簡單電路設(shè)計方案精選(九篇)

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第1篇：簡單電路設(shè)計方案范文

【關(guān)鍵詞】三人多數(shù)表決器 電路設(shè)計 Multisim10仿真

在組合邏輯電路設(shè)計的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，將學(xué)習(xí)過程中接觸到的電路設(shè)計題目通過整理分析，不難發(fā)現(xiàn)有這樣的兩個特點，其一，對于同一題目電路的設(shè)計，可采用基本邏輯門、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、加法器等不同的設(shè)計方案。學(xué)習(xí)者通過多種設(shè)計方案的整理和分析，可加強對電路的理解，掌握更多的設(shè)計思路，這些設(shè)計思路將所學(xué)知識聯(lián)系起來，通過以點到面的學(xué)習(xí)方式達到系統(tǒng)掌握知識的目的。其二，對于不同題目的電路設(shè)計，可采用相同設(shè)計方案。如果不同題目根據(jù)其電路功能寫出來的真值表相同，就意味著可以采用相同的電路來完成其功能，通過把這種類型的設(shè)計題目搜集和歸類，可以節(jié)省大量的電路設(shè)計時間，對學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高和知識的綜合應(yīng)用都會起到很大作用。

本文以三人多數(shù)表決器電路設(shè)計為例，從兩方面探討和總結(jié)了電路設(shè)計題目的特點，希望學(xué)習(xí)者能夠借鑒這種學(xué)習(xí)方法，達到綜合掌握知識的目的。

1 三人多數(shù)表決器電路設(shè)計舉例

假設(shè)題目要求設(shè)計一個三人表決器電路[1]，當表決某個提案時，多數(shù)人同意，則提案通過，少數(shù)人同意時，提案被否決。

由組合邏輯電路設(shè)計步驟[2]，首先定義變量，設(shè)三個人分別用A、B、C表示，同意提案時用1表示，否則用0表示，提案表決結(jié)果用Y表示，Y為1表示提案表決通過，Y為0則不通過。其次，寫真值表，根據(jù)上述定義，把題目設(shè)計要求的文字信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的真值表，具體見表1所示。最后， 由表1所示真值表得到邏輯函數(shù)表達式為：

表1 三人表決器真值表

輸入 輸出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一題多解法”在電路設(shè)計中的應(yīng)用

所謂“一題多解法”是指在設(shè)計同一個電路時，采用不同的設(shè)計方法。由于數(shù)字電路是用0、1代碼表示特定含義的電路設(shè)計，任何題目在設(shè)計是都要把文字信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，即用真值表的數(shù)字信息來體現(xiàn)電路的功能。根據(jù)這個特點在電路設(shè)計時，我們除采用傳統(tǒng)的用與或非實現(xiàn)電路設(shè)計外，還可以采用各種中規(guī)模集成塊來實現(xiàn)電路設(shè)計，只要設(shè)計出來的電路經(jīng)過測試，得到的真值表和題目要求的真值表相同，那么就可以實現(xiàn)題目的要求。這種采用不同思路設(shè)計電路的做法，對學(xué)生思維擴展和知識綜合應(yīng)用方面起到了積極的作用。下面以三人多數(shù)表決器電路設(shè)計為例，介紹不同設(shè)計思路在電路設(shè)計中的應(yīng)用[3]。

2.1采用基本邏輯門設(shè)計

在采用組合邏輯電路現(xiàn)實時，根據(jù)表達式（2）的特點，采用1個異或門、一個或門和兩個與門就可完成電路搭建和測試，具體設(shè)計電路如圖1所示，筆者用Multisim10仿真軟件進行測試[4]，其結(jié)果完全和表1相同，達到了三人多數(shù)表決器的設(shè)計要求。

圖1 基本邏輯門實現(xiàn)三人表決器功能仿真界面

2.2采用譯碼器設(shè)計

譯碼器74LS138是根據(jù)三個地址輸入端的輸入情況，在同一時刻輸出其中一個Yi，譯碼器是組合邏輯電路設(shè)計中很重要的一個中規(guī)模集成電路，根據(jù)74LS138的工作原理，我們將表達式（1）化為：

由表達式（3）和譯碼器工作原理可設(shè)計出圖2所示電路，經(jīng)測試結(jié)果與表1數(shù)據(jù)一致，由此可見采用譯碼器也能實現(xiàn)三人表決器的功能。

圖2 譯碼器實現(xiàn)三人表決器功能仿真界面

2.3 采用數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計

數(shù)據(jù)選擇器是根據(jù)地址碼的特點，從多路輸入數(shù)據(jù)中選擇其中一路輸出的中規(guī)模集成器件。當邏輯函數(shù)的變量個數(shù)和數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入變量個數(shù)相同時，將變量和地址碼對應(yīng)連接，就可以用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)邏輯函數(shù)的功能。

根據(jù)上述工作原理，將八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151的D3、D5、D6、D7接高電平，D0、D1、D2、D4接低電平，控制端G接低電平，按圖3所示連接，即可實現(xiàn)三人多數(shù)表決器功能。經(jīng)筆者用Multisim10仿真軟件進行測試，其結(jié)果和表1相同，因此，采用數(shù)據(jù)選擇器同樣可以三人表決器的功能。

圖3 數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)三人表決器功能仿真界面

2.4采用全加器設(shè)計

由于一位二進制全加器的進位輸出端Ci=∑m（3，5，6，7），與三人表決器的真值表中Y的輸出完全一樣，所以只需將A、B、C對應(yīng)接到全加器集成塊CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，輸出Y接到Ci端，即可用全加器實現(xiàn)三人表決器的功能，采用全加器實現(xiàn)三人表決器功能非常簡單，此處不再論述。

3 “多題一解法”在電路設(shè)計中的應(yīng)用

“多題一解法”是指不同功能的電路設(shè)計題目，可采用同一個電路來實現(xiàn)。在電路設(shè)計過程中，只要設(shè)計題目真值表相同，其設(shè)計出的電路也就相同。學(xué)習(xí)者如果善于總結(jié)這種規(guī)律，當再次遇到真值表相同的設(shè)計題目時就可以直接使用原來的電路，這樣可以節(jié)省大量的電路設(shè)計時間，從而提高學(xué)習(xí)效率。

通過筆者的搜集和歸類，發(fā)現(xiàn)許多不同功能的電路設(shè)計題目，都可使用相同電路來實現(xiàn)其功能。例如，題目要求設(shè)計一個火災(zāi)報警系統(tǒng)，設(shè)有煙感、溫感和紫外光感三種不同類型的火災(zāi)探測器，為了防止誤報警，只有當兩種或三種探測去發(fā)出探測信號時，報警系統(tǒng)才會產(chǎn)生報警信號。

假設(shè)煙感、溫感和紫外光感三種火災(zāi)探測器分別用個A、B、C表示，發(fā)出探測信號時用1表示，否則用0表示，報警信號用Y表示，其中Y為1表示有報警，Y為0表示沒有火災(zāi)報警。

在此定義下的得到該報警系統(tǒng)的真值表和表1完全一樣，這也意味著火災(zāi)報警系統(tǒng)的電路設(shè)計和三人多數(shù)表決器一樣，可使用相同的電路來完成其功能，當然也可采用上述所講的四種方案來實現(xiàn)報警系統(tǒng)的功能。由此看來把不同類型、不同功能的電路設(shè)計題目進行歸納和總結(jié)，對比各電路真值表的特征，就可以將具有相同真值表的設(shè)計題目歸為一類。這樣的學(xué)習(xí)方法既提高了學(xué)習(xí)效率，又增強了學(xué)習(xí)興趣，最終達到了深入理解知識，靈活應(yīng)用知識的目的。

4 結(jié)論

通過“一題多解”和“多題一解”學(xué)習(xí)方法的總結(jié)和歸類，一方面可以讓學(xué)生以點學(xué)面，把所學(xué)知識系統(tǒng)的聯(lián)系起來，通過各知識點的相互滲透，達到全面理解知識的目的。另一方面，可以為學(xué)習(xí)者節(jié)約大量的電路設(shè)計時間，對學(xué)生電路設(shè)計思想和興趣的培養(yǎng)方面都會起到積極的作用。

【參考文獻】

[1] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁業(yè)兵，譚學(xué)琴，等.基于 Multisim 的組合邏輯電路設(shè)計與仿真[J].價值工程，2013，6（8）63-64.

第2篇：簡單電路設(shè)計方案范文

【關(guān)鍵詞】直流電子負載；恒流恒壓模式；蜂鳴器報警系統(tǒng)

0 引言

在電源、通信、蓄電池、能源等領(lǐng)域中，需要使用一些靜態(tài)負載，通常采用電阻、電容、電感等或?qū)⑺鼈兊拇⒙?lián)組合來模擬實際負載情況，其缺點是負載占用較大的空間、精度差、形勢單一且負載大小不能進行連續(xù)調(diào)節(jié)。直流電子負載的基本原理是利用功率場效應(yīng)管（MOS），絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等功率半導(dǎo)體電子元件吸收電能并消耗電能。依靠功率半導(dǎo)體器件作為載體，實現(xiàn)了負載參數(shù)可調(diào)的功能，具有體積小和很高的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性，能很好地模擬實際的負載，在電源設(shè)備測試中得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對傳統(tǒng)負載的弊病，提出了以STC12C5A60S2微控制器為核心，盡可能通過軟件替代硬件，使其具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、功能強、控制靈活的特點。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計

基于單片機控制的直流電子負載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖1所示：

圖1 單片機控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)由以下部分組成：核心控制電路（單片機）、電子負載電路、采樣電路、LCD顯示電路和電源電路。

該系統(tǒng)方案的整體結(jié)構(gòu)簡易明了，將恒壓電流、恒流電路有機的結(jié)合在了一起，并接入電子開關(guān)，操作時只需通過電子開關(guān)對模式進行手動切換，以STC12C5A60S2單片機為控制核心，通過程序?qū)崿F(xiàn)恒壓恒流值的調(diào)節(jié)、端口電壓的采集及顯示等核心功能。硬件電路中含有的運算放大器具有很大的電源電壓抑制化，可以大大減小輸出端的紋波電壓。

2 硬件電路設(shè)計

本智能控制系統(tǒng)由以下部分組成：核心控制電路（單片機）、功率控制電路、采樣電路、運放比較電路、LCD顯示電路和電源電路。

2.1 核心控制電路設(shè)計

采用STC12C5A60S2單片機作為核心控制單元，STC12C5A60S2系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘、機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代單片機。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），包含8位A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，精確度高。通過軟件編程可以實現(xiàn)對電壓、電流預(yù)設(shè)置、A/D采樣比較、D/A輸出、LCD顯示等多種功能，并且電路簡單，控制效果好。

2.2 功率控制電路

選用N溝道增強型MOS管作為功率管。功率MOS管具有正溫度系數(shù)，當結(jié)溫升高時通態(tài)電阻增大，導(dǎo)通電阻小，自帶保護二極管，有自限流作用，噪聲系數(shù)小，所以功率MOS管熱穩(wěn)定性好。

2.3 恒壓電路設(shè)計

選用運放OP07，該運放器是一種低噪聲，低輸入失調(diào)電，低輸入偏置電流，開環(huán)增益高，穩(wěn)定度很高的雙極性運算放大器。在反饋電路中加入電阻，使得取樣電阻上的電流可以微調(diào)，實現(xiàn)輸出電流與理論值相同，大大提高了輸出電流的精度，又由于運放的同相輸入端的信號來自與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的運放輸出，穩(wěn)定度很高。

恒壓電路原理圖如圖2所示：

圖2 恒壓電路原理圖

選用運放OP07，將同相輸入端與輸出端采用正反饋電路，在反饋電路中加入電阻R2，R3與R4并聯(lián)實現(xiàn)分壓。使得取樣電阻上的電壓穩(wěn)定，實現(xiàn)輸出電壓與理論值相同。又由于運放的反相輸入端的信號來自于單片機的輸出，穩(wěn)定度與精度均很高。

2.4 恒流電路設(shè)計

選用運放OP07，該運放具有低噪聲特點，低輸入偏置電流，開環(huán)增益高，是穩(wěn)定度很高的雙極性運算放大器。該方案優(yōu)于以上兩個方案，故采用此方案。

恒流電路原理圖如圖3所示：

圖3 恒流電路原理圖

選用運放OP07，將反相輸入端與輸出端采用負反饋電路，運放的同相輸入端的信號來自于單片機的輸出，穩(wěn)定度與精度均很高。圖5中輸出端取樣電阻為2歐大功率電阻，受熱情況下其阻值改變不大。通過單片機設(shè)定負載參數(shù)。測試點的電流恒滿足表達式：Itest=U/R1，其中U為采樣電壓。

2.5 LCD顯示電路設(shè)計

傳統(tǒng)設(shè)計方案：選用LED數(shù)碼管顯示，LED是筆劃顯示方式，雖然直觀性好，視角大，但是該方式只能顯示特定漢字和數(shù)字，若進行多位顯示，需要多個數(shù)碼管，功耗較大，體積大。

本設(shè)計方案：選用LCD12864液晶顯示，LCD是點陣式的顯示，可以有漢字、數(shù)字、波形等多種方式顯示，靈活性大，且同一界面可以同時顯示電壓、電流、功率等多種參數(shù)，并且功耗低，體積小。

2.6 電源電路設(shè)計

變壓器通過整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生所需電壓。圖4中電路提供的±15V，±12V電源主要用于運放電路，+5V電源用于單片機、液晶顯示、鍵盤。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計及流程

此設(shè)計使用低功耗單片機STC12C5A60S2，利用該單片機通過程序可以實現(xiàn)以下三個功能：

（1）設(shè)定恒壓、恒流運行模式及參數(shù)。通過鍵盤設(shè)定以步進方式設(shè)置預(yù)設(shè)值送給單片機，單片機通過 D/A（DAC0832）將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量輸出給硬件電路，以提供所需電壓，并在LCD液晶上顯示DA步進值。

（2）采樣輸出電壓、電流并在LCD液晶上顯示。單片機通過A/D（ADC0832）對等效負載的電壓和電流進行采樣，將采集回來的數(shù)值在單片機內(nèi)部進行處理后送液晶屏進行電壓、電流的顯示。

（3）當電流大于3A時，單片機就會啟動過流提示，蜂鳴器發(fā)出報警信號，在恒流模式下減小DA輸出電壓以減小電路電流，實現(xiàn)過載保護。

系統(tǒng)程序流程圖如圖5所示。

【參考文獻】

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，2003.

[2]華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社.

[3]全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[4]裴云慶，楊旭，王兆安.開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計和應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

第3篇：簡單電路設(shè)計方案范文

【關(guān)鍵詞】高職 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量 電子線路CAD

【Abstract】The graduation design of Higher vocational college is an important part of higher vocational education teaching and it also plays an essential component of higher vocational education personnel training plan. Doing a good job at graduation design is very useful for higher vocational colleges to cultivate high？鄄quality technical and skilled talents. With the introduction of Protel software to applied electronic technology specialty graduation design， it is greatly improved the quality of graduate design.

【Keywords】higher vocational college； applied electronic technology specialty； quality of graduation design；electronic circuit CAD

【基金項目】本文系紹興市教育科學(xué)2014年度規(guī)劃課題“應(yīng)用電子線路CAD設(shè)計軟件提高高職應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的研究與實踐”研究成果。（項目編號：SGJ14025，項目主持人：周旭丹）

【中圖分類號】G421 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0248-02

高職院校畢業(yè)設(shè)計是高職教育教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是高職人才培養(yǎng)計劃的重要組成部分，也是高職實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的最后一個階段[1]。它既是對學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)知識、技術(shù)與能力的檢驗，也是對高職院校教育教學(xué)質(zhì)量的全面、綜合的檢查[2]。它既是學(xué)生對理論知識綜合運用的過程，也是學(xué)生理論結(jié)合實踐分析解決實際問題和培養(yǎng)初步科學(xué)研究能力的重要階段，又是對學(xué)生團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力等綜合素質(zhì)的全面檢驗。做好畢業(yè)設(shè)計，對高職培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才，具有十分重要的作用。對以培養(yǎng)面向現(xiàn)代電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)從事電子產(chǎn)品的生產(chǎn)及組織管理的應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)來說，在畢業(yè)設(shè)計中引入Protel軟件開展“基于產(chǎn)品研發(fā)過程”的課題研究，意義重大。本人在指導(dǎo)應(yīng)電專業(yè)學(xué)生開展畢業(yè)設(shè)計中積極進行了這方面的探索，取得了良好的效果。

1.將Protel軟件引入應(yīng)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的可行性

Protel軟件最早是Altium公司在80年代末推出的，經(jīng)過了Protel DOS版，Protel 98，Protel 99 SE，Protel DXP等多個版本，目前最高版本是altium designer。在電子行業(yè)眾多的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件。該軟件具有電路原理圖SCH繪制、原理圖元件制作、電路仿真、PCB印制電路板設(shè)計、元件封裝制作、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成等強大的電子產(chǎn)品開發(fā)的功能。

應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容涉及電子電路的設(shè)計，包括運用電路基礎(chǔ)、模擬電子、數(shù)字電子、單片機、可編程邏輯器件等相關(guān)知識與理論，同時還要在萬能電路板上進行元器件的安裝和電路板的焊接。在這個過程中往往還需要加一個面包板的環(huán)節(jié)，就是學(xué)生要先在面包板上對所設(shè)計的電路進行驗證，若電路驗證成功，則再到萬能電路板上進行。在畢業(yè)設(shè)計中運用Protel軟件，將極大縮減電路驗證的流程，并大幅提高電路的可靠性。Protel軟件起到了很好的橋梁作用，有效銜接了電路設(shè)計與電子工藝制作，電路設(shè)計的合理性與否得以較可靠驗證，而PCB板的制作使得電路連接簡單輕松，焊接的工作也簡便了不少。對學(xué)生來說，畢業(yè)設(shè)計的過程，成為檢驗和鞏固并提高其系統(tǒng)專業(yè)知識的過程，同時還鍛煉了邏輯思維、整體意識和時間管理能力。

2.引入Protel軟件后應(yīng)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的步驟

學(xué)生選定畢業(yè)設(shè)計課題后，一般需經(jīng)過以下七個步驟完成最終的畢業(yè)設(shè)計作品。

2.1 確定電路設(shè)計方案

根據(jù)所選課題的設(shè)計要求，結(jié)合專業(yè)已學(xué)的電子線路、單片機、PLC技術(shù)、CPLD可編程技術(shù)等相關(guān)知識，確定可實現(xiàn)的幾個方案，通過在經(jīng)濟上、電路可靠性上、電路性能方面等比較各方案，選擇出最佳的電路設(shè)計方案。

2.2 繪制電路原理圖

根據(jù)電路設(shè)計方案，打開Protel軟件，進入原理圖編輯器，先設(shè)置圖紙參數(shù)，后查找或制作所需元件，并把它有序放置到原理圖上來，調(diào)整元器件之間的位置和間隔，再放置接插件、電源、接地符號等。然后，對電路進行連線，連線完畢放置網(wǎng)絡(luò)標號。生成材料清單，檢驗所用元器件的Designator、Value、Footprint、Simulation等重要參數(shù)是否設(shè)置合理；生成網(wǎng)絡(luò)表，檢查電路信息，若發(fā)現(xiàn)錯誤及時糾正。最后，對整個電路進行編譯ERC校驗，確保電路正確。

2.3 電路仿真及方案修正

Protel DXP提供了10 種分析仿真方式，包括直流工作點、直流掃描、交流小信號、瞬態(tài)過程、Fourier、噪聲、傳輸函數(shù)、溫度掃描、參數(shù)掃描以及蒙特卡羅分析等。電路原理圖繪制完畢后，設(shè)置仿真方式并指定要顯示的數(shù)據(jù)節(jié)點，系統(tǒng)進行電路仿真，生成sdf 文件，同時打開窗口顯示分析結(jié)果。觀察電路仿真結(jié)果，分析仿真波形是否符合電路設(shè)計要求，如果不符合，則重新調(diào)整電路參數(shù)進行仿真，直到滿意為止。

2.4 設(shè)計PCB板并打印圖紙

電路仿真達到滿意結(jié)果后，就可以進入PCB印制電路板的設(shè)計了。一般的步驟是先進入PCB編輯環(huán)境，定義PCB印制電路板，可自定義板框大小，也可以采用軟件自帶的PCB板制板向?qū)韺崿F(xiàn)；接著從原理圖導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表信息；再是對元件封裝進行合理美觀布局；然后進行布線規(guī)則的設(shè)置，線寬大小建議在12mil以上；最后是自動布線，布線成功后就可以使用熱轉(zhuǎn)印紙按1：1的比例依次選擇不同層進行打印。

2.5 制作PCB板

PCB圖紙打印好后，分五步完成。第一步是曝光，選擇合適大小的曝光覆銅板，打開多功能制板系統(tǒng)抽屜式曝光機，將圖和覆銅板放入，曝光約90秒左右后完成；第二步是顯影，調(diào)制好一定濃度的溶液，并加熱到50攝氏度左右，將線路板放入顯影槽進行顯影；第三步是蝕刻，蝕刻時間一般需要十幾分鐘；第四步是鉆孔，根據(jù)焊盤大小選擇不同的鉆頭進行鉆孔；第五步是表面處理；若為雙面板，還要進行第六步，過孔。線路板經(jīng)過以上步驟后，可用萬用表檢測電路是否均連通，以保證后面的步驟順暢進行。

2.6 元器件接插并焊接

把選用好的元器件接插到合適的位置，用電烙鐵、松香等對元器件進行焊接，這里要注意不要出現(xiàn)虛焊、假焊和漏焊現(xiàn)象，要盡可能做到焊點表面完整、連續(xù)和圓滑。

2.7 電路調(diào)試

電路焊接完畢，則需要用萬用表、示波器等工具對電路進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)故障，進行電路分析并排故，直到電路功能正常為止。一般來說，畢業(yè)設(shè)計的電路相對簡單，在前面幾個步驟都順利的情況下，電路調(diào)試基本都能成功。有出現(xiàn)問題的，往往都是電路設(shè)計方案本身存在問題，并在仿真階段也是含含糊糊過去的。

3.引入Protel軟件后應(yīng)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的實效

將Protel軟件引入到應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計后，總體來講，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量大大提高。具體體現(xiàn)在以下四個方面。

一是學(xué)生對專業(yè)的自信加強了。畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)地考驗了學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識的掌握和運用能力。引入Protel軟件后的畢業(yè)設(shè)計里，學(xué)生既有對專業(yè)理論知識的提取、運用和消化，又有基于產(chǎn)品研發(fā)過程的專業(yè)實踐的鍛煉，理論與實踐相結(jié)合，學(xué)生的專業(yè)自信明顯提升。

二是學(xué)生的綜合素質(zhì)增強了。畢業(yè)設(shè)計過程中，碰到的可能是對某個元器件用法和功能的不熟悉，也有可能是對電路參數(shù)大小比較模糊，這些都需要學(xué)生去查找文獻，提高自學(xué)能力；另外，在電路設(shè)計、電路仿真過程中，可能會出現(xiàn)參數(shù)不符合要求，需要修正和調(diào)整，這個過程可能是反復(fù)的，考驗的是學(xué)生對某項任務(wù)的堅持不懈和百折不撓的精神；此外，還培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹和細致。

三是學(xué)生畢業(yè)論文的內(nèi)容充實了。學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計的整個過程進行梳理和筆錄的內(nèi)容就可構(gòu)成畢業(yè)論文的核心內(nèi)容了。學(xué)生經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計的親身實踐，有過程，有感觸，必然言之有物。

四是學(xué)生畢業(yè)就業(yè)的專業(yè)對口率提高了。引入Protel軟件后畢業(yè)設(shè)計，不僅讓學(xué)生對專業(yè)更有自信，同時學(xué)生對Protel軟件的掌握也加深了，對制板的流程也熟悉了，在就業(yè)過程中，Protel繪圖員工、制板工等相關(guān)崗位的工作也能承擔(dān)了。

4.結(jié)束語

在應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中引人Protel軟件，改變了過去畢業(yè)設(shè)計只注重理論設(shè)計的純教學(xué)性的做法，采取理論設(shè)計與實踐制作相結(jié)合，動手能力與創(chuàng)新精神相結(jié)合[3]，充分發(fā)揮學(xué)生主體性作用的方式相比，取得了良好的效果。

參考文獻：

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[2]司景萍，高志鷹.提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的措施探討[J].高等教育研究，2010（9）.

[3]吳偉雄，褚蓮娣，熊遠生.應(yīng)用電子線路CAD軟件提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量[J].嘉興學(xué)院學(xué)報，2006（11）.

作者簡介：

第4篇：簡單電路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：H橋逆變 SPWM控制 N溝道MOS管

1 概述

根據(jù)輸入逆變電路的電源性質(zhì)，可以將逆變電路分為電流型和電壓型兩種電路形式，通常采用電壓型逆變電路。本設(shè)計為單相逆變系統(tǒng)的設(shè)計，單相電壓型逆變電路有半橋逆變電路和全橋逆變電路兩種，其中半橋逆變電路有兩個橋臂，只有上橋臂，由兩個開關(guān)器件構(gòu)成；而全橋逆變電路有上下兩個橋臂，由四個開關(guān)器件構(gòu)成。相對而言，半橋逆變電路更好控制，但卻較難實現(xiàn)輸入側(cè)兩個電容的均壓問題，輸入側(cè)不均壓導(dǎo)致輸出交流電的質(zhì)量低，并且輸出交流電的幅值只能為輸入直流電的一半；而對于全橋逆變電路則存在上橋臂開關(guān)管控制問題，由于P溝道的耐壓相對N溝道較低，當選擇耐壓較高的N溝道開關(guān)管作為上橋臂的開關(guān)器件時，存在寄生電容充放電等問題，針對以上問題，本文主要研究設(shè)計單相全橋逆變系統(tǒng)的控制。

2 系統(tǒng)方案確定

根據(jù)設(shè)計要求，本部分首先給出單相全橋逆變電路的主電路結(jié)構(gòu)并計算主電路參數(shù)，再給出控制驅(qū)動電路方案。

2.1 主電路設(shè)計 本設(shè)計要求輸出電能的質(zhì)量高，并有一定的實際應(yīng)用價值，因此選擇單相全橋逆變電路作為主電路，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。單相全橋逆變電路的工作原理可以簡單概括為：當開關(guān)管M3和M2導(dǎo)通、M1和M4閉合時，負載上的輸出電壓U0為負值；當開關(guān)管M1和M4導(dǎo)通、M3和M2閉合時，負載上的輸出電壓U0為正值；這樣輸出電壓U0就從直流電變成了交流電。通過改變各開關(guān)管的開關(guān)頻率，對四個開關(guān)管進行時間上的配合控制，就可以實現(xiàn)輸出交流電的功能。

對于全橋逆變電路的主電路，主要選擇的器件是開關(guān)管型號。而對于阻感性負載的電路，為防止電感中儲存的能量回流，導(dǎo)致同一個橋臂的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，造成短路，常在開關(guān)管兩側(cè)并聯(lián)一個續(xù)流二極管?，F(xiàn)如今，逆變電路常用的全控型器件是電力MOSFET和IGBT，其中IGBT多用在大功率的場合，且內(nèi)部沒有寄生二極管；考慮到本設(shè)計對輸出功率要求不大，且MOSFET內(nèi)部已經(jīng)集成了寄生二極管，可以不用再額外設(shè)計續(xù)流二極管，因此，為了方便設(shè)計，簡化計算，本設(shè)計采用MOSFET作為全橋逆變電路的開關(guān)管。

2.2 控制電路設(shè)計 逆變電路常采用PWM和SPWM控制方式。PWM控制技術(shù)，就是對脈沖的寬度進行控制的技術(shù)，而SPWM控制技術(shù)基于PWM控制繁衍而生，原理相似，根據(jù)面積等效原理，將要求輸出的波形用一系列等副不等寬的脈沖代替，得到作用效果相同的新波形?，F(xiàn)今，人們已經(jīng)不滿足于方波，而是希望輸出純凈的正弦波，也就是采用以正弦波作為調(diào)制信號、三角波作為載波的SPWM控制技術(shù)，故本設(shè)計采用以EG8010作為逆變電路控制芯片的SPWM控制技術(shù)作為全橋逆變電路的控制手段。

由于所采用的MOSFET是電壓驅(qū)動型開關(guān)管，因此加在MOSFET柵極上的驅(qū)動信號的電壓值應(yīng)大于柵極和源極之間的開啟電壓。對于所選型號為FQPF8N90C的MOS管導(dǎo)通信號電壓應(yīng)該在10V左右。然而，EG8010芯片的供電電壓僅為+5V，驅(qū)動能力不夠，應(yīng)考慮在控制電路與主電路之間加上一個驅(qū)動電路，增加輸出信號的驅(qū)動能力，保證MOS管正常工作。實際應(yīng)用中，往往還要考慮在控制信號與MOS管的柵極之間設(shè)置隔離，常用的隔離方法有光耦隔離與變壓器隔離?？紤]到本設(shè)計既需要增強控制信號的驅(qū)動能力，又需要設(shè)置隔離，因此驅(qū)動部分采用較常用的半橋驅(qū)動芯片IR2110，它可以使輸出信號達到15V，又兼有電磁隔離和光耦隔離的優(yōu)點，對于驅(qū)動電路來說是一個很好的選擇。由于IR2110是半橋驅(qū)動芯片，而本設(shè)計需要驅(qū)動的是全橋電路，故采用兩個IR2110芯片配合使用，實現(xiàn)全橋逆變電路的驅(qū)動，如圖2所示。為保證電壓平滑無波動，需在IR2110的+5V、+15V的直流電經(jīng)過一個0.1uF的普通電容和一個10uF的電解電容濾波后再供給IR2110的VDD和VCC引腳。

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圖2 IR2110驅(qū)動單相全橋逆變電路結(jié)構(gòu)圖

IR2110芯片的VB引腳與VS引腳之間的自舉電容可以根據(jù)經(jīng)驗值來選取，本設(shè)計采用10uF的電解電容作為自舉電容；VB引腳與VCC引腳間的自舉二極管選取FR107作為快恢復(fù)二極管。當上半橋選擇N溝道的MOS管時，驅(qū)動信號不能直接驅(qū)動MOS管，而是在驅(qū)動信號與MOS管的柵極之間接一個柵極電阻，柵極電阻阻值與驅(qū)動速度成反比，實際硬件電路中，需在柵極電阻上并聯(lián)一個二極管加快驅(qū)動速度。而且為了消耗掉MOS管中的寄生電容并防止同一橋臂的兩個MOS管同時導(dǎo)通，需在柵極與源極之間接一個下拉電阻。

3 系統(tǒng)仿真與分析

在前面已經(jīng)確定了逆變系統(tǒng)的主電路和控制驅(qū)動電路方案的基礎(chǔ)上，此部分以輸出60Hz頻率交流電為例，在Saber環(huán)境中對已設(shè)計方案進行了系統(tǒng)搭建與仿真分析，如圖3所示。由于控制信號與MOSFET的柵極之間需要進行隔離，故接線圖中采用VCVS實現(xiàn)隔離功能，仿真輸出波形如圖4所示。由圖4可知，按照設(shè)計方案原理所做的仿真電路負載兩側(cè)的輸出電壓為正弦波，經(jīng)測量，波形的頻率為60.042HZ，故由仿真結(jié)果可知，本文所設(shè)計的EG8010控制全橋逆變實現(xiàn)逆變功能的方案可行。并且根據(jù)第三章所介紹的控制原理與方法可知，采用本設(shè)計方法將能夠很容易地實現(xiàn)調(diào)頻控制。

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圖3 單相全橋逆變電路仿真圖

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圖4 負載兩側(cè)電壓輸出波形圖

4 總結(jié)

通過對單相全橋逆變系統(tǒng)的工作原理進行分析與探討，驗證了本文所提出的單相逆變系統(tǒng)控制方案具有可行性，解決了上下橋臂均為N溝道MOS管的導(dǎo)通問題，具有一定的實際應(yīng)用價值。

參考文獻：

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第5篇：簡單電路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：單片機；驅(qū)動芯片；PWM控制

引言

在產(chǎn)品同質(zhì)化越趨嚴重的市場上，家用電器為了增加產(chǎn)品的附加值，與競品拉開差異，通常會在操作顯示界面上作一些炫麗的顯示效果，通過界面上LED燈的不同明亮程度來顯示特定的效果。然而，家電產(chǎn)品由于微處理器本身資源的限制，只能做少部分LED的亮度調(diào)整。如果讓整個操作顯示都帶有獨立的亮度調(diào)整，將變得非常困難，需要增加專用的顯示驅(qū)動芯片及復(fù)雜的級連電路來實現(xiàn)。但這種方式成本高，不適合應(yīng)用在家電產(chǎn)品上。本方案通過微處理器與一個普通的顯示驅(qū)動芯片組成簡單的電路搭配，通過軟件控制微處理器實現(xiàn)特殊的掃描方式，不僅實現(xiàn)整個顯示界面各LED獨立的亮度控制，還可以擴展成數(shù)碼屏或數(shù)碼管與LED共同運用的場合。

1設(shè)計原理

一般家用電器上的顯示，都由LED通過排列組合成不同的圖形，再通過面板上各種印刷的圖案顯示出來。而LED的亮度，一般由輸入的電流大小來決定。通過控制流過LED的電流大小，即可實現(xiàn)LED的亮度調(diào)整，如圖1所示。由于家用電器的微處理器資源有限，普通的I/O口只能實現(xiàn)高、低電平的轉(zhuǎn)換，只有特殊的幾個I/O口才有控制不同級別電平的能力。在調(diào)整LED個數(shù)較多的應(yīng)用上，顯得力不從心。通過外設(shè)增加一個PWM的驅(qū)動芯片，此芯片與微處理器通過通信協(xié)議方式相連，微處理器可以通過擴展的PWM驅(qū)動芯片，輸出多路可控控不同級別電平能力的驅(qū)動信號，可以滿足顯示界面全屏亮度可調(diào)的效果。

2硬件電路設(shè)計

硬件電路方案設(shè)計如圖2所示，控制方案由單片機和PWM驅(qū)動芯片組成，顯示為LED矩陣，由m列與n行組成，m和n為大于1的自然數(shù)，LED可組合為數(shù)碼管或數(shù)碼屏。驅(qū)動芯片輸出列信號，每列的占空比可獨立調(diào)節(jié)，其顯示的行驅(qū)動由單片機I/O口直接輸出。單片機與驅(qū)動芯片采用串行通信方式，單片機控制驅(qū)動芯片每路輸出的PWM占空比，即列信號SegPWM1~SegPWMx，單片機輸出的行信號驅(qū)動三極管Q1~Qx來實現(xiàn)大電流的供給，x為大于1的自然數(shù)。為開發(fā)出更適合于家用電器產(chǎn)品的設(shè)計方案，解決所有LED亮度單獨調(diào)節(jié)問題，本方案采用LED矩陣的顯示方式，行驅(qū)動用單片機I/O口獨立控制，并通過三極管Q1~Qx共x路驅(qū)動，單片機行驅(qū)動信號每次只開通一個三極管，依次掃描，當開通三極管的同時，單片機通過通信協(xié)議，輸出列掃描信息到驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片按接收到的信息，送出列PWM掃描信號，實現(xiàn)了此行各個LED燈亮度都可調(diào)節(jié)的效果。具體實施例如下：1）COM1~COMx全部輸出高電平，此時三極管截止，關(guān)閉所有顯示；2）單片機控制驅(qū)動芯片輸出SegPWM1~SegPWMx信號，針對第1行的LED燈分別送出PWM，然后COM1輸出低電平，此時Q1開通，第1行每個燈分別顯示不同亮度；3）微處理器單片機控制延時一段時間delay(x)；4）COM1~COMx全部輸出高電平，關(guān)閉所有顯示；5）單片機控制驅(qū)動芯片輸出SegPWM1~SegPWMx信號，針對第2行的LED燈分別送出PWM，然后COM2輸出低電平，此時Q2開通，第2行每個LED燈分別顯示不同亮度；6）微處理器單片機控制延時一段時間delay(x)；依次直到COMx輸出低電平后，再重復(fù)循環(huán)，驅(qū)動信號如圖3所示。本設(shè)計方案可運用在所有家用電器顯示界面上。除LED燈外，數(shù)碼屏或數(shù)碼管通常應(yīng)用到顯示界面上，由于數(shù)碼屏或數(shù)碼管也是由LED燈組合而成，其效果與本設(shè)計方案相同，也可以通過微處理器單片機通過I/O與驅(qū)動芯片PWM控制組合，調(diào)節(jié)其亮度級別。LED燈與數(shù)碼屏或數(shù)碼管的硬件電路原理圖如圖4所示。

3結(jié)論

本文介紹了一種家電產(chǎn)品顯示控制方案的設(shè)計，通過微處理器單片機與擴展驅(qū)動芯片組合控制，使用單片機的I/O口配搭驅(qū)動芯片的PWM信號，實現(xiàn)整個顯示界面所有LED燈的亮度調(diào)節(jié)。此方案也適用于數(shù)碼屏或數(shù)碼管與LED的組合顯示，使整個顯示界面實現(xiàn)明暗不一的亮度調(diào)節(jié)，形成豐富多變的界面顯示，在成本較優(yōu)的情況下，解決了硬件資源不足的問題，提升了家電產(chǎn)品的競爭力。

參考文獻

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第6篇：簡單電路設(shè)計方案范文

物理實驗是高考的重要組成部分，而實驗考點中電學(xué)實驗又是出現(xiàn)頻率最高的類型之一。電學(xué)實驗往往要進行器材選擇和電路設(shè)計，使相當一部分同學(xué)對這種題型產(chǎn)生了恐懼心理。為了幫助同學(xué)們更有效地了解和掌握這類題型，我將自己教學(xué)過程中的一點體會作了歸納總結(jié)，希望與同學(xué)們分享后能使這種恐懼心理有所緩解！

目前高中的實驗電路設(shè)計大體分為二類：一是測電源電動勢和內(nèi)電阻；二是測電阻。

測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗相對簡單一些，方法也較為單一，同學(xué)們掌握起來應(yīng)該不會太難。常見電路設(shè)計方案有如圖甲、乙所示本文由收集整理的二種情形。但由于乙方案中所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差過大而很少使用，所以通常只采用甲方案。下面就通過例題與大家一起來梳理一下這類實驗的設(shè)計思路。

【例1】在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中.

①備有如下器材：

a.干電池1節(jié)；

b.滑動變阻器（0～20ω）；

c.滑動變阻器（0～1kω）；

d.電壓表（0～3v，內(nèi)阻約2kω）；

e.電流表（0～0.6a，內(nèi)阻約2ω）；

f.電流表（0～3a）；[來源：zxxk.com]

g.開關(guān)、導(dǎo)線若干

其中滑動變阻器應(yīng)選，電流表選 。（只填器材前的序號）

②用實線代表導(dǎo)線把圖甲所示的實物連接成測量電路（圖中有部分線路已連好）。.

③某同學(xué)記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出u-i圖線，根據(jù)圖線， 得到被測電池的電動勢e = v，內(nèi)電阻r = ω.

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【解析】①、分析本實驗的電路設(shè)計后，可從電源的電動勢僅為1.5v左右入手，得出滑動變阻器的電阻不能選得過大（一般為20ω左右），否則回路中的電流過小不便測量。再由所給電壓和電阻的大小就可斷定所選器材應(yīng)為：b、e。

②、在連接實物圖時，可先將電路圖中的導(dǎo)線都標上號（如圖所示），再把它對應(yīng)到實物上。

③、根據(jù)u—i圖中的物理意義可得知：e=1.46±0.03v，r=0.70±0.05ω。

測量電阻的情形就要復(fù)雜得多，首先要確定實驗中滑動變阻器是采用分壓還是限流作用；接著要確定電壓表、電流表是采用內(nèi)接，還是外接；有時題中還不直接給出合適量程的電壓表或電流表，而需要把它改裝成符合要求的電表。下面還是通過例題來與大家共同分亨這類電路的設(shè)計技巧吧！

【例2】從下列器材中選出適當?shù)钠鞑?，設(shè)計一測量金屬絲的電阻率的電路.要求操作簡便，又盡可能有較高的測量精度，并能得到多組數(shù)據(jù).

金屬絲l （已知其長度為l0，直徑為d，電阻小于50ω）；

電流表a1 （量程為10 ma ，內(nèi)阻r1=40ω）；

電流表a2 （量程為500μa ，內(nèi)阻r2=750ω）；

電壓表v （量程為10v ，內(nèi)阻為10kω）；

保護電阻r1（阻值為100 ω）；

滑動變阻器r2（總阻值約為20ω）；

滑動變阻器r3（總阻值約為2000ω）；

電池e（電動勢為1.5v ，內(nèi)阻很?。?/p>

開關(guān)s 及導(dǎo)線若干.

（1）在虛線框中畫出電路圖，并標明所用器材的代號。

（2）若選出測量數(shù)據(jù)中的一組數(shù)據(jù)計算電阻率ρ ，則表達式ρ=____，寫出題目中未給符號的意義是_____。

【解析】（1）、這是一道典型的電路設(shè)計，且在電路設(shè)計過程中要求選取合適的測量儀器。

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關(guān)于電路的設(shè)計，筆者認為任何電路都離不開電源和電鍵，所以可以首先作出電路的電源和電鍵部分（如圖1所示）。

然后確定好所需選用的滑動變阻器及其接法，滑動變阻器在電路中的接法有二種；一種是限流作用，另一種是分壓作用。一般來說如果滑動變阻器的總阻值比待測電阻阻值大，則滑動變阻器應(yīng)作為限流電阻使用；反之滑動變阻器的總阻值

比待測電阻小，則滑動變阻器就要作為分壓電阻使用。

接著設(shè)計如何測量待測電阻的阻值，在電阻測量中設(shè)計的思路筆者認為始終要以伏安法為基礎(chǔ)，而伏安法測電阻也有二種方法：一種是內(nèi)接法；另一種是外接法。究竟要采用那種方法可根據(jù)這樣三個方面來判斷：

①、題中所給條件如果能大致判定電表內(nèi)阻和待測電阻的大小關(guān)系，則有：rv>>rx時用外接法；ra<<rx時用內(nèi)接法； <br="">

②、在二者大小關(guān)系不太明確的情況下可由：■用外接法；■用內(nèi)接法；

③、在電表電阻和待測電阻的阻值完全不清楚的情況下，就需采用試探法（如圖3所示），如果電壓表示數(shù)變化的百分率大些則用外接法，反之電流表的示數(shù)變化百分率大就用內(nèi)接法。在弄楚電阻的測量方法后，還需確定電表的量程

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第7篇：簡單電路設(shè)計方案范文

1.1TEC工作原理

半導(dǎo)體制冷器（TEC）是以帕爾貼效應(yīng)為基礎(chǔ)研制而成，其最基礎(chǔ)的元件是利用一只P型半導(dǎo)體和一只N型半導(dǎo)體連成的熱電偶。當通電后在兩個接頭處就會產(chǎn)生溫差，電流從N流向P，形成制冷面；電流從P流向N，形成制熱面。若干組熱電偶對串聯(lián)就構(gòu)成了一個簡單的半導(dǎo)體制冷器。在制冷面或制熱面增加一個熱交換器就可以完成半導(dǎo)體制冷器與外界環(huán)境的能量交換。

1.2半導(dǎo)體激光器溫控電路設(shè)計

1.2.1半導(dǎo)體激光溫控電路原理

高穩(wěn)半導(dǎo)體激光器一般都有內(nèi)置半導(dǎo)體熱電制冷器（TEC）和溫度傳感器等相關(guān)的溫控元件來保證激光器管芯溫度可控。半導(dǎo)體激光器內(nèi)置溫控系統(tǒng)基本工作原理如圖1所示。將溫度傳感器（常用負溫度系數(shù)的熱敏電阻）與激光器管芯安置在同一熱沉上，起到實時監(jiān)測激光管芯溫度的作用。在常溫25℃時（在25℃時激光器的整體性能最為優(yōu)良），通過調(diào)節(jié)由R1和R2組成的電阻網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)定比較器的參考電壓值，在這里稱之為基準電壓。以25℃為參照，若LD管芯溫度相對升高，則熱敏電阻的阻值變小，比較器的負輸入端電壓相對變小，輸出電壓也隨著變化。TEC驅(qū)動源將驅(qū)使電流從N型半導(dǎo)體流向P型半導(dǎo)體形成制冷面，實現(xiàn)對LD管芯進行制冷。若LD管芯溫度相對降低，則熱敏電阻的阻值變大，比較器的輸入電壓相對變大，輸出電壓也隨著變化，TEC驅(qū)動源將驅(qū)使電流從P型半導(dǎo)體流向N型半導(dǎo)體，形成制熱面，實現(xiàn)對LD管芯制熱。

1.2.2TEC驅(qū)動源類型

半導(dǎo)體激光器的溫度控制系統(tǒng)需要滿足溫度控制精度高、響應(yīng)速度快且穩(wěn)定性高的要求，同時要能實現(xiàn)制冷和制熱雙向控制，以適應(yīng)外界溫度變化和半導(dǎo)體激光器本身工作條件變化。一般情況下，TEC驅(qū)動源按驅(qū)動工作模式可以分為線性工作模式和脈寬調(diào)制工作模式（PWM）兩種類型。TEC驅(qū)動源線性工作原理：通過控制三極管的開關(guān)狀態(tài)可以控制驅(qū)動TEC的電流大小和方向，這種驅(qū)動方式的效率一般低于50%，需要為三極管提供良好的導(dǎo)熱通道，且有控溫“死區(qū)”。但這種模式有噪聲低和可靠性高等優(yōu)點。TEC驅(qū)動源脈寬調(diào)制（PWM）工作原理：在PWM方式下，三極管工作在飽和狀態(tài)，而不是線性區(qū)域，只有當需要向負載供電時才導(dǎo)通。電路通過4個三極管來控制電流的方向和大小，電路結(jié)構(gòu)呈H橋型。PWM方法可以有效地提高效率和降低功率部件的熱量，工作效率一般大于80%，能實現(xiàn)無“死區(qū)”溫控。但這種模式有著噪聲高和可靠性低等缺點。兩種驅(qū)動源在實際使用中各有利弊，具體采用何種驅(qū)動方式需要根據(jù)實際情況來最終確定。

2航天高穩(wěn)激光源溫控電路設(shè)計方案

2.1MAX1968功能及其特點

MAX1968是MAXIM公司研制生產(chǎn)的一款高度集成具有紋波噪聲抑制功能的脈寬調(diào)制TEC驅(qū)動芯片，調(diào)制頻率為500kHz/1MHz；單電源供電，供電電壓范圍為3~5.5V；能夠?qū)崿F(xiàn)最大3A雙向TEC驅(qū)動電流，完成對LD管芯的制冷或制熱。MAXIM公司研制生產(chǎn)的MAX1968芯片具有體積小、效率高、價格低和可實現(xiàn)雙向無死區(qū)溫控等優(yōu)點，但也存在封裝材料簡單（塑料器件）和工作溫度范圍較窄等缺陷。

2.2MAX1968芯片設(shè)計電路及失效分析

2.2.1MAX1968芯片設(shè)計電路分析

MAX1968芯片資料有應(yīng)用芯片電路推薦，從推薦電路應(yīng)用方案來看，電路的設(shè)計在濾波、抑制紋波噪聲、LC濾波諧振電路等都做了詳細的考慮。在COMP引腳與GND之間焊接了0.01μF的電容，確保電流控制環(huán)的穩(wěn)定工作。FREQ引腳接高電位，即內(nèi)部振蕩器的開關(guān)頻率選擇為1MHz，這樣可以減小電容和電感值。按芯片資料推薦電路搭建芯片電路，將芯片使能引腳（SHDN）直接連接高電位，即當MAX1968芯片上電后芯片就需要工作，根據(jù)CTLI引腳的電壓輸入情況判斷TEC需要制冷或制熱，并立即實施。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，在給該溫控電路上電瞬間，時有MAX1968失效的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為電源輸出電流急劇增大。

2.2.2MAX1968芯片失效分析

用立體顯微鏡、金相顯微鏡和晶體管特性圖示儀等儀器對兩只失效的MAX1968芯片進行了詳細分析，失效的情況完全相同，都是芯片的第5、6端之間以及第23、24端之間存在異常電應(yīng)力，導(dǎo)致這幾端之間的鋁條燒壞短路所致。使用晶體管特性曲線圖示儀對這兩塊芯片進行引腳間特性測試，發(fā)現(xiàn)兩電路第6、8、10端（LX2）與第5、7端（PGND2）之間短路，第19、21、23端（LX1）與第22、24端（PGND1）之間短路。第9端（PVDD2）與第5、7端（PGND2）之間未見短路現(xiàn)象。將這兩塊芯片進行開蓋，在開蓋過程中，由于內(nèi)部芯片尺寸較大，電路個別引腳經(jīng)腐蝕后脫落，但經(jīng)測試，短路現(xiàn)象依然存在，未破壞原始失效現(xiàn)象。在金相顯微鏡下，對兩塊芯片表面進行仔細觀察，發(fā)現(xiàn)兩塊芯片第5、6端以及第23、24端之間存在燒毀現(xiàn)象，如圖2所示。芯片為多層金屬化結(jié)構(gòu)，從燒毀形貌分析，可能是下層鋁條燒毀后，導(dǎo)致上層鋁條燒毀短路。由于兩塊芯片失效現(xiàn)象一致，因此可以排除器件偶然缺陷導(dǎo)致失效的可能，應(yīng)該是芯片失效與外部異常電應(yīng)力導(dǎo)致內(nèi)部場效應(yīng)管擊穿。

2.3航天高穩(wěn)激光源溫控電路設(shè)計方案

2.3.1完善MAX1968芯片電路設(shè)計

通過上述分析，結(jié)合芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和TEC驅(qū)動源脈寬調(diào)制（PWM）工作原理，我們基本能判斷是芯片內(nèi)部燒毀的通道發(fā)生在場效應(yīng)管上。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，芯片失效是一個慢性漸變的過程，可以用14引腳（OS2）、15引腳（OS1）分別與GND的阻抗R和R'來表征，隨著上電次數(shù)逐漸增多，R和R'的阻值從開始的兆歐數(shù)量級慢性漸變到歐數(shù)量級，并最終失效。失效的原因認為是MAX1968芯片上電后，芯片就根據(jù)CTLI引腳電壓輸入情況判斷TEC需要制冷或制熱，并立即進行工作，上述過程在上電的一瞬間就會完成。這種輸入與輸出同時實施勢必會導(dǎo)致芯片內(nèi)部有大的紋波電壓或大電流產(chǎn)生，因發(fā)熱而導(dǎo)致芯片失效。通過完善MAX1968芯片電路設(shè)計，在MAX1968的使能引腳中引入了毫秒級的延時，致使MAX1968芯片完成加電后再實施輸出工作。具體新的設(shè)計電路方案如圖3所示。通過大量的試驗證明阻抗R和R'的阻值不衰退，這說明對MAX1968芯片電路的完善是有效的。

2.3.2MAX1968新設(shè)計方案電路試驗驗證

根據(jù)完善電路特性搭建了對電路性能驗證比較的試驗平臺，試驗的基本思路是讓兩種電路（完善前和完善后）在帶同樣負載的情況下，分別對完善電路和未完善電路進行上下電連續(xù)沖擊，上、下電頻率同為13Hz，如圖4所示。在兩組電路的驗證中，完善之前的設(shè)計電路在經(jīng)過約32min之后電源輸出電流突然增大，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)MAX1968芯片已經(jīng)失效。完善之后的設(shè)計電路在經(jīng)過28天之后，測試MAX1968芯片的電性能依舊正常。由此可見對MAX1968設(shè)計電路的完善是有效的。

2.3.3航天高穩(wěn)激光源溫控電路設(shè)計工程驗證

航天高穩(wěn)激光源溫控電路，在某項航天測試（包括振動、沖擊、熱循環(huán)和熱真空等試驗）中各項指標都正常，最終順利完成了航天相關(guān)試驗。

3結(jié)束語

第8篇：簡單電路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：刷卡系統(tǒng)； CAN總線； 非接觸式智能卡; 用戶信息管理

中圖分類號：TN919-34 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)24-0077-03

Design of CAN Bus Based Punch Card System Used in College Canteens

WANG Yu-lin, YUAN Feng-wei, JIANG Yan, XIE Jing

(School of Mechanical Engineering, University of South China, Hengyang 421001, China)

Abstract： The traditional payments in college canteens has some defects, such as inefficiency, inconvenience, high administrative cost and easy damage of cards. To overcome these drawbacks, a design scheme of college canteen punch card system based on CAN bus technology is proposed through the research on combining CAN bus technology with non-contact smart card technology. The hardware-software design of the card issuing node and card punching node of lower computers was completed. The development of the upper computer management software was fulfilled. The safety, reliable and convenient card issuing and punching as well as user′s information management were realized.

Keywords： card system; CAN bus; non-contact smart card; user′s information management

收稿日期：2011-07-17

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（51006050）

0 引 言

在如今的高校食堂，由于學(xué)生數(shù)量龐大，流動性頻繁，傳統(tǒng)的紙質(zhì)餐票、現(xiàn)金或基于接觸式IC卡技術(shù)的消費支付方式存在服務(wù)效率不高、便捷性差、管理成本高、卡片易損壞等諸多弊端。高校食堂消費作為學(xué)校后勤服務(wù)的重要組成部分，如果仍沿用以前傳統(tǒng)的消費方式，將動用大量的人力物力，而且管理上會出現(xiàn)很多繁瑣的事務(wù)，這樣不利于高校更好地為廣大師生服務(wù)以及學(xué)校的管理。為了解決這一問題，如今，越來越多的高校采用智能卡技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合來構(gòu)建學(xué)校的食堂刷卡系統(tǒng)。

非接觸式智能卡技術(shù)和CAN總線技術(shù)都是當今世界科技迅猛發(fā)展的產(chǎn)物。智能卡技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各行業(yè)，特別是公共交通、無線通信、身份識別、金融交易和安全防衛(wèi)等行業(yè)；而CAN總線在可靠性、實時性和靈活性方面都有突出的優(yōu)點。如果將非接觸式IC卡技術(shù)和CAN總線技術(shù)2種熱點技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)一套基于CAN總線的高校食堂刷卡系統(tǒng)，對優(yōu)化廣大師生的生活，提高高校食堂管理水平和服務(wù)質(zhì)量，將具有很好的促進作用。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

根據(jù)設(shè)計的背景以及系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求，該系統(tǒng)在研究和設(shè)計過程中要遵循4個方面的原則：安全性、可靠性、易用性、易維護性。

1.2 系統(tǒng)主要技術(shù)方案選擇

本系統(tǒng)設(shè)計需要首先確定的主要技術(shù)方案有：通信總線的選擇、卡片的選擇、卡讀寫操作技術(shù)方案的選擇。通過充分的比較論證，本系統(tǒng)采用CAN總線來構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，選用Philips公司設(shè)計的Mifare1 S50非接觸式IC卡作為高校食堂刷卡系統(tǒng)的信息載體，為了提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和兼容性，本系統(tǒng)采用購買北京易火眼公司的YHY502ATG射頻卡讀寫模塊來對射頻卡進行讀寫操作。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計主要器件選擇

根據(jù)市場情況、開發(fā)工具和設(shè)計的實際需要，本系統(tǒng)的發(fā)卡節(jié)點和刷卡節(jié)點均選用單片機AT89S52作為主控芯片?？紤]到SJA1000支持CAN2.0A/B協(xié)議，而PCA82C250可以支持110個CAN節(jié)點，并且在國內(nèi)市場上Philips的產(chǎn)品型號比較多，購買方便，所以選用Philips公司的SJA1000作為CAN控制器以及PCA82C250作為CAN總線收發(fā)器。

1.4 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計所確定的技術(shù)方案，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.5 系統(tǒng)功能模塊劃分

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的功能任務(wù)和要求，可把本系統(tǒng)劃分為3大功能模塊：發(fā)卡模塊、刷卡模塊和系統(tǒng)上位機模塊，如圖2所示。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 硬件總體設(shè)計方案

高校食堂刷卡系統(tǒng)硬件部分分為發(fā)卡機和刷卡機，根據(jù)系統(tǒng)功能模塊劃分，系統(tǒng)硬件電路具體由7部分構(gòu)成：AT89S52最小系統(tǒng)電路、射頻卡讀寫模塊YHY502ATG電路、串口通信電路、CAN總線通信電路、LCD12864顯示電路、鍵盤輸入電路和報警提示電路。系統(tǒng)硬件電路組成如圖3所示。

2.2 射頻卡讀/寫模塊電路設(shè)計

YHY502ATG射頻卡讀/寫模塊與微控制器之間的通信通過I2C總線實現(xiàn)，可參考YHY502ATG的技術(shù)應(yīng)用手冊來設(shè)計應(yīng)用電路。YHY502ATG讀寫模塊提供一組對卡操作的通信協(xié)議，不必考慮底層通信數(shù)據(jù)的處理，不過必須遵守這些通信協(xié)議，并根據(jù)設(shè)計需要在控制端修改相應(yīng)程序即可。

2.3 串口通信接口電路設(shè)計

設(shè)計采用9芯的RS 232C接口實現(xiàn)下位機與上位機之間的通信，AT89S52本身帶有一個全雙工UART串行通道，在硬件電路設(shè)計中，為了使AT89S52單片機的輸入輸出TTL電平與PC機配置的RS 232C標準串行接口二者的電氣規(guī)范一致，本系統(tǒng)采用MAX232芯片實現(xiàn)AT89S52與PC機的RS 232C標準接口電平之間的轉(zhuǎn)換。

2.4 CAN總線接口電路設(shè)計

系統(tǒng)采用CAN通信控制器SJA1000和CAN收發(fā)器PCA82C250設(shè)計CAN總線節(jié)點接口電路。在硬件電路設(shè)計時，總線末端的2個120 Ω電阻，對于匹配總線阻抗起著非常重要的作用。如果忽略掉它們，會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾能力及可靠性大大降低，甚至無法通信。

2.5 鍵盤輸入電路設(shè)計

鍵盤電路用來接收用戶刷卡消費輸入的金額，所以一個穩(wěn)定、占用系統(tǒng)資源少的人機對話通道非常重要。傳統(tǒng)的鍵盤電路設(shè)計，不管是獨立式鍵盤還是矩陣式鍵盤，都非常浪費微控制器的端口資源，而且還需要人為進行去抖動處理，且抗干擾能力差。為了克服上述弊端，本系統(tǒng)采用廣州周立功單片機發(fā)展有限公司自行設(shè)計的一款數(shù)碼管顯示驅(qū)動及鍵盤掃描管理芯片ZLG7290來設(shè)計鍵盤電路。

2.6 液晶顯示模塊電路設(shè)計

液晶顯示模塊電路用來提示用戶刷卡消費的信息，為了使系統(tǒng)人機交互界面友好，液晶顯示模塊電路采用長沙太陽人公司生產(chǎn)的SMG12864G3-ZK型液晶來設(shè)計。為了節(jié)約單片機的I/O資源，液晶模塊采用串行接口方式。

2.7 系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計

為了使單片機AT89S52和CAN控制器SJA1000同時復(fù)位，本系統(tǒng)采用IMP708復(fù)位芯片設(shè)計復(fù)位電路。IMP708為微處理監(jiān)控芯片，具有系統(tǒng)復(fù)位、掉電復(fù)位、手動復(fù)位、“看門狗”、定時輸出、電源電壓監(jiān)測、具有不同復(fù)位電壓等特點。該芯片功耗低、使用簡單、價格低廉、可靠性高，應(yīng)用十分廣泛。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為上位機和下位機2部分。下位機軟件設(shè)計需要完成系統(tǒng)發(fā)卡節(jié)點和刷卡節(jié)點軟件的開發(fā)，針對各節(jié)點要完成的功能及要求，展開具體的分析、繪制程序流程圖、設(shè)計各功能模塊軟件程序。上位機監(jiān)控程序的開發(fā)是本系統(tǒng)的一個難點和重點，主要實現(xiàn)上位機和下位機之間的通信、對發(fā)卡節(jié)點的命令操作、注冊用戶、消費信息實時管理、用戶數(shù)據(jù)管理等功能。

3.1 發(fā)卡節(jié)點程序設(shè)計

發(fā)卡節(jié)點主要完成用戶的充值、串口通信等操作，結(jié)合硬件電路設(shè)計，為了實現(xiàn)各模塊的功能，發(fā)卡節(jié)點的軟件總體設(shè)計流程如圖4所示。

3.2 刷卡節(jié)點程序設(shè)計

刷卡節(jié)點主要完成的功能有讀卡序列號、讀錢包、扣款、過程液晶顯示、CAN總線發(fā)送消費結(jié)算信息給上位機。根據(jù)節(jié)點的硬件電路和設(shè)計的功能要求，刷卡節(jié)點程序總體設(shè)計的流程如圖5所示。

3.3 上位機程序設(shè)計

上位機程序的設(shè)計采用Visual C++ 6.0 MFC編程技術(shù)來實現(xiàn)，需要實現(xiàn)用戶信息的注冊或注銷、卡充值、卡扣款、用戶信息查詢和修改等功能，同時建立與數(shù)據(jù)庫的連接能將用戶消費結(jié)算信息實時更新并儲存到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)上位機串口通信程序采用的是ActiveX控件MSComm進行編程，數(shù)據(jù)庫編程采用ADO技術(shù)，使用數(shù)據(jù)庫管理軟件SQL Server 2000。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求，上位機軟件功能框圖如圖6所示。

4 結(jié) 語

系統(tǒng)成功的實現(xiàn)了上位機與下位機之間的軟硬件調(diào)試，運行穩(wěn)定，效果良好。系統(tǒng)操作能對用戶進行注冊或注銷、用戶信息查詢以及卡充值、卡扣款，并能將用戶的消費結(jié)算信息實時更新至數(shù)據(jù)庫中。本設(shè)計實現(xiàn)了安全、可靠、便捷的發(fā)卡和刷卡，達到了預(yù)期效果。

參 考 文 獻

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［2］ AIMAN Perter. Mifare standard IC card design datasheet [R ]. Holland: Philips Semiconductor, 2009.

［3］ FINKENZELLER K．Radio frequency identification techno-logy, radio-induced transponder and non-contact IC card principles and applications [M ]．Beijing: Electronic Industry Press, 2008.

［4］ 陸永寧.非接觸IC卡原理與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2006.

［5］ 李正軍.現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

第9篇：簡單電路設(shè)計方案范文

關(guān)鍵詞：溫濕度；STM32；USB；傳感器；Si7005；CP2102

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳感器技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。傳感器技術(shù)已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志之一。為了提高對溫濕度傳感器的深入研究，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了本裝置。

1 系統(tǒng)原理及組成框圖

本裝置主要由USB接口轉(zhuǎn)換器、STM32F103單片機、Si7005溫濕度傳感器幾部分組成。它的USB接口可以方便地和上位機或其他物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相連接組成物聯(lián)網(wǎng)的組件。如圖1所示。

2 單片機的選型和電路設(shè)計

單片機是本裝置的核心部件，一方面它要和溫濕度傳感器進行通信，獲取實時的溫濕度數(shù)據(jù)，另一方面它還要通過串口和CP2102進行通信，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。我們選用的STM32F103單片機是一款專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核單片機，具有性能高、外設(shè)豐富、超強抗干擾等優(yōu)點，是目前同類技術(shù)中性價比較高的產(chǎn)品。其電路設(shè)計如圖2。

3 USB接口電路設(shè)計

USB接口芯片我們選用CP2102，其集成度高，內(nèi)置USB2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、晶體振蕩器、EEPROM及異步串行數(shù)據(jù)總線（UART），支持調(diào)制解調(diào)器全功能信號，無需任何外部的USB器件。內(nèi)含時鐘電路，無需外接電路器，內(nèi)含上電復(fù)位電路，片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)可輸出3.3V電壓。其電路設(shè)計如圖3。

4 溫濕度傳感器及其電路設(shè)計

溫濕度傳感器我們采用美國SILABS的Si7005，它是一個將濕度和溫度傳感器元件、一個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和信號處理功能集成到單片集成的CMOS傳感器IC。溫度傳感器和濕度傳感器都經(jīng)過工廠校準并且校準數(shù)據(jù)存儲在片上非易失性存儲器中。精度高、性能穩(wěn)定、采用I2C通信接口，寬工作電壓范圍（2.1-3.6V）。其電路設(shè)計如圖4。

5 軟件設(shè)計

本裝置只要接入USB端口，安裝好驅(qū)動，就可以通過USB接口將測量的數(shù)據(jù)進行上傳。程序的整體流程圖如圖5所示。

6 結(jié)束語

文章在對溫濕度技術(shù)進行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案。它可以方便的接入到物聯(lián)網(wǎng)中，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。在文章研制的溫濕度測量裝置的基礎(chǔ)上，可以再做適當?shù)墓δ軘U展，使其功能更加完善，如歷史溫濕度記錄，溫濕度報警等。

參考文獻

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