設(shè)計的各單元電路連接成一個完整的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源仿真電路（如圖6所示）;然后創(chuàng)建源代碼程序文件，并編輯該電源系統(tǒng)的程序源代碼;接著將源代碼編譯生成為目標(biāo)代碼，將目標(biāo)代碼添加到圖6中的單片機元件的屬性中，相當(dāng)于在實際電路中對單片機下載目標(biāo)程序;最后進(jìn)行電路的調(diào)試仿真[7]。

圖6 整體設(shè)計仿真電路圖

圖6所示電路的仿真結(jié)果如下：當(dāng)電路上電工作后，由于電阻網(wǎng)絡(luò)中沒有電阻接入LM317的調(diào)整端，數(shù)碼管上顯示出電壓為1.25V。當(dāng)電壓增加按鍵按下時，單片機的外部中斷0產(chǎn)生中斷，蜂鳴器報警，電壓計數(shù)值增加1，接入的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值增加一個單位，相應(yīng)的輸出電壓增加0.1V;保存數(shù)碼管結(jié)果的計數(shù)器值加1，P2.0端口選通譯碼顯示電路的位選鎖存器，送入相應(yīng)的位選數(shù)據(jù);P2.1端口選通譯碼顯示電路的段選鎖存器，送入段選數(shù)據(jù);數(shù)碼管上顯示結(jié)果值增加0.1。當(dāng)電壓增大到15V時，紅燈亮，顯示電壓值不變化，輸出電壓值也不再增加;當(dāng)電壓減小到1.25V時，綠燈亮，顯示電壓值不變，輸出電壓也不再減小。

在仿真電路中增加虛擬測試儀器，如圖6中在穩(wěn)壓輸出端Vout添加直流電壓表或者電壓探針，可以在仿真中實時觀測輸出電壓的變化數(shù)據(jù)[3]。

電路仿真輸出的理想結(jié)果是：電壓輸出大小從1.25V到15V變化，變化步進(jìn)單位為0.1V;但實際上仿真結(jié)果是：數(shù)碼管上顯示結(jié)果與LM317輸出端接的電壓探針測量的電壓值有一點誤差。仿真測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 仿真測試數(shù)據(jù)對比表

顯示值 測量值 誤差 顯示值 測量值 誤差 顯示值 測量值 誤差

1.35 1.356 -0.006 5.55 5.527 0.023 11.55 11.475 0.075

1.55 1.554 -0.004 5.95 5.924 0.026 11.95 11.871 0.079

1.95 1.951 -0.001 6.55 6.520 0.030 12.55 12.465 0.085

2.35 2.349 0.001 6.95 6.916 0.034 12.95 12.861 0.089

2.55 2.548 0.002 7.55 7.511 0.039 13.35 13.257 0.093

2.95 2.946 0.004 7.95 7.908 0.042 13.55 13.455 0.095

3.35 3.343 0.007 8.55 8.503 0.047 13.95 13.850 0.100

3.55 3.541 0.009 8.95 8.900 0.050 14.35 14.247 0.103

3.95 3.939 0.011 9.55 9.494 0.056 14.55 14.444 0.106

4.35 4.335 0.015 9.95 9.891 0.059 14.75 14.642 0.108

4.55 4.535 0.015 10.55 10.485 0.065 14.85 14.741 0.109

4.95 4.932 0.018 10.95 10.881 0.069 14.95 14.840 0.110

從仿真結(jié)果上看，隨著電壓的增加，數(shù)碼管輸出的理想結(jié)果與電壓探針輸出的結(jié)果誤差將逐漸增加，最大相對誤差為0.11V，即數(shù)碼管上顯示電壓值為14.95V時，電壓探針實時測量電壓值為14.840V。仿真結(jié)果說明該電路在精度要求不是很高的場合足以適合應(yīng)用。

分析誤差的原因：（1）仿真軟件中的電路元件畢竟是模擬元件，不是真實電路，即使真實電路也會有一定的誤差;（2）顯示結(jié)果是直接將控制繼電器的數(shù)字信號通過單片機軟件顯示出來，而電壓探針測量的是LM317輸出端的電壓值，兩種的顯示位數(shù)、精度不同。當(dāng)然實際輸出端的結(jié)果還取決于連接的電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值的合理選取。通過仿真不但可以觀察輸出結(jié)果，還可以在仿真軟件中很容易修改電路并分析結(jié)果。

5 小結(jié)

本文利用Proteus軟件實現(xiàn)了一種數(shù)控穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計與仿真，無論設(shè)計過程還是仿真測試結(jié)果都達(dá)到了滿意的效果。該電路的設(shè)計與仿真作為電子類專業(yè)的綜合課程設(shè)計典型教學(xué)案例，在教學(xué)過程中應(yīng)用Proteus仿真軟件對電路的設(shè)計方案及結(jié)果進(jìn)行實時的仿真測試與分析，一方面仿真設(shè)計操作簡單，搭建電路、測試結(jié)果方便，修改設(shè)計快捷;另一方面在教學(xué)中增加了學(xué)生電路設(shè)計上的感性認(rèn)識，便于對電路設(shè)計理論的理解，提高了學(xué)生的興趣?？傊肞roteus仿真軟件能較好地完成設(shè)計任務(wù)，將之應(yīng)用到相關(guān)課程教學(xué)中是一種新的教

學(xué)方法，有助于教師的教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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