PAGEPAGE28目錄第一部分設計任務1.1設計題目及要求…………41.2備選方案設計與比較……………………41.2.1方案一……………41.2.2方案二……………51.2.4各方案分析比較……………………5第二部分設計方案2.1總體設計方案說明………82.2模塊結構與方框圖………8第三部分電路設計與器件選擇3.1轉換電路……………………93.1.1模塊電路及參數計算………………93.1.2工作原理和功能說明……………103.1.3器件說明（含結構圖、管腳圖、功能表等）………103.2基準電壓產生電壓比較電路…………103.2.1模塊電路及參數計算………………103.2.2工作原理和功能說明……………113.2.3器件說明（含結構圖、管腳圖、功能表等）………113.3編碼電路……………………123.3.1模塊電路及參數計算………………123.3.2工作原理和功能說明………………133.3.3器件說明（含結構圖、管腳圖、功能表等）………133.4譯碼及顯示電路………………143.4.1模塊電路及參數計算………………143.4.2工作原理和功能說明………………143.4.3器件說明（含結構圖、管腳圖、功能表等）………14第四部分整機電路4.1整機電路圖（非仿真圖）…………………174.2元件清單……………………18第五部分電路仿真5.1仿真軟件簡介………………195.2仿真電路圖…………………195.3仿真結果（附圖）…………19第六部分安裝調試與性能測量6.1電路安裝……………………22（推薦附整機數碼照片）6.2電路調試……………………226.2.1調試步驟及測量數據………………226.2.2故障分析及處理………6.3整機性能指標測量（附數據、波形等）…………………22課程設計總結………………………25第一部分設計任務1.1設計任務和要求設計制作一個自動測量三極管直流放大系數β值范圍的裝置。1、對被測NPN型三極管值分三檔；2、β值的范圍分別為80～120及120～160，160～200對應的分檔編號分別是1、2、3；待測三極管為空時顯示0，超過200顯示4。3、用數碼管顯示β值的檔次；4、電路采用5V或正負5V電源供電。1.2、備選方案設計與比較1.2.1、方案一：（1）根據三極管電流IC=βIB的關系，當IB為固定值時，IC反映了β的變化，所以我們可以將變化的β值轉化為與之成正比變化的電流量；（2）電阻RC上的電壓VRC又反映了IC的變化，故得到了取樣電壓VRC；（3）將取樣電壓量同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平；（4）對比較器輸出的高電平進行二進制編碼；（5）經顯示譯碼器譯碼；（6）驅動數碼管顯示出相應的檔次代號。1.2.2、方案二：（1）根據電壓＝βIBR3的關系，當IB為固定值時，反映了β的變化，所以我們可以將變化的β值轉化為與之成正比變化的電壓量；（2）即為取樣電壓；（3）將取樣電壓量同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平；（4）對比較器輸出的高電平進行二進制編碼；（5）經顯示譯碼器譯碼；（6）驅動數碼管顯示出相應的檔次代號。1.2.3、各方案分析比較1、根據方案一：（1）根據電壓＝βIBR3的關系，當IB為固定值時，反映了β的變化，所以我們可以將變化的β值轉化為與之成正比變化的電壓量；（2）即為取樣電壓；（3）將取樣電壓量同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平；（4）對比較器輸出的高電平進行二進制編碼；（5）經顯示譯碼器譯碼；（6）驅動數碼管顯示出相應的檔次代號。我們可得該方案轉換過程的電路圖：圖中：T1是被測三極管，其基極電流可由R1、R2限定，運算放大器的輸出＝βIBR3。2、根據方案二：（1）根據三極管電流IC=βIB的關系，當IB為固定值時，IC反映了β的變化，所以我們可以將變化的β值轉化為與之成正比變化的電流量；（2）電阻RC上的電壓VRC又反映了IC的變化，故得到了取樣電壓VRC；（3）將取樣電壓量同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平；（4）對比較器輸出的高電平進行二進制編碼；（5）經顯示譯碼器譯碼；（6）驅動數碼管顯示出相應的檔次代號。我們可得該方案轉換過程的電路圖：圖中：T1、T2、R1、R3構成微電流源電路，R2是被測管T3的基極電流取樣電阻，，R4是集電極電流取樣電阻。由運放構成的差動放大電路，實現電壓取樣及隔離放大作用。3、比較方案一與方案二：方案一與方案二比較，兩者步驟（3）、（4）、（5）、（6）均相同，不同之處在于它們電路的轉換過程部分。由上面的兩幅電路圖可見，方案一電路的轉換過程部分結構較簡單，所需元器件也較少。但是，方案一中，當β變化時，即被測三極管變換，三極管不同，內阻不同，導致IB不穩定，故不僅隨著β變化而變化，也與IB變化有關。所以該方案測量結果不準確，該方案不足采納。因此，本次課程設計我采用了方案二。第二部分設計方案2.1、總體設計方案說明：（1）根據三極管電流IC=βIB的關系，當IB為固定值時，IC反映了β的變化，所以我們可以將變化的β值轉化為與之成正比變化的電流量；（2）電阻RC上的電壓VRC又反映了IC的變化，故得到了取樣電壓VRC；（3）將取樣電壓量同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平；（4）對比較器輸出的高電平進行二進制編碼；（5）經顯示譯碼器譯碼；（6）驅動數碼管顯示出相應的檔次代號。2.2、模塊結構與方框圖顯示譯碼編碼比較電路顯示譯碼編碼比較電路轉換電路轉換電路基準電壓基準電壓第三部分電路設計與器件選擇3.1、轉換電路：3.1.1模塊電路及參數計算：依題意有：〈1〉.T1與T2性能匹配，皆為PNP三極管〈2〉.T3的基級電流的選擇應在30μA～40μA之間為宜,因為：此時β值較大，因此，取輸出電流Io＝30uA〈3〉.因為R1的電流約為1mA左右,則，由已知VBE1=0.7V得：R1=4.3K〈4〉.再由：由：VT=26mVIo＝30uA得R3=3.0K〈5〉.R2是基極取樣電阻，由于基極電流Io＝30uA，所以為了便于測量，R2應取大一點，這里取R2=20K〈6〉.R4是集電極取樣電阻，考慮到VR4〈5-0.7=4.3V，VR4=Io**R4的范圍為0—180，即R4〈800，為了便于計算，這里取R4=510（計算時可約為500）〈7〉.為了使差動放大電路起到隔離放大的作用，R5—R8應盡量取大一點，這里取R5=R6=R7=R8=30K。<8>此時電壓輸出電壓為即為R4兩端的電壓。綜合上述轉換電路的電阻值為：R1=4.3KR2=20KR3=3.0KR4=510R5=R6=R7=R8=30K3.1.2、工作原理和功能說明：用于把不能直接用儀器測量的NPN型三極管值轉換成可以直接被測量的集電極電壓，再把電壓采樣放大，為下一級電壓比較電路提供采樣電壓，其中包括提供恒定電流的微電流源電路和起放大隔離的差動放大電路。3.1.3、器件說明：3.2、基準電壓產生電壓比較電路3.2.1、模塊電路及參數計算ViVi因為V0＝βIBR4，IB=30uA,R4=500所以β＝80，Vi＝1.2Vβ＝120，Vi＝1.8Vβ＝160，Vi＝2.4Vβ＝200，Vi＝3V根據串聯電路的計算可得：R13:R12:R11:R10:R9=1.2:0.6:0.6:0.6:2;=6:3:3:3:10故取R13＝6KΩR12＝R11=R10=3KΩR9＝56KΩ3.2.2、工作原理和功能說明：

由于被測量的物理量要分三檔（即值分別為50～80、80～120及120～180，對應的分檔編號分別是1、2、3）所以還要考慮到少于50，和大于180的狀況，于是比較電路需要把結果分成五個層次。需要四個基準電壓，于是有一個串聯電阻網絡產生四個不同的基準電壓，再用四個運算放大器組成的比較電路，將取樣信號同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，相應的一個比較電路輸出為高電平，其余比較器輸出為低電平。3.2.3、器件說明：用到芯片：LM3242、6、9、13為反相輸入，3、5、10、12為同相輸入，1、7、8、14為輸出，4接＋5V，11接-5V。LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖（10）所示。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，如圖（11）所示。除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信端的相同。編碼電路：3.3.1、模塊電路及參數計算：編碼電路電路圖為：O0～O2為輸出，I0～I7為輸入 A1A2A3A4＝0000電平時，代表0 A1A2A3A4＝1000電平時，代表1A1A2A3A4＝1100電平時，代表2A1A2A3A4＝1110電平時，代表33.3.2、工作原理與功能說明：將電壓比較電路的比較結果（高低電平）進行二進制編碼。該編碼功能主要由集成芯片8位優先編碼器CD4532完成。3.3.3、器件說明：為了把測試結果顯示出來必須對結果進行編碼譯碼，這里我們采用集成芯片8位優先編碼器CD4532，其引腳圖如圖（12）所示：其中：D0～D7為數據輸入端，EI為控制端，Q0～Q2為輸出端，VDD接電源VSS接地端，Gs、Eo為功能擴展端。CD4532真值表：譯碼及顯示電路：3.4.1、模塊電路及參數計算：3.4.2、工作原理和功能說明：先通過CD4511對編碼電路輸出的編碼進行譯碼；而后通過驅動數碼管將譯碼電路產生的代碼轉換為檔次代號，并顯示出來。3.4.3、器件說明：設計方案中譯碼電路由芯片CD4511完成。其引腳圖如圖（14）所示：圖（14）CD4511引腳圖其中：A、B、C、D為數據輸入端，、、LE為控制端。a～g為輸出端，其輸出電平可直接驅動共陰數碼管進行0～9的顯示。根據CD4511的真值表，要使譯碼電路正常工作，LE接低電平，、接高電平，D端懸空，C、B、A、分別接編碼器的三個輸出端Q2、Q1、Q0。而八個輸出端則接共陰數碼管的輸入端。CD4511真值表為：數碼管引腳：第四部分整機電路4.1、整機電路圖：4.2、元器件清單電阻：阻值瓦數誤差4.3K×10.125W5％20K×10.125W5％3.0K×10.125W5％510×10.125W5％30K×40.125W5％6.2K×10.125W5％10K×10.125W5％集成芯片：LM741×1,LM324×1,CD4511×1,CD4532×1顯示器：共陰數碼顯示管×1其他：導線、面包板第五部分電路仿真5.1、仿真軟件簡介：這次仿真我用的是MULTISIM2001,這個軟件元件種類多，而且分類很好，制作電路圖時很是方便，就好像在一個功能齊全的電路實驗室做實驗一樣。而且，測數據方便，給我很多的參考。5.2、仿真電路圖：5.3、仿真結果當BF＝70：（<80）當BF＝100(大于80小于120)當BF＝130（大于120小于160）當BF＝170（大于160小于200）當BF＝240（大于200）與要求完全符合。第六部分安裝調試與性能測量電路安裝：電路調試：第一次插完板而且對著電路圖檢查一遍后，我通上電源，可是數碼管顯示很亂，看不出是什么數字。我拔下數碼管，用萬用表測了下，發現好幾個管不亮，原來數碼管壞掉了，嚇我一跳！找老師換了個數碼管，插上去，還真亮了，但是是0。難道我測的三極管放大倍數在80以下？找個萬用表一測，放大倍數為139，還挺大的，按照設計，應該顯示2才對。哪里出了錯呢？一步步檢測，我先測R4兩端電壓，1.9V多，一算，很對啊。再測741輸出端電壓，也是2.0幾伏。與設想完全一樣。看來前面沒問題。我接著測了LM311的基準電壓分別是3.079V2.472V1.863V1.258V與預測數據完全一致，再測量LM311的輸出電壓，都是低電平。這就不對了，因為1.9比后面兩個都大，應該輸出兩低兩高才對嘛。什么原因呢，難道是因為LM311壞掉了？換下一個，再測，還是一樣。單獨將LM311拿出來，不論輸入電壓差多大，輸出仍是低電平。真不知道怎么搞的。無耐啊。最后，我只好換芯片LM324，因為聽說有幾個同學用這個芯片，輸出很正確。換了之后，再通電源，數碼管終于顯示了漂亮的2，激動啊！終于成功了！整機性能指標測量：當插上三極管9018時，數碼顯示管顯示為“1”，用萬用表實際測得其β值為112，在80～120范圍內，結果正確。當插上三極管9012時，數碼顯示管顯示為“2”，用萬用表實際測得其β值為139，在120～160范圍內，結果正確。當不插三極管時，數碼顯示管顯示為“0”，結果正確。6.3.2、當數碼管顯示2時其他測量結果記錄：β值為139R4兩端電壓：1.903V基準電壓：V1＝3.079VV2＝2.472VV3＝1.863VV4＝1.258VLM324輸出情況：V1=-4.175VV2=-4.139VV3=3.729VV4＝3.729VCD4532編碼輸出電壓情況：O2＝0VO1＝5.084VO0＝0VCD4511輸出電壓情況：a=4.459V,b=4.459V,c=0V,d=4.458V,e=4.458V，f=0V,g=4.46V高高低高高低高與預測數據完全符合，電路工作正常。參考文獻吳運昌著：《模擬電子電路基礎》呂念玲著：《電工電子基礎工程實踐》閻石著：《數字電子技術基礎》

畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名：日期：

學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日

注意事項1.設計（論文）的內容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞5）目次頁（附件不統一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數要求：理工類設計（論文）正文字數不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統的研究與開發基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統研究基于TCP/IP協議的單片機與Internet互聯的研究與實現變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數器自動換樣功能的研究與實現基于單片機的倒立擺控制系統設計與實現單片機嵌入式以太網防盜報警系統基于51單片機的嵌入式Internet系統的設計與實現單片機監測系統在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統中TCP/IP協議棧的實現與應用單片機在高樓恒壓供水系統中的應用HYPERLINK"/detail.ht