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簡單的電路設計范文1
關鍵詞:AM2321;STC12C5604;LM2596;干衣袋
引言
在長時間外出旅游或遇到連續陰雨天氣時,怎樣使洗過的衣物干燥是一件頭痛的事情。特別是參加旅行社的旅游,往往晚上到住的地方,早上就出發,沒有辦法曬衣物,采用電加熱烘干衣物是一個可行的辦法,常用的是用吹風機,但很費精力。
居家烘干衣物可以使用尺寸較大的干衣柜,采用帶風扇的電加熱方式,效果好,也省力。但這類干衣裝置不適合隨身攜帶。本文采用的是可任意折疊的體積和一件西裝差不多的干衣袋,采用遠紅外電加熱和空氣的自然對流等方式烘干衣物,可以調節功率,可以根據設定的溫濕度值自動判斷衣物是否干燥。
采用含有己校準數字信號輸出的溫濕度復合型傳感器AM2321作為測量元件,具有完全互換、成本低、長期穩定、相對濕度和溫度測量、超長的信號傳輸距離、數字信號輸出、精確校準、功耗極低、標準單總線數字接口、標準I2C總線數字接口、通信方式可自由選擇等特點。
1、測量電路和原理
1.1測量原理
圖1.1 電路原理框圖
測量原理如圖1.1所示:按鍵輸入設定參數,單片機根據設定的功率值控制絕緣的柔性電熱絲加熱,顯示電路顯示功率和溫濕度值。AM2321將測得的溫濕度值以單總線的形式將溫濕度值傳輸給單片機,單片機將測得的值顯示出來,同時與設定的參數比較,控制是否按設定的功率加熱。
由于處在高濕環境,為了保險起見,增加了漏電保護電路,以保證使用者的人生安全。
電源采用開關電源,提高效率,降低功耗。
1.2STC12C5604單片機
由于本電路的控制相對簡單,為了節省成本,本著夠用、充分利用的原則,單片機選擇容量比較小的、不帶A/D轉換的20腳封裝STC12C5604。它是南通國芯微電子有限公司推出的STC12C5620AD系列中4k字節用戶應用程序空間的高速、低功耗、超強抗干擾、指令完全兼容傳統51系列的單片機,具有單時鐘/機器周期,內部集成有專用復位電路、EEPROM、看門狗等,可ISP/IAP(見圖1.2)。
1.3AM2321
AM2321的接線示意圖如圖1.3所示,AM2321是濕敏電容數字溫濕度傳感器。是一款含有己校準數字信號輸出的溫濕度復合型傳感器。采用專用的溫濕度采集技術,具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個高精度集成測溫元件,并與一個高性能微處理器相連接。該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。通信方式采用單總線、標準I2C兩種通信方式。兩種通信方式都采用直接輸出經溫度補償后的濕度、溫度及校驗CRC等數字信息。
溫度分辨力為0.1℃,精度為0.5℃,測量范圍為-40-80℃。濕度分辨力為0.1%RH,誤差為3%RH。具有完全互換性。
1.4漏電保護電路
圖1.4 漏電保護電路
如圖1.4所示,正常時,兩根電源線上的電流總是大小相等,方向相反,磁環上沒有磁通,次級線圈也沒有感應電壓輸出。當有人觸電時,兩根電源線上的電流就不相等,其電流的差值即為觸電(漏電)電流,當電流達到一定值時(一般30mA),就要快速切斷電源。
正常時,次級線圈沒有感應電壓,SCR1沒有被觸發而不導通,VCC經R3、D2給Q1足夠大的基極電流,三極管飽和導通,繼電器吸合,加熱電源接通。
當漏電流達到保護值時,次級的感應電壓正半周的峰值電壓通過R2觸發單向晶閘管使其導通并保持,其導通壓降小于1V,經D2的分壓,加在Q1發射結上的電壓小于導通電壓,三極管截止,繼電器不吸合,切斷加熱電源。
正常情況下,按下SW1,流過相線的電流小于零線的電流,相當于人體觸電或漏電,工作狀態如上所述。R1的取值為
實際可取7k5。
1.5加熱控制電路
由于加熱功率有300W左右,為了保證發熱均勻,采用PWM方式控制,加熱器的加熱周期為1S,繼電器頻繁動作壽命較短,尤其是在電壓峰值附近接通時對觸點很不利,也沒用辦法控制在電壓過零時導通來減輕干擾,故采用雙向晶閘管。為了與弱電隔離和減輕干擾,采用過零觸發的光耦驅動,電路如圖1.5所示。圖中R1為限流電阻,LED1為加熱指示用,MOC3081采用推薦電路,雙向晶閘管采用4A的Z0405MF,R4和C1組成RC吸收電路,R5為電熱絲。為了降低單片機的功耗,采用灌電流驅動。
1.6顯示驅動電路
參數和狀態顯示電路如圖1.6所示。為了減少占用單片機的口線數量,采用動態驅動顯示和串轉并譯碼顯示。U1為3-8譯碼器,7位數碼管和4個發光管分成7組,溫度和濕度參數要求比較低,采用兩位數碼管顯示,功率用三位數碼管,由于采用貼片元器件,每個元器件的功率比較小,同時考慮顯示效果,7個數碼管采用兩片74LS164驅動。
1.7鍵盤電路
由于單片機的口線夠用,按鍵電路就采用常見的一根口線一個按鍵,電路比較簡單。R1-R4為上拉電阻。
1.8電源電路電路
由于整個電路的功率比較小,變壓器的功率可以選用1VA,10V的輸出經整流濾波后供給繼電器及穩壓集成塊LM2596。LM2596-5.0是一款輸出5V的開關電源IC,在輸入電壓范圍內,其效率在80%以上,穩壓效果與7805相當,可以完全替代7805,小電流時不需散熱片。
2、軟件設計
軟件部分主要包括鍵盤輸入子程序,看門狗子程序,功率控制,溫濕度輸入程序、顯示程序等。其中的溫濕度輸入程序流程如下:
3、結語
本控制電路采用一體式傳感器和開關電源,元器件采用貼片元件,電路板尺寸小,能防止觸電,使用安全可靠。
參考文獻:
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簡單的電路設計范文2
1數字集成電路設計實驗課程教學現狀
數字集成電路設計課程為黑龍江大學集成電路專業學生本科階段的必修課。傳統的數字集成電路設計實驗教學課程可使學生加深對所學理論知識的理解,熟練軟件使用過程,增強動手操作能力,但還存在如下三方面問題:A.實驗教學方法有待改進。在傳統的數字集成電路設計實驗教學中,上課前,學生基本不了解實驗儀器和軟件,也不清楚實驗課的內容。課程開始后,教師需要把相應理論知識、儀器操作和軟件使用等內容一一講授清楚,在有限學時內,更多的講授時間就壓縮了學生動手實驗和探索更深入問題的時間,不利于學生實踐能力的培養。B.實驗課程內容相對簡單。目前,黑龍江大學數字集成電路設計實驗課程的內容較為基礎,基本單元電路的設計仿真占比較大,開放性實驗項目不多。實驗內容主要涉及比較器、編碼器和加法器等基礎門電路的仿真,學生使用ModelSim軟件通過Verilog語言編寫相應電路的網表,然后編寫對應testbench文件并進行仿真驗證所寫電路網表功能的正確性。這類基礎實驗有利于學生熟練掌握編程語言和軟件使用,并加深對基本單元電路的理解,但內容相對簡單,對于學生設計綜合能力的進一步培養還有所欠缺。C.實驗課程考核機制單一。傳統數字集成電路設計實驗課程的考核成績只做為其理論課程總成績的一小部分。黑龍江大學的數字集成電路設計實驗課程的考核形式一般為學生每次實驗課程中是否完成了幾項規定的實驗內容,所有實驗內容完成后所得成績的疊加即為該門實驗課程的總成績。由于實驗內容具有固定性和同一性,成績較好的學生快速完成實驗內容后難于進一步進行探索研究,這種簡單的考核方式無法很好反映出學生掌握實驗技能的梯度,也不利于學生發揮創新型思維進行設計實驗,阻礙了學生的實踐能力發展。
2基于翻轉課堂教學模式的改革探索
A.課堂翻轉,提升學生學習質量。在翻轉課堂教學模式中,教師應由專注“如何教”轉向研究學生“如何學”。在數字集成電路設計實驗教學中,教師可根據本次課程的實驗內容,在課程開始前一周將相應的學習知識點、軟件操作、硬件搭建及要解決的問題以電子文檔或視頻的形式放于共享平臺上。學生需要在共享平臺上進行課前學習,學習期間應查閱相關參考資料,將簡單的知識點盡量通過自學解決,將重點難點問題標記出來,在課堂中與教師或學習小組交流、討論,并最終解決問題[2]。這種翻轉課堂教學模式改變了傳統課堂的教學方式,強化了學生主動學習的意識,提高了課堂時間利用率,可提升學生的學習質量[3]。B.實驗課程內容和模式改革。實驗課程對學生基礎知識掌握情況的檢驗和設計能力的培養至關重要,因此,應打破傳統實驗課程輔助理論課程開設的現狀,將數字集成電路設計課程實驗部分作為一門擁有獨立學分的必修課。實驗內容應具有基礎性、多樣性、創新性和完整性,確保學生在做好基礎性實驗后,切實提升創新性實驗能力。實驗內容中應增加綜合電路設計題目所占比重。目前,實驗室擁有SEED-XDTKFPGA教學實驗平臺,擁有視頻顯示、LED顯示、數碼管等驗證設備,可開設多種實驗教學項目。學生可利用該平成編寫源代碼、綜合、編寫測試文件、功能仿真、約束設計、布局布線后仿真、生成FPGA下載代碼文件、FPGA下載程序和實驗平臺驗證結果全流程。應充分利用SEED-XDTKFPGA教學實驗平臺的強大功能,將該平臺貫穿數字集成電路設計實驗課程始終,如:可增加數碼管顯示、LED跑馬燈、頻率計等基礎實驗項目,獨立電路設計項目也應利用該平臺進行開展。這對于提高學生的數字電路設計能力、動手實踐能力和掌握FPGA開發過程具有重要意義。C.完善實驗課程考核機制,注重學生創新能力培養。應建立課前學習考核制度,督促學生做好課前學習。翻轉課堂教學模式若要在數字集成電路設計實驗教學中達到好的效果,就必須建立適當的課前考核機制??蓪W生課前學習時長和通過課前學習掌握基礎知識的程度作為一項課程考核指標,考核分數計入最終實驗課程成績內(占實驗總成績的20%),進而督促學生必須做好課前學習。數字集成電路設計課程實驗部分的主要任務是培養學生的數字集成電路設計能力,因此,要注重實驗中創新性設計能力的考核。以往實驗總成績由每次實驗得分累加獲得,改革后,實驗總成績應為課前學習考核得分(20%)、每次完成實驗內容考核得分(20%)和完成一個獨立電路設計實驗考核得分(60%)三項累加獲得。獨立電路設計實驗需要完成電路建模、電路網表編寫、testbench編寫和在FPGA實驗箱進行功能驗證等工作。教師可根據學生在設計過程中每一步驟的完成情況給出準確的評價分數,這樣可以較為細致地檢驗學生對基礎知識和電路設計能力的掌握情況,而且獨立電路設計實驗分值占比較高,如果不能完成電路設計,則該門課程無法通過考核,可通過這種方式調動學生的積極性,加強學生的緊迫感,提高學生的學習質量。
3結語
通過對翻轉課堂教學模式的研究,結合黑龍江大學數字集成電路設計實驗教學課程現狀,探索了基于翻轉課堂的實驗教學方法。該方法根據目前實驗教學課程存在的問題,提出了課堂翻轉、完善課程考核機制和實驗內容改革的方法,可以增強師生之間的交互性,增加學生動手實驗的時間,有助于教師在課堂上更好地掌握每一位學生真正的學習狀態和學習效果,從而有效提升學生的數字集成電路設計能力、創新思維能力和實踐能力。
參考文獻:
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簡單的電路設計范文3
1明確教學目標
不管是哪一門學科的教學,明確教學目標都是非常重要的。只有明確了教學的目標,課堂教學才能夠有序的進行。例如,某個高職機電院校的教師,其所教育的學生有一些基本的電子產品裝配的經驗,他們對新鮮的事物有較強的接受能力,并且十分喜歡親自動手進行試驗操作。由此,這名教師就通過對教材的分析和研究,為學生確立了“了解組合邏輯電路設計的步驟及其設計思維”的教學目標。這一教學目標需要學生積極的參與課堂內容,并且對課堂的內容進行簡單的動手操作,制作出簡單的電子產品。在教學進行的過程中,教師采用分組進行的教學方式,將學生固有的實習經驗應用在課堂之中,從而提高學生的團隊合作精神和學生對課堂的興趣。
2改進教學方法
教學方法是應該不斷的改進和創新的,固有的教學方法會隨著時代的發展和特定情況的出現而受到影響,出現弊端。只有不斷更新教學方法,才能避免舊方式弊端的出現。而且教學方法的巧妙運用能夠明確學生學習的內容還能夠提高課堂的積極性和學生的學習興趣。例如,某校教師在課堂教學中采用情景教學的方式,在教學的過程中為學生設立各種問題,通過各種方式啟發學生自主尋找答案。這種方法大大提高了學生的學習能力。除此之外,采用分組合作的方法或者任務驅動的方法也對課堂教學的效率提高有所幫助。
3教學的組織和實施
3.1情景設置,任務導入
對于情景的設置可以通過播放視頻和圖片的方式來進行。例如,為學生播放中國達人秀的視頻,讓同學們對節目海選中評委所使用的表決器進行觀察,其后通過圖片的方式對這種表決器的優點及其實用性進行分析和說明:這種表決器在各類綜藝選拔類節目中普遍應用,不僅如此,在體育競賽或者人大表決的時候也時常會應用到這種表決器。在視頻和圖片的幫助和引導之下,學生會逐漸的對課堂產生興趣,從而開始對表決器的組織結構進行思考和分析。這種方式就大大的提高了學生的課堂效率和對課堂的集中程度。此外,還要做好課堂任務的布置。視頻和圖片的說明再具體詳盡也不如學生親自動手操作來的直觀具體。所以,除了觀看視頻和圖片之外,教師還可以鼓勵同學進行簡單的動手操作。以表決器為例,教師可以為學生播放表決器制作的的基本流程和理論,通過教師的講解和學生自主的觀察,在教師的引導下使學生運用組合邏輯電路設計的知識理論進行表決器的基礎設計,從而使學生帶著任務學習,激發學生在學習過程中的探索精神。
3.2實施任務
組合邏輯電路設計大約分為四個步驟:通過對邏輯問題的分析和理解列出真值表、通過真值表來進行邏輯表達方式的書寫、再將邏輯表達方式進行簡化和變換的輸出、最后畫出電路邏輯圖。在教學過程中,為了使學生順利的完成教學任務,一定要讓學生合理有序的進行組合邏輯電路的設計,并且在教學的過程中對學生加以啟發,使學生能夠自主的思考問題并且提出問題。鼓勵學生進行積極的思考,活躍自己的思維。也可以采用分組的形式對教學任務進行實行。將學生分成固定人數的小組,對小組內的各個成員進行合理具體的分工,這些分工可以包括采供部、銷售部、產品研發部等等。其中采購部主要負責實驗操作中所需要零件和工具的采集購買,以及對零件、儀器和制作出來的成品進行效果檢測。
銷售部的成員可以負責小組制作的產品在目前市場中的市場調研和信息采集。產品研發部可以負責查閱各項資料和相關的文獻,對所要制作的產品進行深入的研究,并且及時對其所具有的新功能、這個物品在市場上的反饋以及其上一次進行的改良時間進行了解和分析,使小組將要制作的物品能夠適應現代市場的需求,有合理的實用性。通過合理的分工合作和職能分配,可以將學生全部帶入到動手操作的過程之中,并且使學生在各項調查和分析的過程中了解到更多關于組合邏輯電路設計的知識,使學生在學習組合邏輯電路設計的時候有更加清晰的認識,提高學生的動手能力和思考能力,調動了學生在課堂上學習的主觀能動性。除此之外,在任務計劃推行的過程中,教師也要對學生的操作能力和實踐經驗充分的了解和考慮,在課堂上教師主要負責引導學生,而學生作為課堂的主體來展開教學內容。教師可以通過多媒體講解等方式來對學生作出示范,從而引導學生進行正確的實踐流程。
此外,教師還要對學生無法掌握的重點和難點進行歸納和總結,將這些重點、難點詳細的為學生進行講解,還要對學生容易出現操作錯誤的部分進行及時的糾正和正確的操作演示。在學生遇到操作瓶頸的時候給予學生適當的啟示和幫助,避免學生產生消極情緒。將自己的經驗以及一些操作技巧傳授給學生。例如,在進行操作的時候發現某一個小組的成員只懂得理論邏輯,并沒有具體的實踐經驗,這就需要教師幫助學生對電路的設計進行構建以及變量的輸出處理等等問題。在教師的協助之下學生通過自己的思考得出答案。在任務完成之后,小組成員之間要進行經驗的交流和總結,歸納出本組所出現過的問題和情況。并且將小組作品進行班級內的展示,選派一位同學對本組產品的構造原理、設計思路等內容進行闡述和分析。最后教師對各組的產品進行分析和評價,及時向學生反饋學生操作中所出現的各類常見問題。對優秀的小組進行鼓勵和贊賞,增強學生學習的自信心。
4結束語
簡單的電路設計范文4
關鍵詞:滑動變阻器;限流式電路;分壓電路
0 引言
滑動式變阻器是一種基本且簡單的電器元件,其工作原理為通過滑動改變滑動變阻器接入電路部分的電阻線長度,從而達到調節電阻的作用。了解滑動變阻器在系統機房電路中的作用,從而正確選擇滑動變阻器的控制電路,對保障系統機房電路具有重要的意義。
1 限流式電路
(一)限流式電路設計方式及其選擇
限流是滑動變阻器的作用之一,根據滑動變阻器在電路中限制電流的作用,滑動變阻器的控制電路也需要選擇限流式電路設計。在實際設計過程中限流式電路(電源內阻不計,電源壓恒定不變),變阻器Ro分別有A、B、C三個接口,將接口A和C接入電路,將接口C在接口A和B之間來回滑動,通過改變回路內的電阻起到改變通過回路內的電流量,最終達到降低電源Rf的電壓。
(二)限流范圍
當開關S閉合后,Rf負載電壓Uf和通過的電流If分別為■U和■,當接口C逐漸移至接口A后,RAC=0,電壓Uf的值達到最高,Uf=U,最大電流If=■。當接口C移至接口B,滑動變阻器RO全部接入回路,則RAC=R,Rf的電壓達到最小值,Uf=■U、If=■U?;芈穬入娏髟凇?。從限流式電流設計的限流范圍可以看出,RO與Uf、If的調節范圍保持正相關關系,當U和Rf值不變,Uf、If的調節范圍隨著RO值變大而變大。
2 分壓電路
(一)分壓電路設計
分壓是滑動變阻器的另一主要作用,如滑動變阻器發揮分壓作用,其電路設計也應采用分壓電路,分壓電路設計方式。首先,將滑動變阻器的接口A和B分別接入電路內電源的兩極,接口C與負載Rf相連,負載Rf連接滑動變阻器接口A。閉合開關S后,滑動變阻器的電壓值為電源電壓UBC=U,且UAB等于接口A和C的電壓以及接口A和B的電壓的和,UBC=UAC+UAB,此時輸出電壓Uf=UAC,因此可以將電壓Uf作為UAB的一部分。
(二)分壓電路調節范圍
通過設計結構可以看出,Uf=■U(R`=■),通過簡化公式可的到Uf=■U。將接口 C逐漸向接口A滑動,RAC的值為0,且RBC的值即為Ro,此時Uf達到最小值,Uf=0。當接口C滑動至接口B,RAC的值為0,輸出電壓Uf的值最大,既Uf=U。總之,隨著接口A向接口B或接口C滑動,回路電流If、Io、I總的變化規律如下:If=■U;Io=■U;I總=■U。(RAC為自變量,0《RAC《RO)。從If和I總的變化規律公式可以看出,隨著接口C向接口B移動,If的變化范圍在0-=■之間,I總的變化范圍在■-(+)之間變動。
3 限流式電路和分壓電路比較
雖然兩種控制電路都具有調節電流和電壓的作用,但是兩者調節電流及電壓的范圍不同。分壓電路與Ro無關,而限流式電路與Ro有關,因而分壓電路的調節范圍大于限流式電路。在相應的電流調節范圍內,分壓電路調節范圍在0■,而限流式電路的調節范圍為■■,從兩個控制電路消耗對功率的需求來看,分壓電路的支路更多,在同一滑動變阻器調節下,分壓消耗的電能更多;如若Rf>Ro,限流式電路的Uf的最大值與最小值差距較小,調節電壓的范圍不大,因而電流調節范圍也不大,無法達到調節電流和電壓的目的。
4 結語
綜上所述,限流式電流和分壓電路各有特點。因此,只要了解有限電路電力和分壓電路的優缺點以及調節范圍,再結合系統機房電路對調節電流和電壓的范圍、工作功率等相關因素,即可選出正確的控制電路設計方式,保證電路安全、高效地進行。
簡單的電路設計范文5
關鍵詞:相關性;移位寄存器;序列碼
中圖分類號:tm9l1.1文獻標識碼:a文章編號:10053824(2013)04005303
0引言
在通信領域中,系統的可靠性和有效性是永恒的主題。從理論上講,在碼分多址(cdma)的通信中,采用的是不同的正交或準正交序列碼作為地址碼,也就是這種地址碼有多少,那么用戶就有多少。因此,尋找符合要求的地址碼,就是一件很重要的工作。目前,利用c語言、matlab或cpld的程序設計產生m序列碼的文章很多[12],在很多數字電子技術教科書里,都會提到利用簡單的移位寄存器來產生m序列碼,但是,m序列產生器具有非線性反饋邏輯, 結構復雜,不易直接用反饋邏輯構造[3]。借助74ls194移位寄存器,利用推導和multisim仿真手段,能夠設計出產生低位的m序列碼的電路。
圖2中,雙輸入的異或起到狀態的轉換作用,上面所提到的,如果用與非門,那么輸出就是另外的狀態圖,而且不是m序列碼,而4輸入的或非門是具有啟動和循環作用的,因為,當電源開關合上,qaqbqcqd的初始狀態為0000,如果沒有其它的電路轉換,這時,qcqd的輸出為00,經過異或后,輸出還是為0,反饋到dsr還是為0,這時選擇右移,那么qaqbqcqd輸出還是為0000,跳不出0000這個環。因此,利用一個4輸入的或非門,使輸出從第一個狀態0000跳出,即當qaqbqcqd輸出為0000時,或非門輸出為1,驅動控制端s1=1,這樣,控制端 s0=s1=1,74ls194執行并入并出,使輸出為1111狀態,跳出初始狀態0000,從而進入狀態的轉換。(當然,也可以考慮用其它邏輯門,直接從0000環跳出,但是,不一定會得到15個狀態的m序列碼),這時qaqbqcqd=1111,4輸入的或非門輸出為0,其實,在16個狀態中,qaqbqcqd只有在0000狀態時,4輸入的或非門才輸出為1,而其它15種狀態都為0,s0=1,s1=0,進入正常的右移功能,完成以上15個狀態的循環。
3結論
目前,m序列的產生,主要是以軟件程序化的形式來產生,如c語言、matlab或cpld,不管是何種形式,都要以原始的移位寄存器的基本原理來推導。本電路是借助低位m序列碼的設計,來分析其電路設計的思路,電路設計簡單,希望能夠為類似的軟件設計和電路設計提供參考。
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簡單的電路設計范文6
近幾年,隨著科技的發展和網絡技術的普及,各種先進的電子技術開始蓬勃發展,目前,在電子產品設計中比較先進的技術是EDA技術,在電子系統設計中,它不需要硬件電路的支持就可以直接修改程序中的錯誤及系統功能,不僅縮短了研發周期,而且節約研發成本。EDA技術應用于數字電路綜合實驗設計中,可以有效地提高學生對數字電路綜合應用能力。本文主要探討 EDA技術在數字電路綜合實驗設計中的應用及特點。
【關鍵詞】EDA 數字電路 綜合實驗設計 應用
數字電路是高等院校理工科電子信息類專業中一門重要的基礎課,數字電路的知識比較復雜,對于初學者來說不容易理解,而采用數字電路實驗有助于學生理解數字電路的知識及相關理論。在教學中通過數字電路表決器、計數器等簡單的實驗教程,幫助學生理解、學習數字電路,掌握各個單元電路的相關知識及理論概念,綜合利用數字電路的特點應用于實際生活中,提高學生解決工程實際問題的能力。
1 EDA技術特點
1.1 模塊化設計
EDA技術采用現在社會上最先進的設計方法,它是一種“自上而下”的全新設計,屬于模塊化設計方法,具有模塊化設計方法的優勢。
1.2 縮短設計周期,降低設計費用
EDA技術應用于設計中,可以單獨于器件的結構而獨立存在。所以,在設計時,設計者不用考慮芯片結構等器件對數字電路的限制,可以使設計者更專心于設計。同時減少設計風險,降低設計所需費用,縮短設計周期。具有良好的經濟效益與社會效益。
1.3 實現電路的移植
EDA技術應用于數字電路設計中,可以實現簡單的移植工作。它采用硬件描述語言進行設計,這種設計方法可以完全獨立于目標器件的結構而存在,簡單、方便,很受設計者的歡迎。
2 MAX+Plus II軟件
我們采用MAX+Plus II軟件對數字電路進行分析研究,這種軟件簡單易用,非常適合剛入門的學生學習。在利用這個軟件學習數字電路時,在自身熟悉的設計方式基礎上建立一個新的設計,這款軟件會自動將設計轉換成設計者所需要的格式。通過該軟件的編譯、仿真、等功能,快速的完成各種不同的數字電路系統設計。另外,此軟件的器件庫和模型庫非常多可以幫助學生設計數字電路原理圖;另外,它還具有強大的仿真、分析功能。
3 數字頻率計綜合實驗系統設計
3.1 實驗方案設計
在本實驗中要求學生采用數字電路中相關器件,設計一個數字頻率計來測量數字電路的信號頻率,然后將所測量的信號頻率結果顯示在數字電路的數碼管上。在進行實驗之前,將實驗系統劃分為不同的模塊進行分析數字電路工作過程,比如測頻控制電路、脈沖發生電路、計數電路、鎖存電路、信號整形電路、動態掃描等。通過各個模塊之間的相互協調來完成數字電路之間的信息的傳遞與顯示。
3.2 試驗系統模塊設計
3.2.1 脈沖發生電路模塊
脈沖發生電路由一片14 bit二進制串行計數或者是CD4060分頻器再加上一些阻容元件構成。它主要是用來產生系統所需要的頻率信號,比如:動態掃描電路的1 kHz掃描頻率信號和測頻控制電路所需的頻率為2 Hz的時基信號。
3.2.2 信號整形電路分析
在信號整形電路中,測信號的波形有三種波,外形像長方形的矩形波、類似于三角形的三角波和正弦波,在進行信號計數之前,首先要變換波形,在設計時將不同的波形信號變換成相同的信號波形進行測量。對信號進行整形時需要利用芯片機來測量,然后將得到的脈沖信號作為計數電路的輸入時鐘信號。
3.2.3 測頻控制電路分析
數字電路的頻率測量方法一般使用計數法,測頻控制電路需要產生脈寬為1s的脈沖信號,來控制技術電路的技術使能。技數結束后,將結果鎖存到寄存器中,使數據顯示更加穩定。鎖存好技術結果后,還需要一個清0信號,以便清除計數電路中上一次的技數結果。
3.2.4 計數電路模塊
技術電路模塊是用來計數待測信號的,一般由8個一位10進制加法計數器一同步級聯的方式構成。技術過程受測頻控制電路輸出信號的控制。技術結果鎖存后,利用清零信號將電路中的8個計數器統一清零,為下一次的技術做準備。
3.2.5 鎖存電路模塊
鎖存電路,顧名思義就是用來鎖存計數電路的計數結果,由4個異步清零信號的觸發器組成。電路中每次計數結束時,測頻控制電路輸出信號就會產生一個上升沿,將技術結果鎖入寄存器。
3.2.6 動態掃描顯示電路模塊
該模塊的整個電路由1個用74160、1個3-8譯碼器和非門構成的8進制計數器、4個8選1數據選擇器和1個顯示譯碼器7448組成。8進制計數器在數字電路中主要用于產生3―8的譯碼器選和等,4 bit送到顯示譯碼器進行譯碼時利用4個8選1數據選擇器輸入32位數據進行選擇。
4 結語
這種基于EDA技術的數字電路綜合設計實驗模式是現代數字電路設計中重要的組成方式,數字電路中很多單元電路與設計方法都很好的應用在實驗設計中,幫助學生了解、掌握電路設計方法和技能。提高學生的動手能力與解決實際問題的能力。
參考文獻
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作者簡介
陸元婷(1981-),女,貴州省遵義市人。碩士學位?,F為遵義醫學院醫學信息工程系講師。主要研究方向為軟件工程。