A. 74LS00的空载导通电流Iccl
Vcc端采样电阻100Ω 实测约2.65mA
B. (2007闵行区模拟)为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的,某同学利用数字实验系统设计了一个实
A、根据机械能守恒的表达式,可知不需要测量质量,故A错误
B、实验中需要测量从A到B过程中重力势能的减小量,因此需要测量AB之间的距离h,故B正确;
C、A点运动到B点的过程中重力势能的变化量△Ep=mgh,利用
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C. 数字电路设计实验报告(5选1即可)
目录
1 设计目的 3
2 设计要求指标 3
2.1 基本功能 3
2.2 扩展功能 4
3.方案论证与比较 4
4 总体框图设计 4
5 电路原理分析 4
5.1数字钟的构成 4
5.1.1 分频器电路 5
5.1.2 时间计数器电路 5
5.1.3分频器电路 6
5.1.4振荡器电路 6
5.1.5数字时钟的计数显示电路 6
5.2 校时电路 7
5.3 整点报时电路 8
6系统仿真与调试 8
7.结论 8
参考文献 9
实验作品附图 10
数字钟
摘要:
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前,数字钟的功能越来越强,并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
从有利于学习的角度考虑,这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。
经过了数字电路设计这门课程的系统学习,特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习,我们已经具备了设计小规模集成电路的能力,借由本次设计的机会,充分将所学的知识运用到实际中去。
本次课程设计要求设计一个数字钟,基本要求为数字钟的时间周期为24小时,数字钟显示时、分、秒,数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1 设计目的
1.掌握数字钟的设计、组装与调试方法。
2.熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。
3.掌握面包板结构及其接线方法
4.熟悉仿真软件的使用。
2 设计要求及指标
2.1基本功能
1)时钟显示功能,能够正确显示“时”、“分”、“秒”。
2)具有快速校准时、分、秒的功能。
3)用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率(1Hz)的方波脉冲信号。
2.2扩展功能
1)用晶体振荡器产生一个标准频率(1Hz)的脉冲信号。
2)具有整点报时的功能。
3)具有闹钟的功能。
4)……
3、方案论证与比较
本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调,不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高,由于设计方便,操作简单,成为了设计时的首选,但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较,利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定,同过电压表的测量能很好的观察到这一点,同时在显示上能够更加接进预定的值,受外界环境的干扰较少,一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。(本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明)
4、 系统设计框图
数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器,由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数,把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成,‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。其原理框图如图1.1所示。
5、电路原理分析
5.1数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。
数字钟原理框图(1.1)
5.1.1振荡器电路
555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。
5.1.2时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器.
5.1.3分频器电路
通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现。例如,将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768( ),即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。
5.1.4振荡器电路
利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后,电容C1被充电,当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通,然后通过电阻和三极管放电,不断的充放电从而产生一定周期的脉冲,通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。
5.1.5数字时钟的计数显示控制
在设计中,我们使用的是74**160十进制计数器,来实现计数的功能,实验中主要用到了160的置数清零功能(特点:消耗一个时钟脉冲),清零功能(特点:不耗时钟脉冲),在上级160控制下级160时候通过组合电路(主要利用与非门)实现,在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接,其将影响到整一个电路的是否工作。
电路的控制原理如下:
秒钟由个位向十位进位:0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数,采用的是置数的方式(利用RCO端口),当电路计数到1001的时候采用一个二输入与非门接上级输入的高位和低位输出作为下级的信号,实现了秒区的个位和十位的显示与控制。设计中注意到接的是一个与非门而不是与门,目标在产生一个时钟脉冲。实现正确的显示。
由秒区向分区的显示控制:
基本原理同上,在秒区十位向时区个位显示的时:0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时候向下级输出一个时钟脉冲,利用的还是与非门,目标仍是实现正确的计时显示。
分区的显示及整体电路反馈清零:
当数值显示达到:23:59的时候要实现清零的工作,采用CLR清零的方式反馈清零。具体设计接出控制端的9,5,3,2用十六进制表示后高电平对应引脚接与非,将非门输出信号的值反馈给各个160芯片的清零端(CLR)既可以实现清零了。
5.2 校时功能的实现
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.
根据要求,数字钟应具有分校正功能,因此,应截断分个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.
在实验实现过程中使用的是通过开关(普通开关)来实现高低电平的切换,手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给,将脉冲提供到所需要的输入(CLK)端口,实现校时,仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果;而在我们进入实际电路连接的时候,利用开关(手控导线点触实现)来实现校时再不像仿真那样的精确了,原因分析是由于使用的是普通的开关同时利用的是手动的对CLK端口赋予脉冲信号,在实现手动生成脉冲信号的过程中产生了扰动,即相当于产生了多个的脉冲信号对需要的数码管进行校时,如此,并没有达到仿真的精确效果,但是在实验中通过改进电路的校时方式,不是用手触开关产生脉冲信号(如若需用手触则需要使用一个锁存器实现去抖动,才能够在脉冲生成时候不产生干扰的脉冲,实现正常的校时),而是使用信号发生器实现信号的提供,对需要校时的数码管在相对应的CLK端口提供脉冲信号实现校时,利用此方式实现校时则比手触开关方式效果要好。
5.3 报时的实现
报时功能的实现原理较为简单,即对所需要报时的输出量进行控制,并对控制产生的信号作为LED显示的信号源,电路连接中要注意到的是在实现LED显示的时候最好连接上一个保护电阻对LED灯器到保护的作用。例如我们的校时时间是 23:59,0010—0011—0101—1001;利用相应的门电路实现满足端口输出是上述条件的时候进行报时即可。
6、系统仿真与调试
7、结论
学贵以致用,通过几天的数字钟设计过程,将从书本上学到的知识应用于实践,学会了初步的电子电路仿真设计,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。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。在当前金融危机大的社会背景下,能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书,更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要,契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。此次的设计作业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,为自己以后的学习方向的明确了重点。
另外在这次实验中我们遇到了不少的问题针对不同的问题我们采取不同的解决方法,最终一一解决设计中遇到的问题。还有在实验设计中我们曾遇到多块芯片以及数码管损坏的情况造成了数字钟的显示没有达到预期的效果,或是根本不显示,通过错误排除最终确认是元件问题,并向老师咨询跟换元件最终的到解决。在我们曾经遇到不懂的问题时,利用网上的资源,搜索查找得到需要的信息。
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D. 数字电路请用维持阻塞D触发器设计一个二位二进制加法计数器,写出方程、功能表、状态图 和逻辑图。
最佳答案该设计主要思路为时钟分频和逻辑运算。也可以理解为计数器设计和进位提取。需要建立对D触发器的工作方式和各种逻辑门电路的工作方式的正确认识和使用1、观察该...
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数字电路实验(05)二进制计数器设计一.实验要求 1.1.实验目的 认识二进制同步计数器的定义、工作状态及信号波形;熟悉基于JK触发器实现二进制同步计数器的构成规则.1.2....
2020年1月11日-1byte=8bit,就是一个字节等于8位二进制数) 4.构成时序电路的基本元件 5. 触... 将计数器的各位对应到各个触发器上,本质即为状态机的次态设计。2、设计... 第三步, 根据求出的状态方程绘制状态表. 第四步, 根据状态表绘制状态图. 第五...
(1)列状态表: (2)列状态激励表: (3)根据状态激励表求状态激励方程和输出方程: (4)检查电路自启动功能: (电路源文件在我的资源中可以找到, 欢迎大家下载访问)...
同步复位D触发器与异步复位D触发器仅在敏感事件列表上有所不同,对于异步复位触发...计数器——二进制与非二进制计数器计数器是常用时序电路之一,且种类繁多,有同步和...
E. 求《直流电机测速》实验电路图。
直流电机控制电路
伺服电机是一种传统的电机。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后,伺服电机就立即停止转动。伺服电机的应用甚广,几乎所有的自动控制系统都需要用到。在家电产品中,例如录相机、激光唱机等都是不可缺少的重要组成部分。
1.简单伺服电机的工作原理
图22示出了伺服电机的最简单的应用。电位器RV1由伺服电机带动。电机可选用电流不超过700mA,电压为12~24V的任一种伺服电机。图中RV1和RV2是接成惠斯登(Wheatstone)电桥。集成电路LM378是双路4瓦功率放大器,也以桥接方式构成电机驱动差分放大器。
当RV2的任意变化,都将破坏电桥的平衡,使RV1—RV2之间产生一差分电压,并且加以放大后送至电机。电机将转动,拖动电位器RV1到新的位置,使电桥重新达到新的平衡。所以说,RV1是跟踪了RV2的运动。
图23是用方块图形式,画出了测速传感器伺服电机系统,能用作唱机转盘精密速度控制的原理图。电机用传统的皮带机构驱动转盘。转盘的边缘,用等间隔反射条文图形结构。用光电测速计进行监视和检测。光电测速计的输出信号正比于转盘的转速。把光电测速计输出信号的相位和频率,与标准振荡器的相位和频率进行比较,用它的误差信号控制电机驱动电路。因此,转盘的转速就精确地保持在额定转速上。额定转速的换档,可由操作开关控制。这些控制电路,已有厂家做成专用的集成电路。
2.数字比例伺服电机
伺服电机的最好类型之一,是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成:采用集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图24是这种系统的方块图。电路的驱动输入,是用周期为15ms而脉冲宽度为1~2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度,控制伺服机械输出的位置。例如:1ms脉宽,位置在最左边;1.5ms在中是位置,2ms在最右边的位置。
每一个输入脉冲分三路同时传送。一路触发1.5ms脉宽的固定脉冲发生器。一路输入触发脉冲发生器,第三路送入脉宽比较电路。用齿轮盒输出至RV1,控制可变宽度的脉冲发生器。这三种脉冲同时送到脉宽比较器后,一路确定电机驱动电路的方向。另一路送给脉宽扩展器,以控制伺服电机的速度,使得RV1迅速驱动机械位置输出跟随输入脉宽的任何变化。
上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图25示出了四路数字比例控制系统的波形图。
从图中可以看出是串行数据输入,经过译码器分出各路的控制信号。每一帧包含4ms的同步脉冲,紧接在后面的是四路可变宽度(1~2ms)顺序的“路”脉冲。译码器将四路脉冲变换为并行形式,就能用于控制伺服电机。
3.数字伺服电机电路
数字伺服电机控制单元,可以买到现成的集成电路。例如ZN409CE或NE544N型伺服电机放大器集成电路。图26和图27示出了这两种集成电路的典型应用。
图中元件值适用于输入脉冲宽度为1~2ms,帧脉冲宽度大约为18ms的情况。
图28是适用上述伺服电机型的通用测试电路。伺服电源电池通常为5V。输入脉冲经标准的伺服插座送到伺服电路。帧脉冲的宽度为13—28ms;用RV1调节控制。RV2调节控制脉冲宽度在1—2ms之间。用RV4微调中间值为1.5ms.输出电平由RV3进行调节。
两个集成电路为时基电路CMOS7555型,电源电压可以低到3V仍然工作。IC1为无稳多谐振荡器,产生帧时间脉冲,它的输出触发IC2。而IC2是一个单稳电路,产生输出测试脉冲。
http://www.autooo.net/classid48-id13154.html
http://www.elecfans.com/article/88/131/190/2009/2009021624847.html
供参考
F. 计算机专业数字逻辑电路时序逻辑图
现在电气工程及其自动化的触角已伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。电气控制技术的发展走过了几个比较有代表性的阶段,了解这几个有代表性的发展阶段及其特点,对于学习电气控制柜的制作有很大帮助。
开关控制电器阶段
早期的电气控制都比较简单,主要是实现电器与电源之间的通断控制。由于当时的电器电压不是很高,电流不是很大,所以开关普遍采用裸露的非封闭形式,因此称为可见断点的开关。可见断点的开关因为其接通和断开状态一目了然,从心理上可以给人安全感,而且实际上在断开状态下也确实是安全的。比较有代表性的开关电器就是刀开关,至今仍然在普遍使用。
早期的刀开关一般由人直接操作,开关的通断速度不可能很快,因此只能用于低压且电流不太大的控制场合。因为电压较高及电流较大的开关在接通和断开的过程中会产生强烈的电弧,电弧会将开关的接触部分烧坏,电弧还会危及操作者的人身安全。为了解决电弧的危害,一是在开关上采用机械速动装置,减少产生电弧的时间;二是采用灭弧装置,减小电弧并降低电弧的温度;三是将开关用外壳完全封闭起来,避免对人的伤害;四是利用杠杆机构操作开关,使人处于安全位置;五是采用电动操作机构,实现开关的远距离操控和自动控制。
为了安全起见,根据国家标准,一般电气控制中的隔离开关应采用可见断点的开关。对于全封闭型开关及远距离操控开关,必须在操作器件上醒目地标示出开关接通和断开位置。对于自动控制开关,则必须在操作后有检测开关通断状态的反馈信号显示,以确保操作的可靠性和安全性。
继电控制电器阶段
“继电保护”是输变电过程中的一种专门技术,是由各种继电器及量测设备组成的保护电路,目的是保证持续不间断供电。“继电保护”技术的发展为电气自动控制技术的发展奠定了基础。
继电控制是利用具有继电特性的元件进行控制的自动控制系统。所谓继电特性是指,在输入信号作用下输出仅为通、断等几个状态的特性。由于其控制方式是断续的,故称为断续控制系统。例如,电炉温度调节中,根据炉温是否超过规定值而断开或接通电源。这种只有通、断两个状态的控制又称双位式控制。继电控制中使用的元件并不限于电磁式继电器,也可用别的手段来实现继电特性。例如,在双位式温度调节中,常采用双金属片作为敏感元件,温度变化时双金属片因两部分金属的膨胀系数不同而弯曲变形,接通或断开触点。液压和气动阀等也是具有继电特性的元件。
各种接触器、继电器的使用,对电气控制技术的发展具有决定性的意义。各种接触器、继电器的操作方式彻底颠覆了开关设备只能近身操作的观念,开启了远距离电气操作的时代。继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)达到一定值时,输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器除具有开关功能外,还具有比较多的其他控制功能,这些功能为实现电气自动控制立下了汗马功劳。继电器与早期的开关电器相比具有以下特点。
1.具有记忆功能
利用继电器的接点可以连接成自保持电路,即使控制信号消失,继电器仍然可以保持控制指令的状态,这就是继电器的记忆功能。继电器的记忆功能是实现自动控制的基本条件,在电气自动控制中应用相当普遍。
2.动作速度快
继电器的动作一般由电磁铁控制,其动作速度一般只有零点几秒。继电器的动作速度比其他机械结构的开关电器快,有利于减小电弧,用于电压较高、电流较大的控制场合。
3.可以实现较远距离控制
继电器的控制回路中电流很小,因此在控制回路导线截面积一定的情况下,电压降很小,所以可以进行较远距离的控制。
4.可以实现非电量的控制
利用时间继电器可以实现对时间的控制;利用速度继电器可以实现对速度的控制;利用温度继电器可以实现对温度的控制;利用干簧式或磁保持继电器可以实现对磁场的控制;利用步进继电器可以实现顺序控制等。继电器对非电量的控制,较大地扩展了电气自动控制的应用领域。
5.具有放大作用
继电器利用工作电流很小的控制回路控制通断能力很大的主接点,可以控制很大功率的电路,因此继电器具有放大作用。
6.可以实现各种保护
1)失电压保护和欠电压保护
利用继电器电磁铁线圈在失电压和欠电压状态时不能吸合的特点,实现失电压保护和欠电压保护。
2)过电压保护
利用电压继电器可以实现过电压保护。
3)短路保护、过电流保护和过载保护
利用热继电器可以实现短路保护、过电流保护和过载保护。
4)断相保护
断相后其余两相的电流必然增大,利用热继电器或电流继电器可以实现断相保护。
7.可以实现监测功能
根据每一个继电器的控制功能,其接点连接上信号灯和电铃,就可以显示控制电路各个部分的工作状态,并可以实现故障显示、报警和监测功能。
8.扩大控制范围
多触点继电器控制信号达到某一定值时,可以按触点组的不同形式,同时换接、断开、接通多路电路。
9.综合信号功能
根据电气控制逻辑的需要,将多个控制信号按规定(串联、并联或混联)的形式输入多绕组继电器时,经过比较、综合,实现预定的控制目标。
正是由于继电器具有上述强大功能,自动装置上的继电器与其他电器一起可以组成程序控制线路,从而实现自动化运行。正是由于继电器的出现,人类才第一次实现了电气控制自动化。因此,继电器的运用在电气控制的发展史上具有里程碑的意义。
继电器接触式控制系统具有控制结构简单、方便实用、易于维护、控制容量大、抗干扰能力强、价格低廉等优点,继电控制系统的主要优点是控制装置比较简单。对于同样的功率,继电控制装置的质量和体积在各类控制系统中是比较小的,因此广泛应用于各类设备的电气控制。目前,继电器接触式控制仍然是电气控制设备最基本的控制形式之一,继电器-接触器控制系统至今仍在许多生产机械设备中广泛采用。
继电控制系统的主要缺点是控制的非线性。但也存在接线方式固定、灵活性差、难以适应复杂和程序可变的控制对象的要求,另外还有工作频率低的问题。由于继电控制系统的电气接点太多,接点的锈蚀、烧蚀、熔合及接触不良,使继电控制系统的故障率较高,存在可靠性差的问题。同时继电器的线圈耗电量很大,既不符合当代绿色环保要求,又不易实现电气控制设备小型化的要求。
数字逻辑控制阶段
开关电器和继电器控制的实质就是开关量的控制,因为只有接通“1”和断开“0”两个状态。
这里所讲的数字逻辑控制阶段是指,集成电路普遍采用以后,使用逻辑门电路进行的数字逻辑控制。尽管继电控制系统也可以进行一些比较简单的数字逻辑控制,但是由于继电控制系统实现这些逻辑电路结构十分复杂、成本高且可靠性差,并且存在难以避免的时序上的竞争问题,要解决这一问题,对设计人员的要求很高,最终往往需要通过实验才能解决。
在实际生产中,由于大量存在一些用开关量控制的简单的程序控制过程,而实际生产工艺和流程又是经常变化的,因而传统的继电器接触式控制系统通常不能满足这种要求,因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置,叫作顺序控制器。它能根据生产需要改变控制程序,而又远比电子计算机结构简单、价格低廉,它是通过组合逻辑元件插接来实现继电器接触控制的。但装置体积大,功能也受到一定限制。
集成电路的逻辑门芯片具有体积小、质量轻、耗电量小、工作可靠的特点。集成的各种门电路、触发器、寄存器、编码器、译码器和半导体存储器组成组合逻辑电路和时序逻辑电路广泛应用在电气自动控制中,并且比较成功地解决了组合逻辑电路的竞争—冒险现象。
数字逻辑控制阶段最为成功的案例是数控机床的应用。为解决占机械总加工量80%左右的单件和小批量生产的自动化难题,20世纪50年代出现了数控机床。它综合应用了数字逻辑控制、检测、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的最新技术成就。数控机床由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成,其中伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。
电子计算机控制阶段
1971年,Intel公司设计了世界上第一个微处理器芯片Intel 4004,并以它为核心组成了世界上第一台微型计算机MCS-4。它开创了计算机应用的新时代。但是将普通PC直接移植于电气控制系统,存在系统过于复杂、成本太高的问题。直到专门为工业控制而设计的单片机诞生,这一问题才得以解决。
1.单片机
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把整个计算机系统集成到一个芯片上。概括地讲,一块芯片就是一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、软件可修改、为应用和开发提供了便利条件。利用单片机可以实现柔性控制、通信技术、多目标控制、仿真与智能控制。
单片机虽然具有强大的功能,但是它的价格很低(一般在十元以内)。低廉的价格和强大的功能为单片机在电气控制领域内的应用创造了条件。目前,单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通信设备、导航系统、家用电器等。
单片机的最小系统只用一片集成电路,它作为控制部分的核心部件,可进行简单的运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控设备的“肚子”内。一个单片机系统的最低价格只有几十元。单片机控制系统使用灵活,多用于有一定生产批量、专业性比较强、市场面不是很大的领域。因为如果市场面很大,生产批量大,就会有更加经济的专用控制芯片生产出来。单片机控制系统比较适宜小批量生产及在旧设备技术改造中应用。
2.可编程逻辑控制器(PLC)
随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用,电气控制技术也发生了根本性的变化,在20世纪70年代,出现了将计算机存储技术引入顺序控制器,产生了新型工业控制器—可编程序控制器(PLC),它兼备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点,故目前在世界各国已作为一种标准化通用电器普遍应用于工业自动控制领域。
可编程控制器技术是以硬接线的继电器-接触器控制为基础,逐步发展为既有逻辑控制、计时、计数,又有运算、数据处理、模拟量调节、连网通信等功能的控制装置。它可通过数字量或模拟量的输入、输出满足各种类型设备控制的需要。可编程控制器及有关外部设备,均按既易于与工业控制系统组成一个整体,又易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器已成为生产机械设备中开关量控制的主要电气控制装置。
可编程逻辑控制器(PLC)是利用单片机技术由模仿原继电器控制原理发展起来的,20世纪70年代的PLC只有开关量逻辑控制,首先应用的是汽车制造行业。它用来存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令,并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零)起依次执行到最终步(通常为END指令),再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。
不同型号的PLC,循环扫描周期在1μs到几十μs之间。PLC用梯形图编程,在计算逻辑方面,表现出快速的优点,扫描周期在微秒量级,计算1KB逻辑程序用时不到1ms。它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的)为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算,把计算结果传送给PLC的控制器。
对于相同I/O点数的系统,用PLC比用计算机集中控制系统(DCS)的成本要低一些(大约能省40%)。PLC没有专用操作站,它用的软件和硬件都是通用的,所以维护成本比DCS要低很多。一个大型的PLC控制器可以接收几千个I/O点(最多可达8000多个I/O)。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少,采用小型PLC较为合适。PLC由于采用通用软件,在设计企业的管理信息系统方面要容易一些。
通用PLC应用于专用设备时,可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的稳定性。可编程控制器作为离散控制的首选产品,以微处理器为核心,通过软件手段实现各种控制功能。它具有通用性强、可靠性高、能适应恶劣的工业环境、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点,正逐步取代传统的继电器控制系统,广泛应用于各个行业的控制中。
G. 数字电路十字路口交通控制器设计
英语,背公式、解习题、引用文献太容易啦。
以国内这几十年来的普遍教学方法、教学大纲、教材、实验装置,再加上创新工程,即使是北大、清华都没什么可能培养出能纯熟设计电路的人物。至少要对十个以上基本的电路进行完整的设计、调试;再对十个以上的应用组合设计进行系统的设计、整体联调,才是最基本的教育。
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什么是模拟电路?最难、最基本的,在限定分立元器件、通用集成电路的前提下,本科生做不出的,博士后也没有办法,这功夫就是如此硬朗!!!不同于数学题、外语作业,提高一个学历等级就可以解决了;做生意、搞政绩、玩股票,投资额度高就可以掩盖问题,在这里是行不通的!!无论是模拟电路技术指标、特殊功能、模拟计算机等等,都是硬功夫!!!许多参数都是可以计算或调试出来的,都是有依据的,这不是下载线路仿制能达到相同效果的技巧,是复杂、灵活机动的空间、时间思维方式,还要充分考虑市场供应条件、客户要求、发达国家最高的水平。机械机构设计、特殊加工工艺的思维方式也类似。本人擅长于此,与许多出版社联系过,愿意提供从基础线路到高性能应用实例的全套创新教材,他们都不愿意出版,他们要的是国外翻译的原版教材、抄袭国外的教科书。现在寻求大企业赞助,具体请与
H. 单综示波器组成、原理与使用
示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。
可以参考http://ty-yq.51.net/board.php?table=shop1&query=view&l=49&go=0&p=1
示波器的工作原理和使用方法
在数字电路实验中,需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单,而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛,且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性,将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像,显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1 示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管,是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示,电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内,构成了一个完整的示波管。 图1 示波管的内部结构和供电图示 1.荧光屏 现在的示波管屏面通常是矩形平面,内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜,撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用,有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后,亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉,10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同,荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管,以保护人的眼睛。 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极,阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒,套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低,对阴极发射的电子起控制作用,一般只有运动初速度大的少量电子,在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔,奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低,则全部电子返回阴极,即管子截止。调节电路中的W1电位器,可以改变栅极电位,控制射向荧光屏的电子流密度,从而达到调节亮点的辉度。第一阳极、第二阳极和前加速极都是与阴极在同一条轴线上的三个金属圆筒。前加速极G2与A2相连,所加电位比A1高。G2的正电位对阴极电子奔向荧光屏起加速作用。 电子束从阴极奔向荧光屏的过程中,经过两次聚焦过程。第一次聚焦由K、G1、G2完成,K、K、G1、G2叫做示波管的第一电子透镜。第二次聚焦发生在G2、A1、A2区域,调节第二阳极A2的电位,能使电子束正好会聚于荧光屏上的一点,这是第二次聚焦。A1上的电压叫做聚焦电压,A1又被叫做聚焦极。有时调节A1电压仍不能满足良好聚焦,需微调第二阳极A2的电压,A2又叫做辅助聚焦极。 3.偏转系统 偏转系统控制电子射线方向,使荧光屏上的光点随外加信号的变化描绘出被测信号的波形。图8.1中,Y1、Y2和Xl、X2两对互相垂直的偏转板组成偏转系统。Y轴偏转板在前,X轴偏转板在后,因此Y轴灵敏度高(被测信号经处理后加到Y轴)。两对偏转板分别加上电压,使两对偏转板间各自形成电场,分别控制电子束在垂直方向和水平方向偏转。 4.示波管的电源 为使示波管正常工作,对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近,偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V),而且可调,以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V),也应可调,用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连,对阴极为正高压(约+1000V),相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小,可以用公共高压经电阻分压器供电。 1.2 示波器的基本组成 从上一小节可以看出,只要控制X轴偏转板和Y轴偏转板上的电压,就能控制示波管显示的图形形状。我们知道,一个电子信号是时间的函数f(t),它随时间的变化而变化。因此,只要在示波管的X轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压,在y轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小),示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中,在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。 示波器的基本组成框图如图2所示。它由示波管、Y轴系统、X轴系统、Z轴系统和电源等五部分组成。 图2 示波器基本组成框图 被测信号①接到“Y"输入端,经Y轴衰减器适当衰减后送至Y1放大器(前置放大),推挽输出信号②和③。经延迟级延迟Г1时间,到Y2放大器。放大后产生足够大的信号④和⑤,加到示波管的Y轴偏转板上。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形,将Y轴的被测信号③引入X轴系统的触发电路,在引入信号的正(或者负)极性的某一电平值产生触发脉冲⑥,启动锯齿波扫描电路(时基发生器),产生扫描电压⑦。由于从触发到启动扫描有一时间延迟Г2,为保证Y轴信号到达荧光屏之前X轴开始扫描,Y轴的延迟时间Г1应稍大于X轴的延迟时间Г2。扫描电压⑦经X轴放大器放大,产生推挽输出⑨和⑩,加到示波管的X轴偏转板上。z轴系统用于放大扫描电压正程,并且变成正向矩形波,送到示波管栅极。这使得在扫描正程显示的波形有某一固定辉度,而在扫描回程进行抹迹。 以上是示波器的基本工作原理。双踪显示则是利用电子开关将Y轴输入的两个不同的被测信号分别显示在荧光屏上。由于人眼的视觉暂留作用,当转换频率高到一定程度后,看到的是两个稳定的、清晰的信号波形。 示波器中往往有一个精确稳定的方波信号发生器,供校验示波器用。 2 示波器使用 本节介绍示波器的使用方法。示波器种类、型号很多,功能也不同。数字电路实验中使用较多的是20MHz或者40MHz的双踪示波器。这些示波器用法大同小异。本节不针对某一型号的示波器,只是从概念上介绍示波器在数字电路实验中的常用功能。 2.1 荧光屏 荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线,指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间,垂直方向指示电压。水平方向分为10格,垂直方向分为8格,每格又分为5份。垂直方向标有0%,10%,90%,100%等标志,水平方向标有10%,90%标志,供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV,TIME/DIV)能得出电压值与时间值。 2.2 示波管和电源系统 1.电源(Power) 示波器主电源开关。当此开关按下时,电源指示灯亮,表示电源接通。 2.辉度(Intensity) 旋转此旋钮能改变光点和扫描线的亮度。观察低频信号时可小些,高频信号时大些。 一般不应太亮,以保护荧光屏。 3.聚焦(Focus) 聚焦旋钮调节电子束截面大小,将扫描线聚焦成最清晰状态。 4.标尺亮度(Illuminance) 此旋钮调节荧光屏后面的照明灯亮度。正常室内光线下,照明灯暗一些好。室内光线不足的环境中,可适当调亮照明灯。 2.3 垂直偏转因数和水平偏转因数 1.垂直偏转因数选择(VOLTS/DIV)和微调 在单位输入信号作用下,光点在屏幕上偏移的距离称为偏移灵敏度,这一定义对X轴和Y轴都适用。灵敏度的倒数称为偏转因数。垂直灵敏度的单位是为cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏转因数的单位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。实际上因习惯用法和测量电压读数的方便,有时也把偏转因数当灵敏度。 踪示波器中每个通道各有一个垂直偏转因数选择波段开关。一般按1,2,5方式从 5mV/DIV到5V/DIV分为10档。波段开关指示的值代表荧光屏上垂直方向一格的电压值。例如波段开关置于1V/DIV档时,如果屏幕上信号光点移动一格,则代表输入信号电压变化1V。 每个波段开关上往往还有一个小旋钮,微调每档垂直偏转因数。将它沿顺时针方向旋到底,处于“校准”位置,此时垂直偏转因数值与波段开关所指示的值一致。逆时针旋转此旋钮,能够微调垂直偏转因数。垂直偏转因数微调后,会造成与波段开关的指示值不一致,这点应引起注意。许多示波器具有垂直扩展功能,当微调旋钮被拉出时,垂直灵敏度扩大若干倍(偏转因数缩小若干倍)。例如,如果波段开关指示的偏转因数是1V/DIV,采用×5扩展状态时,垂直偏转因数是0.2V/DIV。 在做数字电路实验时,在屏幕上被测信号的垂直移动距离与+5V信号的垂直移动距离之比常被用于判断被测信号的电压值。 2.时基选择(TIME/DIV)和微调 时基选择和微调的使用方法与垂直偏转因数选择和微调类似。时基选择也通过一个波段开关实现,按1、2、5方式把时基分为若干档。波段开关的指示值代表光点在水平方向移动一个格的时间值。例如在1μS/DIV档,光点在屏上移动一格代表时间值1μS。 “微调”旋钮用于时基校准和微调。沿顺时针方向旋到底处于校准位置时,屏幕上显示的时基值与波段开关所示的标称值一致。逆时针旋转旋钮,则对时基微调。旋钮拔出后处于扫描扩展状态。通常为×10扩展,即水平灵敏度扩大10倍,时基缩小到1/10。例如在2μS/DIV档,扫描扩展状态下荧光屏上水平一格代表的时间值等于 2μS×(1/10)=0.2μS TDS实验台上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的时钟信号,由石英晶体振荡器和分频器产生,准确度很高,可用来校准示波器的时基。 示波器的标准信号源CAL,专门用于校准示波器的时基和垂直偏转因数。例如COS5041型示波器标准信号源提供一个VP-P=2V,f=1kHz的方波信号。 示波器前面板上的位移(Position)旋钮调节信号波形在荧光屏上的位置。旋转水平位移旋钮(标有水平双向箭头)左右移动信号波形,旋转垂直位移旋钮(标有垂直双向箭头)上下移动信号波形。 2.4 输入通道和输入耦合选择 1.输入通道选择 输入通道至少有三种选择方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时,示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时,示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时,示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时,首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择,将示波器探头插到相应通道插座上,示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起,示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时,被测信号无衰减送到示波器,从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10"位置时,被测信号衰减为1/10,然后送往示波器,从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。 2.输入耦合方式 输入耦合方式有三种选择:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时,扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中,一般选择“直流”方式,以便观测信号的绝对电压值。 2.5 触发 第一节指出,被测信号从Y轴输入后,一部分送到示波管的Y轴偏转板上,驱动光点在荧光屏上按比例沿垂直方向移动;另一部分分流到x轴偏转系统产生触发脉冲,触发扫描发生器,产生重复的锯齿波电压加到示波管的X偏转板上,使光点沿水平方向移动,两者合一,光点在荧光屏上描绘出的图形就是被测信号图形。由此可知,正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形,掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。 1.触发源(Source)选择 要使屏幕上显示稳定的波形,则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源:内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。 内触发使用被测信号作为触发信号,是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分,在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。 电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。 外触发使用外加信号作为触发信号,外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号,所以何时开始扫描与被测信号无关。 正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中,对一个简单的周期信号而言,选择内触发可能好一些,而对于一个具有复杂周期的信号,且存在一个与它有周期关系的信号时,选用外触发可能更好。 2.触发耦合(Coupling)方式选择 触发信号到触发电路的耦合方式有多种,目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。 AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发,触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式,以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz,会造成触发困难。 直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时,使用直流耦合较好。 低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路,触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时,触发信号通过低通滤波器加到触发电路,触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围,需在使用中去体会。 3.触发电平(Level)和触发极性(Slope) 触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(Hold Off)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。 极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。 2.6 扫描方式(SweepMode) 扫描有自动(Auto)、常态(Norm)和单次(Single)三种扫描方式。 自动:当无触发信号输入,或者触发信号频率低于50Hz时,扫描为自激方式。 常态:当无触发信号输入时,扫描处于准备状态,没有扫描线。触发信号到来后,触发扫描。 单次:单次按钮类似复位开关。单次扫描方式下,按单次按钮时扫描电路复位,此时准备好(Ready)灯亮。触发信号到来后产生一次扫描。单次扫描结束后,准备灯灭。单次扫描用于观测非周期信号或者单次瞬变信号,往往需要对波形拍照。 上面扼要介绍了示波器的基本功能及操作。示波器还有一些更复杂的功能,如延迟扫描、触发延迟、X-Y工作方式等,这里就不介绍了。示波器入门操作是容易的,真正熟练则要在应用中掌握。值得指出的是,示波器虽然功能较多,但许多情况下用其他仪器、仪表更好。例如,在数字电路实验中,判断一个脉宽较窄的单脉冲是否发生时,用逻辑笔就简单的多;测量单脉冲脉宽时,用逻辑分析仪更好一些。
I. 光通信技术 综合实验电路图
从×××引进了高频功率放大器教材和实验装置,×××的体会是,在本科学习期间,摸索了几节实验课,都难以产生像样的输出,而当输出波形一出来就立即将3DG12中功率管烧毁。
所以,×××按照国外线路仿制电子管无线电台成功,而×××的体会,是在电子管高频放大器中即使电子管的自身功率消耗大而使屏极镍板烧红(俗称屏红),工作仍然很正常,×××;而固体高频放大器——晶体管、半导体高频功率放大器,在功率管功率富裕量很大的条件下,效率很低,莫名其妙地就烧毁功率管。
现有的国内外教材和专业书籍,都没有具体的解决方法,相关的内容都是雷同。如今从保安的对讲机到民众的手机、以及热炒的无线标签高频读写卡、军用通讯电台,其中的射频功率芯片都是进口的,其理论和工艺诀窍别人不告诉你。
本人希望有人能免费将×××这些手写的资料变成电子文档形式公开。本人设计、制作的高频功率放大器教学装置,为了直观,避免学生调整时损坏磁芯,尽量不使用封闭的线圈而多采用陶瓷骨架,该陶瓷骨架生产企业:江西景德镇原四机部(无线电工业部)999厂、897厂。
本人以上工作的核心意义,在于有精准的各种测试方法,可以用规定的步骤,对电路的各个参数和工作条件,用普通仪器测试和调整,都是有序的,可测的,有图形可以对比的,而通常所说的高频电路分布参数复杂、高频电路性能取决于结构形状的流行说法是没有真实认识的体现。
现在流行的电路仿真软件和集成电路设计软件,并不能真实反应实际电路的工作状态,要有正确的电路测试和调整依据,才能通过改变集成电路版图和半导体工艺来制作最佳的射频集成电路。
在2007年全国大学生电子设计竞赛中的无线射频识别题目,本人指导的参赛选手就采用分立元器件的无线发射和接收电路;而×××都采用进口无线模块,而全军覆没。
要能从许多方面来说明一个设计的依据,特别是为什么要这么作,具体的细节,在工程技术上有很强的语言表达能力,严谨的构思,精准的手工工艺。
本人在二十多年前打破了教师照本宣科教育方式,而是由学生随机任意提问题,然后共同来解决,因为通常都没有实验室工作条件,就由本人来个全面回答。
×××的学生在上实验课、作毕业论文的时候,都喜欢本人现场解答问题,立马就能解决困难,对于本人无准备的问题,大部分是能用连珠炮的速度,准确回答,
这就是准确地把握、使学生醍醐灌顶(tí hú guàn dǐng)、茅塞顿开的能力,使他们对上课内容的理解很透,境界很高,即使是一个基本概念的讲解,都会让你有大开眼界、恍然大悟的感觉。
现在,仅仅就×××而言,就对于最基础的一个三级管电路设计能力,就这不超过10个小元器件,在低噪音、低功耗、开关状态、小电流开关、大电流开关、高速开关、低速开关、高频小信号、高频高效率大功率、高电源电压、低电源电压、交流耦合、直流多级耦合、复合无源逻辑运算、积分阻塞处理、微分处理技巧、瞬态响应、极端温度环境、频域特性、高可靠等等,其设计和调试技巧相当丰富,也是基础中的基础,没有公开的教材。本人擅长此道,学生一但提问,我的回答就滔滔不绝,口若悬河,连珠炮地疲劳轰炸,在那个年代都是稀缺的。
本人从×××到×××,就长期、频繁地进入学生宿舍、流连于实验室,对学生进行免费辅导。例如,可以向×××调查,他的体会是在即将毕业前,切实体会到,不具备解决实际问题的能力,期盼着有相关的书籍,在网上和图书馆就是找不到,本人在规定了×××问题不能问以外,本人在马路边,学生宿舍,用几个月时间回答了他提出的大部分问题,并且当场用书写作了具体的说明。
又举一例,×××在做挑战杯实验的时候,×××本人在当年假期一个月的时间内,基本上每天早、中、晚三次进行指导,在本人不具体动手操作的情况下,他实现了预期的目标。
本人依据数学分析的结果设计制造的×××,其数学建模过程,是用了几个月时间,在学生宿舍指导两个学生分别完成,相关的资料已经在国家专利局网站公开。
本人来举几个例子;本人曾经考查过×××生产的现代通讯实验装置的情况,反映普遍不好。本人在做了硬件修改的同时,也指导过×××的通信实验室实验员,现场演示了正确的波形同步方法。其实,在数字电路基础实验也一样,自行改装示波器,或者自制示波器,才能改进波形同步的效果。
对于数字电路教学实践的经验,特别是对现代通信教学的体会,就是对于眼图的观测同步操作要有独立设计的硬件同步电路支持。
对于帧同步信号,对于各种帧的模拟调制和数字调制的同步,就是其具体的体现。
在现代通信的调制过程的同步和解调过程的同步效果,就直接影响到学生对现代通信原理的感性认识;而调制和解调之间的相位、延时与信道条件等是一个不确定的参数,要准确地同时显示出在同步条件下相互之间的逻辑关系,就要自己亲自动手设计和制造,目前还没有现成产品可以直接利用吧?
而且,要向学生提供电子格式的全部设计资料,调试经验,元器件数据,装配图,波形图,采购、加工地点与方法、工艺、价格,为学生青出于蓝而胜于蓝提供平台。
一种教学方法,是电路主要的元器件数值可以独立线性改变,而不是用鼠标去点击拉动。例如考试中要能按照预测方向计算出相关数值,并且用公式计算,能改变眼图的形状和验证。美国麻省理工学院的教材都在网上公开了,仅仅是以此考试合格,那是系统集成的熟练好手,不是从底层基础出发向他们叫板的高手。
教师教学的一个检验方法,就是在课室外和实验室外,以当前的教材出考题,你就将这个元器件的最大、最小值范围给说一下,还有计算依据?
国内外的一个共识,就是,在世界领先的研究中,要有自行制造的当今独到、顶级仪器、设备;依靠市场上现有商品化的仪器,是不能与竞争者拉开距离的。先进国家的科技水平背后,就是先进的实验设备的支撑。
本科评估的一个标准,就是教学仪器的自制率,教学仪器的设计图纸,工作原理,测试数据的完整性和公开性,相对现有商品仪器的技术先进性,教学的直观性。本人自制的仪器,具备可靠性、维修性、检测性和保障性。
对于教师和实验室人员的一个考核标准,就是能自行维修实验室的供水、排水、供电、家具、门窗、照明、锁具的综合后勤能力。如今教师连一点小事,就把维修工招来,消耗了大量的社会资源。这点小事都做不了,何谈设计制作教学仪器?换个灯管,也要电工证书吗?就去考个证书也轻而易举吧?
中国的教育要始终为无产阶级政治服务、与生产劳动相结合、以政治和经济建设为中心,以国家的根本利益为中心。
J. 数字电路课程设计及实验的图书目录
第一章数字电路验证性实验
实验一TTL逻辑门电路的逻辑功能测试
实验二CMOS集成逻辑门的功能与参数测试
实验三集成逻辑电路的连接和驱动
实验四半加器与全加器
实验五译码器及其应用
实验六触发器
实验七计数器
实验八寄存器和移位寄存器
实验九自激多谐振荡器
实验十单稳态触发器与施密特触发器
实验十一555定时器及其应用
第二章数字电路设计性实验
设计实验一组合逻辑电路的设计
设计实验二数据选择器及其应用
设计实验三任意进制计数器
设计实验四移位寄存器的应用
设计实验五电子表计数、译码显示电路
设计实验六自拟题设计电路
设计实验七智力竞赛抢答装置
设计实验八电子秒表
设计实验九数字频率计
设计实验十拔河游戏机
设计实验十一随机存取存储器2114A及其应用
第三章数字电路课程设计
概述电子技术基础课程设计的基本知识
课题一 数字电子钟逻辑电路设计
课题二智力竞赛抢答计时器的设计
课题三数字电压表
课题四 数字脉搏测试仪的设计
课题五交通信号灯控制逻辑电路设计
课题六 数字频率计逻辑电路设计
课题七定时控制器逻辑电路设计
课题八循环彩灯控制电路设计
课题九脉冲按键电话显示逻辑电路设计
课题十双路防盗报警器的设计
课题十一数字式温度测量电路的设计
附录
附录1KHD-2型数字电路实验装置
附录2集成逻辑门电路新、旧图形符号对照表
附录3集成触发器新、旧图形符号对照表
附录4部分集成电路引脚图
……