第7周：模拟部分设计

第8周：数字部分设计

地点：电机楼20035

必须带预习报告，方可允许进入实验室！！

《设计任务书》

（一）模拟部分题目（可任选其一）

1. 设计一个简易电子琴

（1）设计要求

① 按下中音“1”和高音“1”键（或开关）时，电路必须能起振。C调各音的振荡频率如下表。

表1： C调音阶对应频率表

② 记录对应不同音阶时的电路参数值。

③ 用示波器观察振荡波形。

④ 写出设计总结报告

（2）预习要求

① 熟悉集成运算放大器的引脚排列及功能。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

      主要元器件    运放μA741、电阻、电容、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

① 集成运算放大器的正、负电源极性不要接反，不要将输出端短路，否则会损坏芯片。

② 实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

2. 设计一个方波—三角波发生器

（1）设计要求

① 振荡频率范围：500~1000赫兹；三角波幅值调节范围：2~4伏。

② 根据题目要求，选定电路结构。

③ 计算和确定电路中的元件参数。

④ 调试电路，以满足设计要求。

⑤ 写出设计总结报告。

（2）预习要求

① 熟悉集成运算放大器的引脚排列和功能。

② 熟悉集成运算放大器的线性应用和非线性应用电路的工作原理。

③ 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

      主要元器件    运放μA741、电阻、电容、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

① 集成运算放大器的正、负电源极性不要接反，不要将输出端短路，否则会损坏芯片。

② 实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

3. 触摸延时开关电路的设计

在现代建筑中，过道楼梯照明开关常采用触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时，照明灯点亮并持续一段时间后自动熄灭，这种开关既节能又使用方便。

（1）设计要求

① 延时时间在30~60秒可调。

② 计算和确定电路中的元件参数。

③ 调试电路，以满足设计要求。

④ 写出设计总结报告。

（2）预习要求

① 熟悉NPN晶体管和PNP晶体管的工作原理。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                             

NPN三极管、PNP三极管、发光二极管 、电阻、电容、金属铁片、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容以及稳压管，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

① 注意电解电容的正负极性，不要接错。

② 实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

4.设计一个电子门铃

(1) 设计要求

① 使用555定时器设计一个按下按钮后能发出“叮咚”声响的门铃。

② 发出“叮”时，电路振荡频率约为1230Hz，发出“咚”时，电路振荡频率约为680Hz。

③ 用示波器观察振荡波形。

④ 写出设计总报告。

(2) 预习要求

① 熟悉555定时器的引脚排列和工作原理。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，分析工作原理，并进行仿真验证。

(3)仪器设备及元器件

EEL-69模拟、数字电子技术试验箱                                            一台

集成运算放大器实验插板                                                              一块

直流稳压电源                                                                                     一台

双踪示波器                                                                                          一台

数字万用表                                                                                       一块

主要元器件： NE555、电阻、电容、二极管1N4148、三极管9013、喇叭、按键、导线等。

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图，并进行仿真验证。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

①注意电解电容的正负极性，不要接错。

② 实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

5.音量电平指示电路的设计

在音响电路中，经常用多个发光二极管作为音量强度的指示。设计一个电路使随着输入信号u_i的增加，LED被逐次点亮，亮灯数目的多寡反映声音信号的强度，产生发光二极管的数目随音量电压强度变化的效果。

（1）设计要求

① 根据设计题目要求及实验室提供的元器件，设计电路，选取元件，并组建实验电路。

② 调整电路参数，使LED发光，并记录各位LED（以3个发光二极管为例）被点亮时的输入电压值。

③ 写出设计总结报告

（2）预习要求

① 熟悉NPN晶体管和PNP晶体管的工作原理。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                             

二极管、NPN小功率三极管、发光二极管、电阻等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

（二）数字部分题目（可任选其一）

1. 显示电路的设计

（1）设计要求

① 用七段显示器显示A、B、C、D、E、F、G和H等8个英文字母。

② 用与非门实现。

③ 要求先用3位二进制数对这些字母进行编码，然后进行译码显示。

④ 按照设计方案组装电路。

⑤ 写出设计总结报告。

（2）预习要求

① 熟悉与非门74LS00的引脚排列及功能。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                             

74LS00、数码管、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

2. 四位二进制电子密码锁的设计

（1）设计要求

① 密码锁可以输入4位二进制密码，每输入一次后需按确认键确认。

② 若输入的密码正确，则绿灯显示亮。

③ 若密码输入不正确，且连续超过3次，则红灯亮。

④ 可修改密码。

（2）预习要求

① 熟悉利用计数器74LS161实现分频器的工作原理。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                                      

同步加法计数器74LS161、74LS00、74LS02、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

3. 七人表决器的设计

（1）   设计要求

① 有七人参与表决，显示赞同者个数。

② 当赞同者达到及超过4人时，绿灯显示表示通过。

（2）预习要求

① 熟悉74LS161，74LS151，数码管的工作原理。

② 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                                     

同步加法计数器74LS161、74LS151、导线等

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

4. 智力竞赛抢答器设计

（1）设计要求

利用D触发器74LS175设计供4人用的智力竞赛抢答器，用以判断抢答优先权。

抢答开始之前，由主持人按下复位开关清除信号，所有的指示灯和数码管均熄灭。当主持人宣布“开始抢答”后，首先做出判断的参赛者立即按下按钮，对应的指示灯点亮，扬声器发出声响，同时数码管显示该选手的序号，而其余三个参赛者的按钮将不起作用，信号也不再被输出，直到主持人再次清除信号为止。

数码管显示要求利用实验箱上的CD4511数码管实现。

要求利用555时基电路和计数器74LS161或移位寄存器74LS194设计秒脉冲发生器做为时序脉冲。

（2）预习要求

① 熟悉D触发器74LS175的引脚排列及功能。

② 熟悉与非门74LS00、74LS20等数字芯片的引脚排列及功能。

③ 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                                       

D触发器74LS175、计数器74LS161、移位寄存器74LS194、74LS00、74LS20、74LS86、74LS32、74LS08、74LS47、CD4511、电阻、电容、导线若干

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

5. 彩灯控制电路的设计

（1）设计要求

本设计要求利用移位寄存器74LS194为核心元件设计一个八路彩灯循环系统，要求彩灯显示以下花型：

花型Ⅰ—8路彩灯由中间到两边对称地依次点亮，全亮后仍由中间向两边依次熄灭。

花型Ⅱ—8路彩灯分成两半，从左自右顺次点亮，再顺次熄灭。

要求利用一个开关实现花型Ⅰ和花型Ⅱ的切换。

要求利用555时基电路和计数器74LS161设计秒脉冲发生器做为时序脉冲。

（2）预习要求

① 熟悉移位寄存器74LS194的引脚排列及功能。

② 熟悉555时基电路的工作原理。

③ 熟悉利用计数器74LS161实现分频器的工作原理。

④ 熟悉与非门74LS00、74LS20的引脚排列及功能。

⑤ 设计相应的电路图，标注元件参数，并进行仿真验证。

（3）仪器设备及元器件

EEL—69模拟、数字电子技术实验箱         一台

集成运算放大器实验插板                   一块

直流稳压电源                             一台

双踪示波器                               一台

数字万用表                               一块

主要元器件                                      

移位寄存器74LS194、74LS00、74LS20、同步加法计数器74LS161、555定时器、电阻、电容、导线若干

（EEL—69模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座；集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容，可任意选用）

（4）设计报告要求

① 写明设计题目、设计任务、设计环境以及所需的设备元器件。

② 绘制经过实验验证、完善后的电路原理图。

③ 编写设计说明、使用说明与设计小结。

④ 列出设计参考资料。

（5）注意事项

实验过程中，每当更改电路时，必须首先断开电源，严禁带电操作。

附录1：设计报告的格式要求

1 要求选用A4纸，页面设置按照以下页面设置；

2 封面和内容按照规范格式撰写；

3 正文要求宋体小四字号，标题按照下面规范字体。

 

总成绩：       

一、设计任务

    例如：温度控制器的设计

二、设计条件

    本设计基于学校实验室……

三、设计要求

    要求……

四、设计内容

    设计内容包括……

1. 电路原理图（含管脚接线）

2. 计算与仿真分析

3. 元器件清单

4. 调试流程

5. 设计和使用说明

五、设计总结

六、设计参考资料

附录2：预习报告的格式要求

班号：             学号：           姓名：

一、设计任务

    例如：温度控制器的设计

二、设计条件

    本设计基于学校实验室……

三、设计要求

    要求……

四、设计内容

    设计内容包括……

1. 电路原理图（含管脚接线）

2. 计算与仿真分析

3. 元器件清单