简单的电路设计篇1
【关键词】电子线路设计与应用课程项目教学 教学设计
【中图分类号】G 【文献标识码】a
【文章编号】0450-9889（2012）09C-0045-02
电子线路设计与应用是自动化类专业必修的行业通用能力模块，是自动化类专业的基础核心课程，参照高、中级维修电工的国家职业技能标准（电子部分），以工作任务为引领、职业技能为导向构建以工程项目模块的课程体系，以项目为中心，培养学生的综合技能。本文以“简单数字抢答器的设计与制作”为例，探讨高职电子线路设计与应用课程项目驱动式教学设计。
一、教学能力目标及学习模式设计
（一）教学能力目标设计
1 专业能力目标。具体如下：（1）能借助常用仪器仪表判断集成芯片的好坏；（2）能对电子线路性能进行测试与分析，熟练使用常见的电子仪器仪表；（3）能根据电路图对电路进行安装、调试、维修；（4）能按照最优化设计理念对电路功能进行改进与改造；（5）会对电子产品加工进行组织安排、管理等。
2 方法能力目标。具体如下：（1）会识别和测试常用tiL、CmoS集成电路产品；（2）能进行相应资料信息的查询、收集与整理；（3）能应用autoCaD完成简单数字抢答器的原理图、接线图设计，用面包板完成项目实际制作；（4）能分析和排除项目中的简单故障等。
3 社会能力目标。具体如下：（1）能够做到安全生产、规范操作，节约用电；（2）具有良好的职业素养与职业道德；（3）具有质量、效益、成本意识；（4）能够正确表达和展示工作成果，有良好的沟通能力等。
（二）学习模式设计
电子线路设计与应用课程的教学对象是电气自动化类专业一年级学生，学生的主要情况为：具有一定的电工操作技能，获得了维修电工初级上岗证，但是自学能力不足；具有一定的认知能力与学习主动性，但专业知识综合应用能力不足；学生之间的水平参差不齐，软件应用能力不足。根据以上学生情况分析，本项目以2人为一组，实行“先进带后进”的学习模式，让学习先进的学生与学习后进的学生组成一组，相互学习，共同进步，激发学生学习的积极性。
二、教学过程设计与实施
（一）确认项目任务
“简单数字抢答器”项目是电子线路设计与应用课程的第一个项目，应激发学生的学习兴趣，为该门课程的学习打下良好基础。该项目既包含理论知识，又有一定的实践操作可行性，能起到承上启下的作用，使学生转换思维，运用新的知识、技能解决实际问题。可将“简单数字抢答器”项目分为五个子任务：逻辑代数的认知；逻辑门电路正确使用；不同类型集成门电路的接口；常用集成门电路的逻辑功能识别与检测；会使用常用集成门芯片、按钮、指示灯以及合适的连接线制作简单数字抢答器电路，能应用autoCaD画出电路的原理图、接线图，能安装、调试、维修电路等。
（二）制定项目教学计划
要制定合理的教学计划，需要根据不同专业和学生的实际情况而定。对于电气自动化技术类专业的学生来说，他们已经完成应用数学、电路、模拟电子技术、au-toCaD绘图及应用等课程的学习，能够正确使用工具、仪表，会进行电路的布线与操作，具备一定的分析问题、解决问题的能力。“简单数字抢答器”项目教学计划大致可分为：各项目小组制订项目计划，所有小组共同论证项目计划的可行性以及需要改进的地方；对设计的“简单数字抢答器”原理图进行分析，明确元器件连接和电路连线；应用autoCaD画出布线图；制作电路的元器件清单以及调查所需元器件的市场价格，购买所需元器件，并完成元器件的检测工作；根据布线图制作“简单数字抢答器”电路；完成“简单数字抢答器”电路整体功能检测和简单故障排除；完成项目报告及心得体会。
（三）项目教学实施
项目教学实施本着“人人参与、人人实践”的原则，是一个理论与实践紧密结合的过程，它既注重项目设计与制作的过程，又注重项目完成的成果，鼓励学生发挥聪明才智，设计出功能更加完善的项目电路图，注重创新思维的培养，同时锻炼学生的动手能力，充分调动学生的主观能动性，使学生乐于学习、乐于探索。“简单数字抢答器”项目教学的实施方案如下：
测试常用集成门芯片的逻辑功能，如测试芯片74LS08，74LS32，74LS04（CD40106）、4LS00（CD4011）的逻辑功能；通过亲自布线，掌握常用集成门芯片对信号的控制作用；了解常用74系列门电路的管脚排列；正确使用面包板，正确安装元器件与集成芯片，布线合理，符合工艺要求，具有成本意识与安全意识；画出简单数字抢答器的电路原理图以及布线线图；实际安装制作简单数字抢答器电路；检测、调试、维修简单数字抢答器电路；验收简单数字抢答器电路，并完成项目报告。
三、学习评价设计
项目考核均采用“三位一体”评价模式，即学生自我评价、班组评价、教师（师傅）评价。理论与实践一体化的综合评价模式中，学生不仅会自行设计与制作简单数字抢答器电路，而且能提出该电路的设计与制作缺陷，能对该电路进行一定的电路改造，能自由表达自己的观点，重点培养学生的表达能力与自信心。
（一）期末总评设计
期末总评采用“235”考核方式，即平时成绩20％+期末理论综合考核30％+项目能力考核50％。
（二）项目能力考核评价设计
项目能力考核评价设计详见表1。
（三）期末理论综合考核设计
简单的电路设计篇2
关键词：电气控制线路；逻辑设计法；真值表；与；或；非
中图分类号：tm921文献标识码：a
逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计，即根据生产机械的拖动要求及工艺要求，将执行元件需要的工作信号以及主令电器的接通与断开状态看成逻辑变量，并根据控制要求将它们之间的逻辑关系用逻辑关系式来表达，然后再运用逻辑函数基本公式和运算规律进行简化，使之成为需要的最简“与”、“或”关系式，根据最简式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，即能获得需要的控制线路。
逻辑代数也可以用于线路简化和读图分析。该方法可使各控制元件的关系一目了然，不会读错和遗漏。
1逻辑代数和逻辑电路
事物的发展变化都有一定因果关系。例如，电灯的亮、灭决定于电源是否接通，如果接通了，电灯就会亮，否则就灭。电源接通与否是因，灯亮不亮是果。这种因果关系，一般称为逻辑关系。
（1）逻辑变量
在二值逻辑中，变量不是1就是0，没有第三种可能。这里的1和0不是表示数值的大小，而是代表两种不同的逻辑状态。可以和电压的高低、继电器接点的通断相对应。
（2）逻辑运算的实现电路
在逻辑代数中，基本逻辑运算有“anD――与”、“oR――或”、“not――非”三种，常用的逻辑运算还有“nanD――与非”、“noR――或非”、“eXoR――异或”等。
逻辑运算继电器触点的实现电路：
（3）真值表
用逻辑变量的真正取值反映逻辑关系的表格成为真值表。
用继电器接点实现逻辑代数的基本事项。
①逻辑1和继电器的常开触头闭合相对应。
②逻辑0和继电器的常开触头断开相对应。
③逻辑“非”的实现可以使用常闭接点。
（4）由三种基本运算得出的逻辑代数公理（基本运算规则）
0+0=00・0=00+1=10・1=0
1+0=11・0=01+1=11・1=1
2应用实例
（1）要求：按下SB1，指示灯HL1点亮；按下SB2，指示灯HL1和HL2点亮；按下SB1和SB2后指示灯HL2点亮。
（2）使用器件：按钮开关2个，电磁式中间继电器2个，指示灯2个。
（3）设计步骤
①列出控制元件与执行元件的动作状态真值表（表4）
②写出逻辑表达式（与或表达式）
③化简（使用公式法、卡诺图法或电路图法）
（a）公式法：
（b）卡诺图法，如图1所示：HL2=Ka2
（c）电路图法：（按下面顺序进行化简，如图2所示）
④画电路图，如图3所示。
⑤实现电路，验证电路的正确性。
结语
逻辑分析设计方法能够确定实现一个开关量自动控制线路的逻辑功能所必需的、最少的中间记忆元件（中间继电器）的数目，然后有选择地设置中间记忆元件，以达到使逻辑电路最简单的目的。逻辑设计法比较科学，设计的线路比较简化、合理。但是，当设计的控制线路比较复杂时，这种方法显得十分繁琐，工作量也大，而且容易出错，所以一般适用于简单的系统设计。但是，将一个较大的、功能较为复杂的控制系统分为若干个互相联系的控制单元，用逻辑设计的方法先完成每个单元控制线路的设计，然后再用经验设计法把这些单元组合起来，各取所长，也是一种简捷的设计方法，可以获得理想经济的方案，所用元件数量少，各元件能充分发挥作用，当给定条件变化时，容易找出电路相应变化的内在规律，在设计复杂控制线路时更能显示出它的优点
简单的电路设计篇3
关键词：电气控制线路设计；电气设备；方法
中图分类号：U463.6文献标识码：a
1电气控制线路设计的内容
生产中机械使用有效性与电气制动化有着非常紧密的联系，机电一体化已经成为现在生产企业的一种趋势。因此电气化的控制与机器设备之间的配合尤为重要，这就要求设计人员对机械的结构与原理有着深刻的认识，同时对于机械设计的工艺也要有所了解，这样才能符合电气控制的要求。
机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：
1.1确定电力拖动方案
1.2设计生产机械电力拖动自动控制线路
1.3选择拖动电机及电器元件，制定电器元件明细表
1.4进行生产机械电力装备施工设计
1.5编写生产机械电气控制系统的说明书与设计文件
2电力拖动方案确定的原则
对于生产机械电气控制的设计，首先是确定明确、选择出合理的方案。方案的确定要考虑两点。
第一是设备的工艺与设备的结构，根据生产的设备的调速来制定方案。
第二是考虑电动机的调速特性与负载的相适应。
2.1生产机械不需要电气调速要求
通常情况下，在没有电气调速、启动的不频繁场合，鼠笼式异步电动机就应该被应用。如果在传动装置中负载转矩很大则考虑绕线式异步电动机。对于同步电动机的适合场合则是在负载平稳时，并且容量与起停的次数很少的时候，通过这种有效合理的传动机不但充分提高电动机的效率，同时也能调节励磁在过励的条件下从而让电网功率因数提高。
2.2生产机械需要电气调速要求
这里的拖动方案的设计是根据生产机械的调速，在充分保证技术的基础上通过比较最终选择拖动方案。
速范围D＝2-3，调速级数3，调速级数≤2-4时，一般采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动。
调速范围D＜3，月不要求平滑调速时．采用绕线式转子感府电动机拖动们只适用于短时负载和重复短时负载的场合。
调速范围D＝3-10，且要求平滑调速时，在容量不大的情况下，可采用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。若需长期运转在低速时，也可考虑采用品间管直流拖动系统。
调速范围D：10-100考虑使用直流拖动系统或交流调速系统。
三相异步电动机的调速，以前主要依靠改变定子绕组的极数和改变转子电路的电阻来实现。目前，变频调速和串级调速已得到广泛的应用。
2.3确定电动机调速的性质
对于双速笼型异步电动机，当定子绕组由Δ连接改为YY接法时，转速由低速转为高速，功率都变化不大，适用于恒功率传动；当定子绕组由Y连接改为YY接法时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动、对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。
如果采用不对应调速，恒转矩负载采用恒功率调速或者恒功率负载采用恒转矩调速，将电动机额定功率增大到D倍，（D为调速范围，）并且一部分转矩为充分利用，因此电动机调速性质是反应调速范围内转矩、功率与转速的关系。
3电气控制方案的确定原则
明确控制方案是设计出合理适用的电力控制系统的前提保证。因此设计人员要按以下原则来进行：
3.1拖动需要与控制方式相适应
控制方式不是越多就越好，主要看它的经济效益。当加工生产的程序变化很多时，采取编程序控制器，要是逻辑控制比较简单则可以采用稳定的生产设备即继电解除控制法。
3.2控制方式与通用化程度相适应
通用化可以说是对不同生产对象通用程度，应该区别自动化。因此通用化程度低的但也许保持着较高的自动化，这类机床使用固定的控制电路较好。若是小的零件则采用数字程序。应为这样对于加工对象采用不同的程序提高通用与灵活性。
3.3最大限度满足工艺要求
为了满足较高的工艺水平，确保机械的工作效率，可以在控制线路中加入自动循环、半自动循环、故障诊断等功能。
3.4电路电源的可靠性
简单的电路采用电网式电源，相反元件多的话采用电压隔离降压的方法。如果要采用直流电源，则必须满足自动化程度高的设备，这么做也可以对空间进行节省，方便操作。在实际的生产中，最终的方案取决于设计人员经验，设计人员因此应该灵活运用方案。
4电气控制线路的设计方法
虽然电气控制线路的设计方法有不同，但都要满足几点要求。首先应能满足生产机械的工艺要求。其次线路结构要简单，力求精简。再次操控，掌握，维修要简单。第四要具有应对安全隐患的措施，在发生事故时也能很好及时的完成任务。第五要能适应生产时所在的环境。
4.1控制线路的设计方法简介
电气控制线路的设计方法有两种，一种是经验设计法，另一种是逻辑没汁法。
经验设计法：它是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节线路直接进行设计，先设计出各个独立的控制电路，然后根据设备的工艺要求决定各部分电路的联锁或联系。这种方法比较简单，但是对于比较复杂的线路，设计人员必须具有丰富的工作经验，需绘制大量的线路图，并经多次修改后才能得到符合要求的控制线路。
逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理．可节省所用元件的数量。
4.2设计控制线路时应注意的问题
设计具体线路时，为了使线路设汁得简单且准确可靠，应注意以下几个问题。
首先尽量减少连接导线，设汁控制电路时，应考虑各元器件的实际位置，尽可能减少配线时的连接导线。
其次正确连接电器的线圈。电压线圈通常不能串联使用，由于它们的阻抗不尽相同，造成两个线圈上的电压分配不等。即使是两个同型号线圈，外加电压是它们的额定电压之和，也不允许这样连接，因为电器动作总有先后，当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使线团烧毁。电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作，解决的方法是各用一个接触器的触点来控制。
结语
通过以上分析可以得出电气控制线路设计对于电气控制的影响力之深，不能简简单单从设计的角度来认识电气线路，要在实际的设计、生产、维护中总结出经验，同时设计者应该对电气线路进行深入的研究，对设计重视起来，从实际出发，依托自身的经验，设计出合理的线路来确保电气路线的准确性。
参考文献
[1]贺哲荣.机床电气控制线路图试图技巧[m].机械工业出版社，2005.
简单的电路设计篇4
【关键词】简易步进直流恒流源cd40192Lm317
1系统总体设计
1.1系统总体设计
本系统包括恒流源电路、供电电源电路、步进加减脉冲电路、加减计数防溢出电路、十进制计数器电路、电阻切换控制电路、数码管显示电路。如图1所示。
1.2系统基本原理
供电电源电路为系统工作提供电源，步进加减脉冲电路产生计数器步进计数所需要的加、减脉冲，加减计数防溢出电路防止加、减计数溢出，十进制计数器电路用于加减脉冲个数的计数、控制数码管显示电路显示计数值、计数器根据计数值控制电阻切换控制电路切换相应的电阻接入恒流源电路的Lm317使恒流源输出相应的电流值。
2电路设计
2.1恒流源电路
采用Lm317三端稳压器组成的最简单恒流源，由于Lm317的out与adj之间的基准电压为1.25V，所以在Lm317的out与adj之间接入一只电阻即可构成恒流源，改变此电阻值就可以得到所需要的各种电流值；为保证恒流源输出电流值的准确性，电阻可串联一精密可调电位器，通过精密可调电位器的阻值改变，使恒流源输出准确的电流值，为获得10ma-200ma范围的恒流源，电路中设计了6组电阻串联精密可调电位器电路。恒流源电路如图2所示。
2.2供电电源电路
采用双电源供电方案，恒流源供电电源由市电降压、整流后经滤波器滤波后直接为恒流源供电；控制电源由市电降压、整流、滤波后再用三端稳压器稳压输出，为整个系统的其它电路的提供工作电源。
2.3步进加减脉冲电路
采用RS触发器产生加减计数脉冲，每按一次开关即可以分别输出一个正脉冲，供计数器加减计数使用。
2.4加减计数防溢出电路
为了防止加、减计数的溢出，需设置防止加、减计数溢出的电路。根据本设计需求其基本思路是，一旦计数器输出为00011001，应禁止继续加计数；同样，一旦计数器出现00000000，应禁止继续减计数。用最基础的二极管逻辑电路实现。
2.5十进制计数器电路
采用两个CD40192级联构成两位十进制计数器实现1-20的计数。低位计数器输出Q0、Q1、Q2、Q3分别提供用于产生10ma、20ma、40ma、80ma电流的电阻电路继电器控制信号及个位数码管的BCD码驱动信号；高位计数器输出Q0、Q1分别提供用于产生100ma、200ma电流的电阻电路继电器控制信号及十位数码管的BCD码驱动信号。
2.6电阻切换控制电路
根据计数器的计数值控制继电器完成所需恒流源电阻的切换，获得10ma-200ma范围的电流值。根据需要设计了6组继电器完成10ma、20ma、40ma、80ma、100ma、200ma恒流源电阻的切换。
2.7数码管显示电路
采用三个74LS47数码管译码器驱动百、十、个位数码管，显示恒流源当前电流值。
3测试结果
4结语
采用本方案设计的简易步进直流恒流源精度高，运行可靠，结构简单，成本低廉，易于制作，具有较高的实用价值。
参考文献
[1]陈永真.全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精选[m].北京：电子工业出版社，2009.
[2]陈永真.新编全国大学生电子设计竞赛试题精解选[m].北京：电子工业出版社，2009.
作者简介
宋泽清（1968-），男，山东省无棣县人。山东省莱芜职业技术学院高级实验师。现为山东理工大学机械工程学院在读研究生。研究方向为机电控制及自动化。
简单的电路设计篇5
华中科技大学武昌分校信息科学与工程学院陈青
中油通信张敬伏
【摘要】本文介绍了利用mCS51单片机一组串行口完成两组不同类型串行口RS-232和RS485数据通信。通过实例，介绍了各串行口通信特点，硬件电路实现，和软件设计中分时切换RS-232串口数据输出打印，和RS485串口采样数据收集等i/o功能。
【关键词】单片机；串行口；数据通信；分时切换
1.引言
mCS51单片机标准构成只有一组全双工UaRt串行口，p3.0-RXD收、p3.1-tXD发，如果要完成多路串口收发，一般使用外部扩展芯片，例如：Gm8123/25，完成一扩多路串口，但是，由于增加扩展芯片，造成硬件成本增加，pCB板面增大，抗干扰性下降等不良因素，因此能尽量使用现有串口，利用分时切换技术，完成串行口不同类型，不同端口的数据传送是优先选择。
2.硬件功能简述
本设计用于数据采集监控系统如图1所示。采用485串行口完成数据采集，和232串口输出打印功能，这样使得接口连线简单，可靠性高。
图1数据采集监控系统结构
RS-485工作特征：发送端：逻辑"1"两线间的电压差为+2至6V表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-2至6V表示。接收端：a比B高200mV以上即认为是逻辑"1"，a比B低200mV以上即认为是逻辑"0"。RS485总线因其硬件设计和通信协议简单、控制方便、成本低廉、传输距离远以及可挂接多个从设备等优点，便于对分布式的各个现场测控设备实现集中控制，485现场总线技术得到了广泛的应用。本设计采用maX485e芯片，它是一款用于RS485和RS422通信的低功耗总线收发器，具有±15kV静电放电冲击保护和限摆率驱动特性，减小了电磁干扰和终端电缆反射，允许高达250kbps速率的无差错数据传输。该芯片只需用5V的单电源电压供电即可正常工作，而且在一条总线上最多可以连接32个负载。利用该芯片可以极大地简化单片机和RS485总线的接口电路设计。
RS232接口是使用异步UaRt串行接口，其高低电平信号为-12V～+12V，因此抗干扰性优于ttL电平，传送距离可达10多米，单片机与打印机数据交换就使用此种通信设计，它具有用线少，接口简单可靠等优点。单片机ttL-RS232电平转换接口电路采用maxim公司生产的maX232电平转换芯片设计。maX232芯片只需用5V的单电源供电，外加4个电容，就可实现单片机ttL电平和RS232电平之间的转换，并直接驱动RS232总线进行数据传输，使用十分方便，其最高传输速率可达20kbps。
RS232/RS485在串口传送中各有优缺点，在此做一简单比较：
（1）从接线上，RS232是三线制（收、发、地），RS485是两线制（a、B）；（2）从传输距离上，RS232只能传输15米左右，RS485最远可以传输1200米；（3）从速率上，RS232是全双工传输，RS485是半双工传输；（4）从协议层上，RS232只支持点对点通讯（1：1），RS485支持总线形式通讯（1：n）。在本设计中RS232被用于距离不远的打印机点对点串口输出；而数据采集则需要在多个端点设备上，且距离较远的地方收集，于是采用了RS485总线技术来实现。单片机一组串口要完成两组不同电平传送，关键是需要分时切换串口模式，本设计采用模拟开关CD4053芯片，通过p1.5控制完成了485、232串口分离，利用完成软件分时输入、输出处理功能。该电路实现简单，硬件资源利用率高。
本设计打印机RS232通讯协议方式采用aSCii方式。默认数据格式为：1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，波特率为2400bps。RS485采用半双工模式，由p1.3控制收/发功能，其串口分配电路如图2所示。
3.软件功能简介
本系统根据不同功能，由几十个子程序模块组成，现将相关串口分配实现数据收发的程序进行简要分析（汇编语言描述）：
4.结论
本设计通过模拟开关CD4053将一路单片机串行口收发信号，分时转换成两路串行口，然后使用不同的接口芯片，实现了RS232和485总线同在一个系统下分时完成了通信工作。该设计优点：充分利用了串行口数据传输线少的优势，接口简单，并节省了不必要的硬件开销，增加了信息传送的可靠性。
参考文献
[1]姜志海.单片计原理及应用[m].北京：电子工业出版社，2010，1.
[2]刘华东等.单片机应用技术（第3版）[m].北京：电子工业出版社，2009，7.
简单的电路设计篇6
【关键词】StC89C52测距避障
随着汽车工业的发展，汽车数量逐年增加，城市交通日益拥挤，自动避障系统是汽车工业发展过程中，一个非常值得关注的研究方向。要想实现避障功能，就必须要探测到障碍物，本系统所采用的探测方式为超声波探测，探测成本低、技术成熟、实现简单，是自动避障系统的常用探测方法之一。
1系统结构
系统结构由五个部分构成，分别是主控电路、超声波探测电路、电源电路、电机驱动电路和直流电机。超声波探测电路不断探测小车车体与障碍物的距离，并发送给主控电路，主控电路将接受到的距离值与设定警戒值进行比较，通过电机驱动直流电机，实现系统的避障功能。系统结构框图如图1所示。
2系统硬件设计
主控电路核心芯片采用StC公司生产的StC89C52，StC89C52具备低成本、低功耗等特性，8K字节Flash，512字节Ram，3个16位定时器，完全能够满足本系统设计的需求。
超声波探测电路采用HC-SR04超声波测距模块，该模块主要技术参数如下：
（1）可提供2cm-400cm的非接触式距离探测功能，精度可达3mm。
（2）供电电压：DC5V。
（3）电平输出：高5V，低0V。
（4）感应角度：不大于15度。
HC-SR04超声波测距模块实物图如图2所示。
电机驱动电路如图3所示，采用L298芯片为核心，加上简单的电路，就可以驱动两路直流电机，L298驱动优点：每一组pwm波用来控制一个电机的速度，另外2个i/o口控制电机的转动方向，控制简单方便，极大地减少了硬件设计与软件编程的工作量。
电源电路为整个系统提供直流电源，其中，主控电路和超声波探测电路需要5V供电，电机驱动电路需要6V以上直流电压供电，本系统采用12V直流电，故而电源电路需要提供两路直流电压输出5V和12V直流电，也可将电源电路与电机驱动电路一起设计，减少硬件制作成本。
3系统软件设计
软件设计包括以下子程序：系统初始化程序、pwm调节程序、超声波探测控制程序等。系统通过调用各个子程序，实现相应的功能。系统初始化主要包括定时器初始化、外部中断初始化等；pwm调节主要包括两路直流电机的pwm控制，利用一个16位定时器即可完成；超声波探测控制程序主要包括触发信号的发出，反馈信号的接受，并换算成小车与障碍物之间的距离值。
4结论
本设计给出了一种自动避障小车系统的设计方法，采用HC-SR04为探测电路核心元件，StC89C52为主控电路核心元件，L298为电机驱动电路核心元件，实现了自动避障功能，具有硬件设计简单、软件调试方便等优点，在本设计的基础上，还可为本系统添加LCD显示电路、蜂鸣器电路和舵机电路，实现显示探测距离、声音报警和控制探测方向等功能。
参考文献
[1]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[m].北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[2]张和生.宋明耀.提高超声测距精度的设计[J].电子产品世界，2004（13）.
作者简介
吴国贤（1981-），男，硕士学位。现为天津现代职业技术学院讲师。研究方向为嵌入式技术。
简单的电路设计篇7
一、系统方案
电阻测量的方法常用的有直流恒流源测量法、直流恒压源测量法、分压法等。多个方案比较后，学生最终选择分压法测量作为最终的方案，测量原理就是通过串联已知电阻，分压后，检测待测电阻电压来计算其阻值。基本原理如图1所示：本测量方法的优点是测量电路简单，抗干扰能力强，可靠性高，短时间内容易搭建，另一方面可以简化程序中的算法。本次设计要求测量量程为100Ω，1kΩ，10kΩ，10mΩ四档。即要求测量范围为：1～10mΩ，在全量程范围内测量准确度为±（1%读数+2字）。在a/D转换部分的设计中，采用piC16F877单片机，该单片机内有10位a/D，a/D输入信号为0～5V时，转换字为D=0～1024，则分辨率为4.8mV/字。设计的量程分配和测量精度的详细情况如下表：本设计自动量程转换功能主要由单片机控制继电器的通断来调节，原理为单片机根据采样来的电压数据来判断是否要切换到更大或更小的量程，因为本次设计共四个档位，前三个档位为自动切换。采用继电器可以减小回路中的不必要电阻，这样在分析电路和程序中算法的设置可以减少很多麻烦。电位器阻值变化曲线的实现主要由单片机在显示装置如12864等液晶装置中不断的写入数据和液晶屏的移屏操作来实现。因为不同的电阻反映在电路中是不同的电压，将采集到的电压信号转为数字信号，反馈到液晶屏即可，这就要求aD有更高的处理速度。
二、硬件与程序设计
本系统包括硬件设计和软件设计两部分内容：
（一）硬件设计
根据上述思路，我们以piC16F877单片机为核心，配以量程切换电路，测量电路，显示电路等构成简易的电阻测试仪。piC16F877是由microchip公司所生产开发的新产品，属于piCmicro系列单片微机，具有Flashprogram程序内存功能，可以重复烧录程序；而其内建iCD（inCircuitDebug）功能，可以让使用者直接在单片机电路或产品上进行如暂停微处理器执行、观看缓存器内容等，快速地进行程序除错与开发。量程切换电路主要使用了ULn2003八路npn达林顿连接晶体管，ULn2003特别适用于低逻辑电平数字电路（诸如ttL，CmoS或pmoS/nmoS）和较高的电流/电压要求之间的接口。液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用，因此显示电路采用的是1602液晶显示屏而没有用数码管显示。报警电路采用一个普通三极极管加一个蜂鸣器实现，当出现故障时的报警提示功能。
（二）软件设计
程序流程图如下：
简单的电路设计篇8
关键词：自动控制；进排水操作；工作原理
中图分类号：tm76文献标识码：a
0.引言
在人们日常生活供水中，房顶水箱水位若由水电管理人员进行管控，非常麻烦，并且时常出现高层楼房断水或水箱溢水等事故，为了解决经常停水和有效地避免水资源浪费，经常会设计一个适用于城镇居民楼房，特别是农村住宅楼房生活用水水箱水位控制器。但如何将此实际应用引入课堂，将理论知识与实际相结合，提高学生的理解能力和知识的综合应用能力，真正做到学以致用，本设计根据模电基础电路工作原理，结合数字电路特点，设计了一套自动控制系统，可以实现水塔、水箱、水站等自动控制进排水操作，并引入555时基电路，作为排水延时电路，可自动选择排水，并外接一个控制端口电路可实现可编程控制。
1.电路组成
该简易水箱进排水自动控制电路主要由电源电路、检测电路、控制电路、延时电路等4部分组成。
电源电路：由降压变压器t、整流二极管D1-D4、三端稳压集成电路7812、三端稳压集成电路7805等组成，电路采用低电压控制。
检测电路：由水位的探头V1、V2等组成。
控制电路：由反相器U4、U5、继电器RL1、RL2、RL3、三极管V3、V4、V5等组成。
延时电路：由时基电路ne555、点动开关等组成。
该简易水箱进排水自动控制电路所涉及元器件不多，结构比较简单，但是他囊括了电气自动化众多知识，是学生综合知识的一种实践锻炼，对专业教学知识是一种补充和检验，对教学工作能够起到很大作用。具体电路组成如图1所示。
2.工作原理
（1）220V市电经t降压后，经由D1-D4组成的桥式整流电路整理，再经C1滤波后形成+15V直流电压，产生的+15V电压一路经过三端稳压集成电路7812后输出+12V电压供给反相器，非门电路、延时电路、继电器等另一路经R1分压限流后经三端稳压集成电路7805稳压输出+5V供给检测电路。
（2）接通220V电压（如图2所示）
①进水：此时V3饱和导通，K2绕组RL2得电，继电器触点吸合，进水电机m2工作，开始向水箱抽水。
当水位达到预定高度后，水位检测探头的两个极片经水导电而有电流通过，V1的基极产生导通电流ib使V1导通V2导通，从V2集电极产生的高电平一路加至反相器U4和U5，另一路经R3限流后加至V5的b极，迫使V5饱和导通，继电器RL3由常闭进入常开状态，使V3由导通变为截止K2由常闭变为常开，m2进水水泵断电，停止进水。
②排水：当需要排水时按动点动开关，ne555触发开始延时工作③脚输出高电平，V4饱和导通，排水指示灯亮，K1的RL1得电吸合触点由常开变为常闭，排水泵m1得电工作开始排水，当水位低于预定高度后，V1由导通变为截止V2也截止，反相器U5，U4输出高电平K1断电触电断开，m1断电停止工作，此时，m2得电开始进水，进入下一个循环过程。
（3）水泵电动机。为保证水泵可靠长期地工作，在水泵电动机控制电路中设计一工作一备用两台给水泵，互为备用，定时交替工作。
结论
本设计将供排水系统这一实际应用引入课堂，将理论知识与实际相结合，提高了学生对知识的理解能力和对知识的综合应用能力，真正做到了学以致用。本电路结构简单实用，造价低廉，适合电子技术学生使用，通过学生自己动手组装调试，可以很好地掌握模电数电基本工作原理及自动控制电路原理。
该设计电路经焊接、安装、调试，效果良好，基本能够模拟住宅楼房生活用水水箱水位控制。
该简易水箱进排水自动控制电路以简单、实用为主要目的，因此与实际生活中的恒压供水系统还有一定区别，但是该简易水箱进排水自动控制电路的设计为后期进一步研究奠定了基础。
参考文献
[1]周玲，钟义广.一种简单实用的水位自动控制系统设计[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（2）：218.
简单的电路设计篇9
【关键词】aVR；DHt11传感器；LCD12864液晶
1.引言
我国是一个人口大国，科学的储粮保证了非农业人口的粮食消费需求、调节国内粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害及其他突发性事件而采取的有效措施，因此如何做到科学储粮，长期保证粮食的质量具有重要的意义[1]。在科学储粮中粮库中的温度和湿度是两个重要的因素，粮库中环境状态极大影响了粮食的质量，目前大多数粮食存储企业仍主要靠人工监测粮仓温湿度。由于粮库占地面积大，粮仓分散，仓内温湿度检测点多，给人工检测带来了诸多的不便，容易漏检而且测量仪器损坏率高，检测精度难以保证[2]。
首先充分考虑温度、湿度等环境因素对粮食的影响，并确定粮库内粮食保持良好状态时所需的温度和湿度值，将其值预先存储于单片机监测系统中。将温湿度传感器DHt11安装于粮库内的事先设置好的检测点，然后测量出粮库内的温湿度值，通过简单可靠的单总线方式传输给单片机，并通过温湿度值在液晶显示器上显示出来，同时将采集的环境温湿值与预先设定的温湿度参考值比较，根据比较的结果，经过软件程序分析处理作出判断是否报警，以告知用户采用相应的防范措施。
2.系统总体方案设计和工作原理
系统采用体积小、成本低、操作简单的aVR单片机作为主控芯片。温湿度采集部分采用带有i2C总线结构的DHt11温湿度传感器来采集粮库里的温湿度情况。为了直观的观察到粮库内温湿度值，本文设计了显示模块，显示器采用LCD12864液晶模块。当粮库内温度或湿度值大于规定的温度或湿度时，采用报警方式通知用户。整个系统采用5V电源给各个模块供电。系统总体框图如图1所示。
在图1中，系统的工作流程如下：温湿度传感器DHt11将粮库的温度和湿度信息采集后通过单总线方式将数据传输到单片机内部，并在LCD12864液晶模块上显示出来，同时将温度和湿度值与程序中预先设定好的参考值比较，当超过该参考值时，蜂鸣器发出告警声来通知用户采取相应的措施。
3.系统硬件设计
本文以实际应用为出发点，力求设计原理简单、硬件结构可靠、开发成本低、易于实现。在器件选择上，也充分考虑到实际应用的具体情况，单片机控制容易，可靠性高；温湿度传感器采集的信号误差小，稳定性高，整个系统使用简单，经济实用，有很强的实用性。考虑到系统的稳定性和便于调试的特点，本文采用模块化设计方案。
（1）aVR最小系统：本文采用aVR单片机作为整个系统的微处理器。单片机最小系统是指能让单片机正常工作时最简单的电路。它包括时钟电路和复位电路。本文采用外部时钟产生电路以及上电与按键均有效的复位电路。
（2）温湿度采集电路：本文采用的温湿度采集器件是DHt11温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，采用一根数据线就能够与微控制器连接，具有更加简洁的接口电路。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。作为一种新型的单总线数字温湿度传感器，DHt11具有体积小、功耗低、响应速度快、抗干扰能力强、控制简单、性价比高等优点，能广泛应用于各个领域[3]。DHt11传感器与单片机接口电路如图2所示，R5为上拉电阻。
（3）液晶显示模块电路：为了便于用户直观的观察粮库内温湿值，本文采用LCD12864液晶模块显示采集到的温湿度值。它提供两种通信方式与微控制器进行连接：8位并行传输和Spi同步串行总线[4]两种连接方式。为了更好的节约aVR单片机io口资源，本文采用Spi同步串行总线接口电路，只需要四根线即可完成与单片机的连接。
（4）串口通信电路模块：为了便于调试整个系统模块，设计了与上位的串口通信模块，在平时可以不用此模块电路，同时也以后软件升级带来了很大的方便。串口电路如图3所示。图3中的maX232是电平转换芯片，目的是为了让单片机的电平与pC机的串口电平匹配。
（5）报警电路：蜂鸣器是一种常用于单片机应用系统的电声转换器件，它发出的声音比较单调。由于单片机的拉电流较弱，而蜂鸣器需要较大的电流通过其内部线圈振动时，才能发出声音，因此在设计报警电路时需要一个三极管来驱动蜂鸣器发声。
4.系统软件程序设计
4.1主程序设计
系统的主程序主要由温湿度数据采集部分、LCD液晶显示部分和蜂鸣器报警部分组成。系统上电初始化之后，DHt11开始采集粮库温湿度数据，如果采集失败，便重新采集。如果采集数据成功，单片机读取DHt11内部温湿度数据后，在LCD12864液晶上显示。同时单片机将温湿度数据与程序中预先设定的参考值比较，当温度或湿度其中任何一个数据大于预先设定的参考值时，单片机驱动蜂鸣器发出警告声。主程序流程图如图4所示。
4.2温湿度采集程序设计
DHt11共有四个引脚，第一个引脚接3～5.5V电源，第三个引脚悬空，第四个引脚接地，第二个引脚是用于和微控制器之间的通信和同步的串行双向接口，采用单总线数据格式。每次通信时间约为4ms，通信数据分为小数部分和整数部分，一次完整的数据传输为40bit，采用高位先出方式传输数据[5]。
mCU发送一次开始信号后，DHt11从低功耗模式迅速转换到高速模式，等待开始信号结束后，DHt11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHt11接收到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHt11不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式[6]。图5表示了单片机控制DHt11采集温湿度过程的程序流程图。
5.系统调试
为了进一步验证软件程序和硬件电路的正确性，对系统的软硬件进行了整体调试。由于DHt11采用单总线数据传输方式，因此总线传输的时序非常重要，经过对软件程序的反复调试，通过串口调试助手查看DHt11采集的温湿度值，如图6所示。
6.结束语
本文设计的粮库温湿度监测系统结构简单、成本低，具有精度高、速度快、稳定性好、控制简单方便等优点。测温范围在0-50℃，测湿度范围在20%-90%，非常适合用于对粮库等温湿度监测有较高要求的场合。
参考文献
[1]黄晓健，黎世静，黎锦棠等.粮库自动通风控制系统的研究[J].粮食流通技术，2011（5）：30-33.
[2]魏宏波，梁绒香，吴莉霞.大型粮库监测系统的设计[J].农业机械，2011（6）：111-113.
[3]陈龙，张志达.基于aVR多功能报警系统的温湿度模块的设计[J].自动化技术与应用，2011，30（9）：72-75.
[4]郝云鹏.aVR单片机Spi双机通讯[J].鞍山师范学院学报，2010，12（4）：52-53.
[5]王志宏，白翠珍.基于DHt11的实验室多点温湿度报警系统设计[J].山西电子技术，2011（4）：45-46.
简单的电路设计篇10
1.1明确任务
再设计电路时，首先要明确电路需要的功能，制定详细的任务书，确定需要的单元电路，星系拟定电路的性能指标，再通过计算电压需要放大的倍数、电路中输入输出电阻的大小，绘制执行流程图，通过设计，将电路所需的成本降到最低，提高每个单元电路、参数的精度，在提高设计电路的可靠性、稳定性的前提下，尽量简化设计电路。
1.2参数计算
计算参数是设计电路必须要进行得步骤，通过计算，来保证电路中各个单元电路的功能指标需要达到的要求，计算参数需要电子技术的相关知识，单元电路的设计需要强大的理论知识的支撑，才能做到炉火纯青。例如，在计算如下放大电路的时候，我们需要计算每个电阻的阻值、以及放大倍数，同一个电路，可能有很多数据，所以要正确的选择数据，注意方法。
1.3绘制电路图
电路设计时，需要将单元电路与整机电路相连，设计完整的具有一定功能的电路图，在连接时，需要注意单元电路间连接的简化，以及最重要的是，电路的电气连接，是否能够导通，实现预定功能。例如，设计单元电路间的级联时，各单元电路设计完成时，还要考虑这些，意在减少浪费，还要注意输入信号、输出信号、控制信号间的关系，同时还要注意一些事项：首先，注意电路图的可读性。绘图时，尽量将主电路图绘制在一张图纸上，其中较为独立的部分单元电路、以及次要部分可以绘制在另一张图上，但是一定要注意图之间的电气端口的连接，是否对应，各图纸间的输入输出端口都要提前做好标记。其次，注意信号流向以图形符号。信号的流向，一般从输入端、信号源开始，从左至右、从上到下，按信号的流向依次连接单元电路。而且，图中要加上适当的说明，如符号的标注、阻值等。最后，注意连接线画法。电路图中，各元件间的连接应为直线，且尽量减少交叉线，连接线的分布应为水平或者垂直，除非应对特殊情况，否则不要化斜线，如图中不可避免的出现交叉，要将连接点用原点表示。
2几种典型单元电路的设计方法
电子电路设计中，单元电路一定要设计合理，否则将会影响整个电路的联通，所以，电气工程师在设计电路时，应该更谨慎的致力于单元电路的设计。
2.1对于线性集成运放组成的稳压电源的设计
稳压电源的设计，一般先让输入电压通过电压变压器，然后进行整流，然后经过滤波电路，成为稳压电路。设计单元电路时，串联反馈式稳压电路可分为几个部分，调整部分、取样部分、比较放大电路、基准电压电路等。这样的设计能够使单元电路具有保护过流、短路电流。
2.2单元电路之间的级联设计
单元电路设计完成之后，还要考虑单元电路间的级联问题。例如，电气特性的相互匹配、信号耦合方式、时序配合、相互干扰等。其中信号耦合方式，还包括：直接耦合、间接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光耦合。时序配合的问题，相对比较复杂，需要对每个单元电路的信号进行详细的分析，来确定电路时序。
2.3对于运算放大器电路的设计
运算放大电路在电路设计中十分常用，它能够与反馈网络连接，组成具有特定功能的电路模块，是具有很高放大倍数的单元电路。运放电路的设计，可以通过元器件的组合，也可以通过具有相应功能的芯片构成，设计时对各种参数都要整体权衡，不能盲目的追求某个指标的先进。其中，要引起重视的是，应在消震引脚间接入适当的电容消振尽量避免两级以上的放大级相连。
3结束语