嵌入式系统的设计Word下载.docx
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硬件设计,绘制电路图,生成PCB。
6天
3
实际电路调试。
2天
4
答辩、撰写设计报告书
3天
合计
15天
六、设计报告
课程设计报告的基本内容至少包括封面、正文、附录三部分。
课程设计报告要求统一格式,字体工整规范。
1、封面
封面包括“《小型通信系统设计与制作》课程设计报告”、班级、姓名、学号以及完成日期等。
2、正文
正文是实践设计报告的主体,具体由以下几部分组成:
(1)课程设计题目;
(2)课程设计任务与要求;
(3)设计过程(包括方案论证、设计原理、创新点以及采用的新技术等);
(4)硬件系统框图与说明;
(5)软件PCB的制作流程与说明;
(6)课程设计总结(包括自己的收获与体会;
遇到的问题和解决的方法;
技术实现技巧和创新点;
作品存在的问题和改进设想等);
3.附录
附录1:
电路原理图
附录2:
生成PCB图
附录3:
使用元器件一览表(序号、名称、型号、规格、数量、备注)
附录4:
参考文献
七、考核方式与成绩评定办法
评定项目
评分成绩
1、设计方案正确,具有可行性(20分)
2、遵守纪律、不迟到、不旷课(5分)
3、态度认真、学习刻苦(5分)
4、安装调试细致耐心(10分)
5、创新性(10分)
6、设计结果(例如:
硬件成果、软件PCB)(20分)
7、课程设计报告:
原理清晰,要素齐全,格式规范、
参考文献充分(10分)
8、答辩(20分)
总分(100分)
备注:
成绩等级:
优(90分~100分)、良(80分~89分)、中(70分~79分)、及格(60分~69分)、60分以下为不及格。
八、参考书目
1、张肃文.《高频电子线路》北京:
高等教育出版社,2000.
2、南利平.《通信原理》北京:
清华大学出版社,2002.
时间
内容
12月5日(星期一)
学生分组,下达课程设计任务书
12月6日(星期二)
学生查找资料
12月7日(星期三)
阅读资料,学习相关知识
12月8日(星期四)
12月9日(星期五)
老师讲解、设计举例
12月12日(星期一)
学生分模块讲述设计方案(拾音电路设计,音频放大电路设计,正弦波振荡电路设计)
12月13日(星期二)
学生分模块讲述设计方案(调频电路设计,高频谐振功放电路设计,天线电路设计,高频小信号电路设计,解调电路设计)
12月14日(星期三)
在机房画自己设计的原理图,PCB板图,列采购清单,元件、器件去市场采购
12月15日(星期四)
元件质量检测、讲焊接技术
12月16日(星期五)
安装、焊接
12月19日(星期一)
实物故障诊断、调试
12月20日(星期二)
制作实物验收
12月21日(星期三)
课程设计答辩
12月22日(星期四)
撰写课程设计报告
12月23日(星期五)
教研室主任签名:
年月日
一、课程设计题目
小型通信系统设计制作
二、课程设计任务与要求
什么是无线话筒,简单的说,它就是一种通过无线电波或其他的方式传输声音的设备。
电路板上的电子元件话筒先将自然界的声音信号变成音频电信号,这个电信号会去调制电子振荡器产生高频信号。
最后,高频信号通过天线发射到空中。
我们将发射频率设计在FM收音机波段,因此可以配合任何收音机接收到该高频信号,并从该高频信号还原出声音信号,从而完成各种用途。
要求:
1,工作电压:
1.5V–9V.
2,输出频率80MHz—103MHz(或谐波在90MHz左右);
3,用FM收音机可以可靠收听;
4,发射半径:
大于100米
4.5V电压,普通收音机接收,无线话筒天线为50cm长的细导线
3、设计过程
1.方案论证
方案
(一)
此电路由晶体管VT1和VT2、电阻R2、电感L、电容C2和C3等组成,其功能是产生高频载波并进行调制发射。
L与C2构成LC谐振回路,该回路具有选频作用,两个晶体管VT1、VT2的集电极与基极互相交叉连接,并与L、C2选频回路组成高频振荡器。
经C1耦合过来的音频信号加在VT1集电极(也就是VT2基极),对高频振荡信号进行频率调制,调制后的调频信号经C3耦合至天线辐射出去。
发射频率取决于LC谐振回路谐振频率,调节L或C2的大小即可改变发射频率。
此方案电路比较简单,在电路搭接的过程中发现他的抗干扰能力差,特别是有人靠近的时候,漂频现象比较严重。
方案
(二)
C8是电源旁路电容。
R1是MIC的偏置提供话筒的静态工作点。
R1现MIC构成了拾音回路。
C1、C2起声音信号的耦合作用。
R2、D1、D2组成限幅电路,防止话筒在近距离时输入信号过大而失真严重。
R3、R4用于提供Q1的静态工作点。
C3、C4、C5、C6、L1、Q1构成振荡、放大。
C7将信号耦合到天线。
天线则将已经过调制的声音信号发射出,本电路由3V供电,用两只1.5V的电池即可。
方案(三)
MIC先将自然界的声音信号变成音频电信号,经C2耦合给Q的基极进行调制,当有声音信号的时候,三极管的结电容会发生变化→振荡频率发生变化,完成频率调制,即调频。
再经C8耦合给高频调谐放大电路对已调制的高频信号放大,再通过C12、L3和天线TX向外发射频率随声音信号变化而变化的高频电磁波。
其中R1为话筒MIC的偏置电阻,一般在2K—5.6K选取。
R4为集电极电阻。
R5为基极电阻,给Q1提供偏置电流。
R6为发射极电阻,起稳定Q1直流工作点的作用;
Q2、R7、R8、C4、C5、L1、C6、C7组成高频振荡电路,R7给Q2基极提供偏流,C5和L1振荡回路,改变其值可以改变发射频率,C4为反馈电容,R8起稳定Q2直流工作点作用,C7隔直流通交流电容;
Q3、R9、R10、L2、C10、C11组成高频功率放大电路。
R9给功率管Q3提供基极电流,C10和L2放大调谐回路,和振荡回路C5和L1调谐在同一频点时获得最大输出功率,发射距离最远。
2.方案确定
考虑到制作的效果性,所以最终选择方案三,因为其制作出来的效果会好很多,并且比较简单
3.设计原理
(1)音频收集模块
一个无线话筒,则音频信号的收集是必不可少的。
本电路中考虑到需要做一个小巧的无线话筒,因而直接采用的是驻极体小话筒MIC,它灵敏度极高。
据介绍,甚至手表的嘀嗒的声音也可以被它收集到。
话筒采集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极管的基极。
另外,驻极体话筒内实际藏有一枚FET,可视之为一级,FET将话筒前振膜之电容变化放大,这就是驻极体话筒很灵敏的原因。
图1音频收集模块
(2)音频放大模块
这个模块是对所收集到的音频信号进行无失真地放大,为下面的调制做准备。
因为在自然环境中,由于诸多因素,所收集到的声音(即音频信号)都经过了很多的干扰,因此其所携带的能量都是很微弱的,为了使其能够正常的进入调制模块来与本振进行调制,需要将其音频信号来进行适当的放大来达到相关匹配。
另一方面,这个无线话筒也是一个调频发射机,发出的信号又要经过大自然的无数干扰才会得到接收,若原始信号的能量就不够强烈,那么接收端的信号就无从谈起了。
所以只有对其原始的音频信号进行充分放大,达到相应要求之后,再发射出去。
接收端才能够正常进行解调恢复原始的音频信号。
这里的音频放大模块采取的是基本的三极管甲类的放大。
R2=10kΩ是三极管的基极偏置电阻,给三极管提供电流,使其三极管始终工作在甲类无失真的放大状态,达到最好的放大效果。
R1=30OΩ是直流反馈电阻,是稳定三极管的工作状态。
图2音频收集模块
(3)载波振荡模块
一个调频信号发射机,载波振荡(即俗称本振)模块更是必不可少的。
根据电磁场理论可以知道,通过天线发射的信号需要与天线匹配,即天线的长度要大于信号波长的四分之一。
而音频信号的频带是20Hz至20kHz,对应的波长范围是15至15000km。
制造出巨大的天线是不合适的,所以我们需要一个高频载波来将我们的音频信息“装载”上去,再进行发送。
基于这样的理论基础,我设计的是高频三极管与C2、C3、C5所构成的一个电容三点式振荡器。
通过调整L的数值(拉伸或者压缩线圈L)可以方便地改变发射频率
图3音频收集模块
(4)直接调制模块
将已经放大的音频相关信号和载波振荡产生的高频载波信号进行叠加,发射信号通过C4耦合到天线上再发射出去。
这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的,当声音电压信号加到三极管的基极上时,三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化,同时使三极管的发射频率发生变化,实现频率调制。
图4音频收集模块
四、安装与调试
1.安装
此次设计的实物用到的元件比较少,使用的是万用印刷电路板,焊接之前设计了一套元件插接方案,所以焊接的时候直接按照图示搭接方案直接焊接所以很顺利完成。
2.调试
把FM收音机的电源和音量打开,将频率调在100MHz左右无电台的地方。
给无线话筒电路板通上电源,对准收音机,用无感螺丝刀调节振荡线圈L1的稀疏(线圈匝间距离),直到收音机传出尖叫声。
再慢慢移开话筒和收音机距离,同时适当调节收音机(或者话筒板)的音量、调谐旋钮,直到声音最清晰、距离又最远为止。
3.实验效果
发现在105.2MHz的时候效果最好,发射距离在无障碍物时达到30m。
5、课程设计心得
通过此次课程设计,使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。
最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
课程设计诚然是一门专业课,给我很多专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门讲道课,一门辩思课,给了我许多道,给了我很多思,给了我莫大的空间。
同时,设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计,我掌握了常用元件的识别和测试;
熟悉了常用仪器、仪表;
了解了电路的连线方法;
以及如何提高电路的性能等等,掌握了焊接的方法和技术,通过查询资料,也了解了收音机的构造及原理。
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,但可喜的是最终都得到了解决。
实验过程中,也对团队精神的进行了考察,让我们在合作起来更加默契,在成功后一起体会喜悦的心情。
果然是团结就是力量,只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰
六、附录
附录一:
附录二:
PCB图
附录三:
元器件清单
元器件及位号清单
位号
名称
型号及规格
数量
R1,R4,R8
电阻1/6W±
5%
2.2K
R2,R3,R6,R10
33Ω
R5
1M
R7,R9
22K
C1,C2,C3,C13
瓷片电容
104
C4,C11
681
C5,C7,C10,C12
30
C6,C8
10
C9,C15,C16
103
C14
电解电容
33U
Q1
三极管
9014
Q2,Q3
9018
L1
4.5T
L2,L3
5.5T
W1
可调电阻
470K
插针
2针
3针
天线
50cm导线
话筒
电路板
附录四实物图
附录五:
1.铃木宪治,高频电路设计与制作,北京:
科学技术出版社,2005.4,第一版。
2.谢自美,电子线路设计实验测试,武汉:
华中科技大学,2000.7,第二版。
3.李银花,电子线路设计指导,北京:
航空航天大学出版社,2005.6,第一版。
4.朱力恒,电子技术仿真实验教程,北京:
电子工业出版社,2003.7,第一版。
5.全国大学生电子设计大赛获奖作品精选,北京理工大学出版社。
6.王志纲,现代电子线路(下册),北京:
清华大学出版社,2003.4,第一版。
7.张肃文.《高频电子线路》北京:
8.南利平.《通信原理》北京:
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