简单的电路设计范例6篇

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简单的电路设计

简单的电路设计范文1

关键词:AM2321;STC12C5604;LM2596;干衣袋

引言

在长时间外出旅游或遇到连续阴雨天气时,怎样使洗过的衣物干燥是一件头痛的事情。特别是参加旅行社的旅游,往往晚上到住的地方,早上就出发,没有办法晒衣物,采用电加热烘干衣物是一个可行的办法,常用的是用吹风机,但很费精力。

居家烘干衣物可以使用尺寸较大的干衣柜,采用带风扇的电加热方式,效果好,也省力。但这类干衣装置不适合随身携带。本文采用的是可任意折叠的体积和一件西装差不多的干衣袋,采用远红外电加热和空气的自然对流等方式烘干衣物,可以调节功率,可以根据设定的温湿度值自动判断衣物是否干燥。

采用含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器AM2321作为测量元件,具有完全互换、成本低、长期稳定、相对湿度和温度测量、超长的信号传输距离、数字信号输出、精确校准、功耗极低、标准单总线数字接口、标准I2C总线数字接口、通信方式可自由选择等特点。

1、测量电路和原理

1.1测量原理

图1.1 电路原理框图

测量原理如图1.1所示:按键输入设定参数,单片机根据设定的功率值控制绝缘的柔性电热丝加热,显示电路显示功率和温湿度值。AM2321将测得的温湿度值以单总线的形式将温湿度值传输给单片机,单片机将测得的值显示出来,同时与设定的参数比较,控制是否按设定的功率加热。

由于处在高湿环境,为了保险起见,增加了漏电保护电路,以保证使用者的人生安全。

电源采用开关电源,提高效率,降低功耗。

1.2STC12C5604单片机

由于本电路的控制相对简单,为了节省成本,本着够用、充分利用的原则,单片机选择容量比较小的、不带A/D转换的20脚封装STC12C5604。它是南通国芯微电子有限公司推出的STC12C5620AD系列中4k字节用户应用程序空间的高速、低功耗、超强抗干扰、指令完全兼容传统51系列的单片机,具有单时钟/机器周期,内部集成有专用复位电路、EEPROM、看门狗等,可ISP/IAP(见图1.2)。

1.3AM2321

AM2321的接线示意图如图1.3所示,AM2321是湿敏电容数字温湿度传感器。是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。采用专用的温湿度采集技术,具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件,并与一个高性能微处理器相连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。通信方式采用单总线、标准I2C两种通信方式。两种通信方式都采用直接输出经温度补偿后的湿度、温度及校验CRC等数字信息。

温度分辨力为0.1℃,精度为0.5℃,测量范围为-40-80℃。湿度分辨力为0.1%RH,误差为3%RH。具有完全互换性。

1.4漏电保护电路

图1.4 漏电保护电路

如图1.4所示,正常时,两根电源线上的电流总是大小相等,方向相反,磁环上没有磁通,次级线圈也没有感应电压输出。当有人触电时,两根电源线上的电流就不相等,其电流的差值即为触电(漏电)电流,当电流达到一定值时(一般30mA),就要快速切断电源。

正常时,次级线圈没有感应电压,SCR1没有被触发而不导通,VCC经R3、D2给Q1足够大的基极电流,三极管饱和导通,继电器吸合,加热电源接通。

当漏电流达到保护值时,次级的感应电压正半周的峰值电压通过R2触发单向晶闸管使其导通并保持,其导通压降小于1V,经D2的分压,加在Q1发射结上的电压小于导通电压,三极管截止,继电器不吸合,切断加热电源。

正常情况下,按下SW1,流过相线的电流小于零线的电流,相当于人体触电或漏电,工作状态如上所述。R1的取值为

实际可取7k5。

1.5加热控制电路

由于加热功率有300W左右,为了保证发热均匀,采用PWM方式控制,加热器的加热周期为1S,继电器频繁动作寿命较短,尤其是在电压峰值附近接通时对触点很不利,也没用办法控制在电压过零时导通来减轻干扰,故采用双向晶闸管。为了与弱电隔离和减轻干扰,采用过零触发的光耦驱动,电路如图1.5所示。图中R1为限流电阻,LED1为加热指示用,MOC3081采用推荐电路,双向晶闸管采用4A的Z0405MF,R4和C1组成RC吸收电路,R5为电热丝。为了降低单片机的功耗,采用灌电流驱动。

1.6显示驱动电路

参数和状态显示电路如图1.6所示。为了减少占用单片机的口线数量,采用动态驱动显示和串转并译码显示。U1为3-8译码器,7位数码管和4个发光管分成7组,温度和湿度参数要求比较低,采用两位数码管显示,功率用三位数码管,由于采用贴片元器件,每个元器件的功率比较小,同时考虑显示效果,7个数码管采用两片74LS164驱动。

1.7键盘电路

由于单片机的口线够用,按键电路就采用常见的一根口线一个按键,电路比较简单。R1-R4为上拉电阻。

1.8电源电路电路

由于整个电路的功率比较小,变压器的功率可以选用1VA,10V的输出经整流滤波后供给继电器及稳压集成块LM2596。LM2596-5.0是一款输出5V的开关电源IC,在输入电压范围内,其效率在80%以上,稳压效果与7805相当,可以完全替代7805,小电流时不需散热片。

2、软件设计

软件部分主要包括键盘输入子程序,看门狗子程序,功率控制,温湿度输入程序、显示程序等。其中的温湿度输入程序流程如下:

3、结语

本控制电路采用一体式传感器和开关电源,元器件采用贴片元件,电路板尺寸小,能防止触电,使用安全可靠。

参考文献:

[1]倪志莲.单片机应用技术[M].北京:北京理工大学出版社,2007.

[2]王元庆.新型传感器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]梁正习.漏电保护器实用技术[M].北京:化学工业出版社,1995.

简单的电路设计范文2

1数字集成电路设计实验课程教学现状

数字集成电路设计课程为黑龙江大学集成电路专业学生本科阶段的必修课。传统的数字集成电路设计实验教学课程可使学生加深对所学理论知识的理解,熟练软件使用过程,增强动手操作能力,但还存在如下三方面问题:A.实验教学方法有待改进。在传统的数字集成电路设计实验教学中,上课前,学生基本不了解实验仪器和软件,也不清楚实验课的内容。课程开始后,教师需要把相应理论知识、仪器操作和软件使用等内容一一讲授清楚,在有限学时内,更多的讲授时间就压缩了学生动手实验和探索更深入问题的时间,不利于学生实践能力的培养。B.实验课程内容相对简单。目前,黑龙江大学数字集成电路设计实验课程的内容较为基础,基本单元电路的设计仿真占比较大,开放性实验项目不多。实验内容主要涉及比较器、编码器和加法器等基础门电路的仿真,学生使用ModelSim软件通过Verilog语言编写相应电路的网表,然后编写对应testbench文件并进行仿真验证所写电路网表功能的正确性。这类基础实验有利于学生熟练掌握编程语言和软件使用,并加深对基本单元电路的理解,但内容相对简单,对于学生设计综合能力的进一步培养还有所欠缺。C.实验课程考核机制单一。传统数字集成电路设计实验课程的考核成绩只做为其理论课程总成绩的一小部分。黑龙江大学的数字集成电路设计实验课程的考核形式一般为学生每次实验课程中是否完成了几项规定的实验内容,所有实验内容完成后所得成绩的叠加即为该门实验课程的总成绩。由于实验内容具有固定性和同一性,成绩较好的学生快速完成实验内容后难于进一步进行探索研究,这种简单的考核方式无法很好反映出学生掌握实验技能的梯度,也不利于学生发挥创新型思维进行设计实验,阻碍了学生的实践能力发展。

2基于翻转课堂教学模式的改革探索

A.课堂翻转,提升学生学习质量。在翻转课堂教学模式中,教师应由专注“如何教”转向研究学生“如何学”。在数字集成电路设计实验教学中,教师可根据本次课程的实验内容,在课程开始前一周将相应的学习知识点、软件操作、硬件搭建及要解决的问题以电子文档或视频的形式放于共享平台上。学生需要在共享平台上进行课前学习,学习期间应查阅相关参考资料,将简单的知识点尽量通过自学解决,将重点难点问题标记出来,在课堂中与教师或学习小组交流、讨论,并最终解决问题[2]。这种翻转课堂教学模式改变了传统课堂的教学方式,强化了学生主动学习的意识,提高了课堂时间利用率,可提升学生的学习质量[3]。B.实验课程内容和模式改革。实验课程对学生基础知识掌握情况的检验和设计能力的培养至关重要,因此,应打破传统实验课程辅助理论课程开设的现状,将数字集成电路设计课程实验部分作为一门拥有独立学分的必修课。实验内容应具有基础性、多样性、创新性和完整性,确保学生在做好基础性实验后,切实提升创新性实验能力。实验内容中应增加综合电路设计题目所占比重。目前,实验室拥有SEED-XDTKFPGA教学实验平台,拥有视频显示、LED显示、数码管等验证设备,可开设多种实验教学项目。学生可利用该平成编写源代码、综合、编写测试文件、功能仿真、约束设计、布局布线后仿真、生成FPGA下载代码文件、FPGA下载程序和实验平台验证结果全流程。应充分利用SEED-XDTKFPGA教学实验平台的强大功能,将该平台贯穿数字集成电路设计实验课程始终,如:可增加数码管显示、LED跑马灯、频率计等基础实验项目,独立电路设计项目也应利用该平台进行开展。这对于提高学生的数字电路设计能力、动手实践能力和掌握FPGA开发过程具有重要意义。C.完善实验课程考核机制,注重学生创新能力培养。应建立课前学习考核制度,督促学生做好课前学习。翻转课堂教学模式若要在数字集成电路设计实验教学中达到好的效果,就必须建立适当的课前考核机制。可将学生课前学习时长和通过课前学习掌握基础知识的程度作为一项课程考核指标,考核分数计入最终实验课程成绩内(占实验总成绩的20%),进而督促学生必须做好课前学习。数字集成电路设计课程实验部分的主要任务是培养学生的数字集成电路设计能力,因此,要注重实验中创新性设计能力的考核。以往实验总成绩由每次实验得分累加获得,改革后,实验总成绩应为课前学习考核得分(20%)、每次完成实验内容考核得分(20%)和完成一个独立电路设计实验考核得分(60%)三项累加获得。独立电路设计实验需要完成电路建模、电路网表编写、testbench编写和在FPGA实验箱进行功能验证等工作。教师可根据学生在设计过程中每一步骤的完成情况给出准确的评价分数,这样可以较为细致地检验学生对基础知识和电路设计能力的掌握情况,而且独立电路设计实验分值占比较高,如果不能完成电路设计,则该门课程无法通过考核,可通过这种方式调动学生的积极性,加强学生的紧迫感,提高学生的学习质量。

3结语

通过对翻转课堂教学模式的研究,结合黑龙江大学数字集成电路设计实验教学课程现状,探索了基于翻转课堂的实验教学方法。该方法根据目前实验教学课程存在的问题,提出了课堂翻转、完善课程考核机制和实验内容改革的方法,可以增强师生之间的交互性,增加学生动手实验的时间,有助于教师在课堂上更好地掌握每一位学生真正的学习状态和学习效果,从而有效提升学生的数字集成电路设计能力、创新思维能力和实践能力。

参考文献:

[1]石端银,张晓鹏,李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用[J].实验室研究与探索,2016,35(01):176-178.

[2]王伟.基于翻转课堂的《土木工程材料》实验教学研究[J].四川建材,2018,44(08):245-246.

简单的电路设计范文3

1明确教学目标

不管是哪一门学科的教学,明确教学目标都是非常重要的。只有明确了教学的目标,课堂教学才能够有序的进行。例如,某个高职机电院校的教师,其所教育的学生有一些基本的电子产品装配的经验,他们对新鲜的事物有较强的接受能力,并且十分喜欢亲自动手进行试验操作。由此,这名教师就通过对教材的分析和研究,为学生确立了“了解组合逻辑电路设计的步骤及其设计思维”的教学目标。这一教学目标需要学生积极的参与课堂内容,并且对课堂的内容进行简单的动手操作,制作出简单的电子产品。在教学进行的过程中,教师采用分组进行的教学方式,将学生固有的实习经验应用在课堂之中,从而提高学生的团队合作精神和学生对课堂的兴趣。

2改进教学方法

教学方法是应该不断的改进和创新的,固有的教学方法会随着时代的发展和特定情况的出现而受到影响,出现弊端。只有不断更新教学方法,才能避免旧方式弊端的出现。而且教学方法的巧妙运用能够明确学生学习的内容还能够提高课堂的积极性和学生的学习兴趣。例如,某校教师在课堂教学中采用情景教学的方式,在教学的过程中为学生设立各种问题,通过各种方式启发学生自主寻找答案。这种方法大大提高了学生的学习能力。除此之外,采用分组合作的方法或者任务驱动的方法也对课堂教学的效率提高有所帮助。

3教学的组织和实施

3.1情景设置,任务导入

对于情景的设置可以通过播放视频和图片的方式来进行。例如,为学生播放中国达人秀的视频,让同学们对节目海选中评委所使用的表决器进行观察,其后通过图片的方式对这种表决器的优点及其实用性进行分析和说明:这种表决器在各类综艺选拔类节目中普遍应用,不仅如此,在体育竞赛或者人大表决的时候也时常会应用到这种表决器。在视频和图片的帮助和引导之下,学生会逐渐的对课堂产生兴趣,从而开始对表决器的组织结构进行思考和分析。这种方式就大大的提高了学生的课堂效率和对课堂的集中程度。此外,还要做好课堂任务的布置。视频和图片的说明再具体详尽也不如学生亲自动手操作来的直观具体。所以,除了观看视频和图片之外,教师还可以鼓励同学进行简单的动手操作。以表决器为例,教师可以为学生播放表决器制作的的基本流程和理论,通过教师的讲解和学生自主的观察,在教师的引导下使学生运用组合逻辑电路设计的知识理论进行表决器的基础设计,从而使学生带着任务学习,激发学生在学习过程中的探索精神。

3.2实施任务

组合逻辑电路设计大约分为四个步骤:通过对逻辑问题的分析和理解列出真值表、通过真值表来进行逻辑表达方式的书写、再将逻辑表达方式进行简化和变换的输出、最后画出电路逻辑图。在教学过程中,为了使学生顺利的完成教学任务,一定要让学生合理有序的进行组合逻辑电路的设计,并且在教学的过程中对学生加以启发,使学生能够自主的思考问题并且提出问题。鼓励学生进行积极的思考,活跃自己的思维。也可以采用分组的形式对教学任务进行实行。将学生分成固定人数的小组,对小组内的各个成员进行合理具体的分工,这些分工可以包括采供部、销售部、产品研发部等等。其中采购部主要负责实验操作中所需要零件和工具的采集购买,以及对零件、仪器和制作出来的成品进行效果检测。

销售部的成员可以负责小组制作的产品在目前市场中的市场调研和信息采集。产品研发部可以负责查阅各项资料和相关的文献,对所要制作的产品进行深入的研究,并且及时对其所具有的新功能、这个物品在市场上的反馈以及其上一次进行的改良时间进行了解和分析,使小组将要制作的物品能够适应现代市场的需求,有合理的实用性。通过合理的分工合作和职能分配,可以将学生全部带入到动手操作的过程之中,并且使学生在各项调查和分析的过程中了解到更多关于组合逻辑电路设计的知识,使学生在学习组合逻辑电路设计的时候有更加清晰的认识,提高学生的动手能力和思考能力,调动了学生在课堂上学习的主观能动性。除此之外,在任务计划推行的过程中,教师也要对学生的操作能力和实践经验充分的了解和考虑,在课堂上教师主要负责引导学生,而学生作为课堂的主体来展开教学内容。教师可以通过多媒体讲解等方式来对学生作出示范,从而引导学生进行正确的实践流程。

此外,教师还要对学生无法掌握的重点和难点进行归纳和总结,将这些重点、难点详细的为学生进行讲解,还要对学生容易出现操作错误的部分进行及时的纠正和正确的操作演示。在学生遇到操作瓶颈的时候给予学生适当的启示和帮助,避免学生产生消极情绪。将自己的经验以及一些操作技巧传授给学生。例如,在进行操作的时候发现某一个小组的成员只懂得理论逻辑,并没有具体的实践经验,这就需要教师帮助学生对电路的设计进行构建以及变量的输出处理等等问题。在教师的协助之下学生通过自己的思考得出答案。在任务完成之后,小组成员之间要进行经验的交流和总结,归纳出本组所出现过的问题和情况。并且将小组作品进行班级内的展示,选派一位同学对本组产品的构造原理、设计思路等内容进行阐述和分析。最后教师对各组的产品进行分析和评价,及时向学生反馈学生操作中所出现的各类常见问题。对优秀的小组进行鼓励和赞赏,增强学生学习的自信心。

4结束语

简单的电路设计范文4

关键词:滑动变阻器;限流式电路;分压电路

0 引言

滑动式变阻器是一种基本且简单的电器元件,其工作原理为通过滑动改变滑动变阻器接入电路部分的电阻线长度,从而达到调节电阻的作用。了解滑动变阻器在系统机房电路中的作用,从而正确选择滑动变阻器的控制电路,对保障系统机房电路具有重要的意义。

1 限流式电路

(一)限流式电路设计方式及其选择

限流是滑动变阻器的作用之一,根据滑动变阻器在电路中限制电流的作用,滑动变阻器的控制电路也需要选择限流式电路设计。在实际设计过程中限流式电路(电源内阻不计,电源压恒定不变),变阻器Ro分别有A、B、C三个接口,将接口A和C接入电路,将接口C在接口A和B之间来回滑动,通过改变回路内的电阻起到改变通过回路内的电流量,最终达到降低电源Rf的电压。

(二)限流范围

当开关S闭合后,Rf负载电压Uf和通过的电流If分别为■U和■,当接口C逐渐移至接口A后,RAC=0,电压Uf的值达到最高,Uf=U,最大电流If=■。当接口C移至接口B,滑动变阻器RO全部接入回路,则RAC=R,Rf的电压达到最小值,Uf=■U、If=■U。回路内电流在■。从限流式电流设计的限流范围可以看出,RO与Uf、If的调节范围保持正相关关系,当U和Rf值不变,Uf、If的调节范围随着RO值变大而变大。

2 分压电路

(一)分压电路设计

分压是滑动变阻器的另一主要作用,如滑动变阻器发挥分压作用,其电路设计也应采用分压电路,分压电路设计方式。首先,将滑动变阻器的接口A和B分别接入电路内电源的两极,接口C与负载Rf相连,负载Rf连接滑动变阻器接口A。闭合开关S后,滑动变阻器的电压值为电源电压UBC=U,且UAB等于接口A和C的电压以及接口A和B的电压的和,UBC=UAC+UAB,此时输出电压Uf=UAC,因此可以将电压Uf作为UAB的一部分。

(二)分压电路调节范围

通过设计结构可以看出,Uf=■U(R`=■),通过简化公式可的到Uf=■U。将接口 C逐渐向接口A滑动,RAC的值为0,且RBC的值即为Ro,此时Uf达到最小值,Uf=0。当接口C滑动至接口B,RAC的值为0,输出电压Uf的值最大,既Uf=U。总之,随着接口A向接口B或接口C滑动,回路电流If、Io、I总的变化规律如下:If=■U;Io=■U;I总=■U。(RAC为自变量,0《RAC《RO)。从If和I总的变化规律公式可以看出,随着接口C向接口B移动,If的变化范围在0-=■之间,I总的变化范围在■-(+)之间变动。

3 限流式电路和分压电路比较

虽然两种控制电路都具有调节电流和电压的作用,但是两者调节电流及电压的范围不同。分压电路与Ro无关,而限流式电路与Ro有关,因而分压电路的调节范围大于限流式电路。在相应的电流调节范围内,分压电路调节范围在0■,而限流式电路的调节范围为■■,从两个控制电路消耗对功率的需求来看,分压电路的支路更多,在同一滑动变阻器调节下,分压消耗的电能更多;如若Rf>Ro,限流式电路的Uf的最大值与最小值差距较小,调节电压的范围不大,因而电流调节范围也不大,无法达到调节电流和电压的目的。

4 结语

综上所述,限流式电流和分压电路各有特点。因此,只要了解有限电路电力和分压电路的优缺点以及调节范围,再结合系统机房电路对调节电流和电压的范围、工作功率等相关因素,即可选出正确的控制电路设计方式,保证电路安全、高效地进行。

简单的电路设计范文5

关键词:相关性;移位寄存器;序列码

中图分类号:tm9l1.1文献标识码:a文章编号:10053824(2013)04005303

0引言

在通信领域中,系统的可靠性和有效性是永恒的主题。从理论上讲,在码分多址(cdma)的通信中,采用的是不同的正交或准正交序列码作为地址码,也就是这种地址码有多少,那么用户就有多少。因此,寻找符合要求的地址码,就是一件很重要的工作。目前,利用c语言、matlab或cpld的程序设计产生m序列码的文章很多[12],在很多数字电子技术教科书里,都会提到利用简单的移位寄存器来产生m序列码,但是,m序列产生器具有非线性反馈逻辑, 结构复杂,不易直接用反馈逻辑构造[3]。借助74ls194移位寄存器,利用推导和multisim仿真手段,能够设计出产生低位的m序列码的电路。

图2中,双输入的异或起到状态的转换作用,上面所提到的,如果用与非门,那么输出就是另外的状态图,而且不是m序列码,而4输入的或非门是具有启动和循环作用的,因为,当电源开关合上,qaqbqcqd的初始状态为0000,如果没有其它的电路转换,这时,qcqd的输出为00,经过异或后,输出还是为0,反馈到dsr还是为0,这时选择右移,那么qaqbqcqd输出还是为0000,跳不出0000这个环。因此,利用一个4输入的或非门,使输出从第一个状态0000跳出,即当qaqbqcqd输出为0000时,或非门输出为1,驱动控制端s1=1,这样,控制端 s0=s1=1,74ls194执行并入并出,使输出为1111状态,跳出初始状态0000,从而进入状态的转换。(当然,也可以考虑用其它逻辑门,直接从0000环跳出,但是,不一定会得到15个状态的m序列码),这时qaqbqcqd=1111,4输入的或非门输出为0,其实,在16个状态中,qaqbqcqd只有在0000状态时,4输入的或非门才输出为1,而其它15种状态都为0,s0=1,s1=0,进入正常的右移功能,完成以上15个状态的循环。

3结论

目前,m序列的产生,主要是以软件程序化的形式来产生,如c语言、matlab或cpld,不管是何种形式,都要以原始的移位寄存器的基本原理来推导。本电路是借助低位m序列码的设计,来分析其电路设计的思路,电路设计简单,希望能够为类似的软件设计和电路设计提供参考。

参考文献:

[1]ness g j,helleseth t.cross correlation of msequences of different lengths[j].ieee trans oil in formation theory,2006,52(4):16371648.

[2]熊睿佳.伪随机m序列特性及c语言实现[j].工程地球物理学报,2011,8(1):110111.

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[4]樊昌信,曹丽娜.通信原理 [m].6版.北京:国防工业出版社,2006.

[5]魏红.移动通信技术[m]. 2版.北京:人民邮电出版社,2009:76.

[6]wang zhuo,li junsong,yu shunyong.tdscdma system frequency planning analysis[j]. tetecom mun/cat/bns technology,2006(5):119123.

[7]刘守义.数字电子技术[m].西安:西安电子科技大学出版社,2010:126.

[8]吴昆涛. 模式可变m 序列码在保密电话中的应用[j]. 镇江高专学报,1995(34):78.

简单的电路设计范文6

近几年,随着科技的发展和网络技术的普及,各种先进的电子技术开始蓬勃发展,目前,在电子产品设计中比较先进的技术是EDA技术,在电子系统设计中,它不需要硬件电路的支持就可以直接修改程序中的错误及系统功能,不仅缩短了研发周期,而且节约研发成本。EDA技术应用于数字电路综合实验设计中,可以有效地提高学生对数字电路综合应用能力。本文主要探讨 EDA技术在数字电路综合实验设计中的应用及特点。

【关键词】EDA 数字电路 综合实验设计 应用

数字电路是高等院校理工科电子信息类专业中一门重要的基础课,数字电路的知识比较复杂,对于初学者来说不容易理解,而采用数字电路实验有助于学生理解数字电路的知识及相关理论。在教学中通过数字电路表决器、计数器等简单的实验教程,帮助学生理解、学习数字电路,掌握各个单元电路的相关知识及理论概念,综合利用数字电路的特点应用于实际生活中,提高学生解决工程实际问题的能力。

1 EDA技术特点

1.1 模块化设计

EDA技术采用现在社会上最先进的设计方法,它是一种“自上而下”的全新设计,属于模块化设计方法,具有模块化设计方法的优势。

1.2 缩短设计周期,降低设计费用

EDA技术应用于设计中,可以单独于器件的结构而独立存在。所以,在设计时,设计者不用考虑芯片结构等器件对数字电路的限制,可以使设计者更专心于设计。同时减少设计风险,降低设计所需费用,缩短设计周期。具有良好的经济效益与社会效益。

1.3 实现电路的移植

EDA技术应用于数字电路设计中,可以实现简单的移植工作。它采用硬件描述语言进行设计,这种设计方法可以完全独立于目标器件的结构而存在,简单、方便,很受设计者的欢迎。

2 MAX+Plus II软件

我们采用MAX+Plus II软件对数字电路进行分析研究,这种软件简单易用,非常适合刚入门的学生学习。在利用这个软件学习数字电路时,在自身熟悉的设计方式基础上建立一个新的设计,这款软件会自动将设计转换成设计者所需要的格式。通过该软件的编译、仿真、等功能,快速的完成各种不同的数字电路系统设计。另外,此软件的器件库和模型库非常多可以帮助学生设计数字电路原理图;另外,它还具有强大的仿真、分析功能。

3 数字频率计综合实验系统设计

3.1 实验方案设计

在本实验中要求学生采用数字电路中相关器件,设计一个数字频率计来测量数字电路的信号频率,然后将所测量的信号频率结果显示在数字电路的数码管上。在进行实验之前,将实验系统划分为不同的模块进行分析数字电路工作过程,比如测频控制电路、脉冲发生电路、计数电路、锁存电路、信号整形电路、动态扫描等。通过各个模块之间的相互协调来完成数字电路之间的信息的传递与显示。

3.2 试验系统模块设计

3.2.1 脉冲发生电路模块

脉冲发生电路由一片14 bit二进制串行计数或者是CD4060分频器再加上一些阻容元件构成。它主要是用来产生系统所需要的频率信号,比如:动态扫描电路的1 kHz扫描频率信号和测频控制电路所需的频率为2 Hz的时基信号。

3.2.2 信号整形电路分析

在信号整形电路中,测信号的波形有三种波,外形像长方形的矩形波、类似于三角形的三角波和正弦波,在进行信号计数之前,首先要变换波形,在设计时将不同的波形信号变换成相同的信号波形进行测量。对信号进行整形时需要利用芯片机来测量,然后将得到的脉冲信号作为计数电路的输入时钟信号。

3.2.3 测频控制电路分析

数字电路的频率测量方法一般使用计数法,测频控制电路需要产生脉宽为1s的脉冲信号,来控制技术电路的技术使能。技数结束后,将结果锁存到寄存器中,使数据显示更加稳定。锁存好技术结果后,还需要一个清0信号,以便清除计数电路中上一次的技数结果。

3.2.4 计数电路模块

技术电路模块是用来计数待测信号的,一般由8个一位10进制加法计数器一同步级联的方式构成。技术过程受测频控制电路输出信号的控制。技术结果锁存后,利用清零信号将电路中的8个计数器统一清零,为下一次的技术做准备。

3.2.5 锁存电路模块

锁存电路,顾名思义就是用来锁存计数电路的计数结果,由4个异步清零信号的触发器组成。电路中每次计数结束时,测频控制电路输出信号就会产生一个上升沿,将技术结果锁入寄存器。

3.2.6 动态扫描显示电路模块

该模块的整个电路由1个用74160、1个3-8译码器和非门构成的8进制计数器、4个8选1数据选择器和1个显示译码器7448组成。8进制计数器在数字电路中主要用于产生3―8的译码器选和等,4 bit送到显示译码器进行译码时利用4个8选1数据选择器输入32位数据进行选择。

4 结语

这种基于EDA技术的数字电路综合设计实验模式是现代数字电路设计中重要的组成方式,数字电路中很多单元电路与设计方法都很好的应用在实验设计中,帮助学生了解、掌握电路设计方法和技能。提高学生的动手能力与解决实际问题的能力。

参考文献

[1]蔡春晓,张国庆.EDA教学在数字电路实验中的实践与探索[J].高教论坛,2010(11):39-40.

[2]杜世民,杨相生,杨润萍,殷金曙.基于EDA技术的数字电路综合实验研究[J].实验技术与管理,2012,29(10):93-96.

[3]黄勤易.利用EDA技术进行数字电路设计性实验的研究[J].半导体技术,2006,31(1):20-22.

[4]张永生.EDA技术在数字电路中的应用研究[J].科技传播,2012(4):142-143.

作者简介

陆元婷(1981-),女,贵州省遵义市人。硕士学位。现为遵义医学院医学信息工程系讲师。主要研究方向为软件工程。