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簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)方案范文第1篇

自主式課題教學(xué)法

針對(duì)目前課堂教學(xué)的現(xiàn)狀，提出自主式課題教學(xué)法。其基本理念就是改革課堂教學(xué)，即在課堂上系統(tǒng)地講授電路設(shè)計(jì)方法，而不是僅僅教會(huì)學(xué)生解題。此外，將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，給每個(gè)小組布置不同的電路模塊設(shè)計(jì)課題，通過(guò)完成自己的課題達(dá)到初步實(shí)踐電路設(shè)計(jì)方法的目的。同時(shí)，由于學(xué)生都是帶著設(shè)計(jì)課題聽(tīng)課的，這樣也會(huì)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)的積極性。具體實(shí)施步驟如下：

在課程教學(xué)初期，指導(dǎo)學(xué)生自由組成學(xué)習(xí)小組，提供若干模塊設(shè)計(jì)課題供各小組挑選。選定的模塊設(shè)計(jì)任務(wù)伴隨該小組整個(gè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①盡量保證學(xué)生按照自己的意愿組合形成學(xué)習(xí)小組，這樣小組成員在課題設(shè)計(jì)過(guò)程中才能有較好的默契，相互配合，依靠團(tuán)隊(duì)的力量完成設(shè)計(jì)任務(wù)。②該階段是課程教學(xué)初期，學(xué)生對(duì)各個(gè)模塊設(shè)計(jì)課題還不了解，教師應(yīng)占用一定的課堂時(shí)間對(duì)課題進(jìn)行解釋和指點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生自發(fā)地利用課余時(shí)間收集資料，選定設(shè)計(jì)方案。③當(dāng)學(xué)習(xí)小組初步完成課題資料的收集和整理后，則安排一次課堂報(bào)告，由各個(gè)小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)其對(duì)課題的理解以及初步選定的設(shè)計(jì)方案，并由任課教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出其下一步工作重點(diǎn)。④模塊設(shè)計(jì)課題應(yīng)涵蓋所講授課程的各個(gè)章節(jié)，這樣利于在講課過(guò)程中通過(guò)講解各個(gè)模塊設(shè)計(jì)方法串聯(lián)課程各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，講課內(nèi)容與學(xué)生正在進(jìn)行的設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān)聯(lián)，容易調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

在課程教學(xué)中期，將模塊設(shè)計(jì)課題融入到各個(gè)章節(jié)的課堂教學(xué)中，教會(huì)學(xué)生具體的電路設(shè)計(jì)方法，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路調(diào)試以及指標(biāo)測(cè)試。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①要求各小組通過(guò)課堂學(xué)習(xí)不斷改進(jìn)自己初期擬定的電路設(shè)計(jì)方案以及元器件參數(shù)計(jì)算方法。充分體現(xiàn)了自主式課堂教學(xué)法的教學(xué)理念，即激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，從而自主采用課堂講授方法改進(jìn)自己的電路設(shè)計(jì)，使其感受到如何將課堂所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中。②向?qū)W生灌輸團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的理念，針對(duì)電路設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中團(tuán)隊(duì)成員間的溝通和討論，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到如何進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，同時(shí)在教師和團(tuán)隊(duì)間建立暢通的交流渠道，使學(xué)生的問(wèn)題能得到解答，從而有信心完成課題設(shè)計(jì)任務(wù)。③安排課堂報(bào)告，各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)課題設(shè)計(jì)進(jìn)展，由任課教師對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行中期考核并指出下一步工作重點(diǎn)。

在課堂教學(xué)后期，對(duì)各學(xué)習(xí)小組制作的模塊電路進(jìn)行驗(yàn)收和總結(jié)。這個(gè)階段的教學(xué)要點(diǎn)如下：①督促各學(xué)習(xí)小組做好指標(biāo)測(cè)試工作，驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的電路是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。②安排課堂報(bào)告，各小組制作幻燈片向全班同學(xué)匯報(bào)課題制作成果，由任課教師對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行總結(jié)。③各小組提交課題設(shè)計(jì)報(bào)告，詳細(xì)介紹整個(gè)電路設(shè)計(jì)原理、參數(shù)計(jì)算過(guò)程，并記錄系統(tǒng)的性能指標(biāo)，總結(jié)電路調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

自主式課題教學(xué)法的應(yīng)用實(shí)例

我們?cè)谕ㄐ烹娮泳€(xiàn)路課上使用了這種教學(xué)法。首先，根據(jù)整個(gè)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)8個(gè)模塊的設(shè)計(jì)課題，將該課程的主要知識(shí)點(diǎn)都融合在這幾個(gè)課題中，課題名稱(chēng)。

第一階段：由學(xué)生自由組合形成學(xué)習(xí)小組并從這8個(gè)課題中選擇一個(gè)，作為該小組在課程學(xué)習(xí)期間的設(shè)計(jì)任務(wù)。由小組成員相互配合進(jìn)行資料收集以及設(shè)計(jì)方案的論證。在課程開(kāi)始后的第二個(gè)教學(xué)周，組織各小組制作幻燈片報(bào)告該小組擬定的設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)時(shí)間安排。需要說(shuō)明的是，各小組進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候，相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)還沒(méi)有在課堂上進(jìn)行系統(tǒng)地講授，完全由學(xué)生先自學(xué)各自課題相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，然后進(jìn)行資料收集整理，通過(guò)內(nèi)部討論，最終確定課題的初步設(shè)計(jì)方案。這個(gè)階段需要學(xué)生充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性去熟悉課題、討論方案以及確定初步方案。從實(shí)際情況來(lái)看，學(xué)生在這個(gè)階段常常表現(xiàn)出很大的學(xué)習(xí)積極性，進(jìn)行方案匯報(bào)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)氣氛也很熱烈。此外，由于設(shè)計(jì)課題涵蓋了這門(mén)課程的主要知識(shí)點(diǎn)，相應(yīng)課題方案的初步確定過(guò)程也是學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的預(yù)習(xí)階段。這樣可以充分激發(fā)他們的求知欲，當(dāng)教師在課堂上講到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)時(shí)，能抓住學(xué)生的注意力，獲得較好的教學(xué)效果。

第二階段：主要完成各個(gè)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的講授，這一階段應(yīng)該注意在課上重點(diǎn)講解如何充分運(yùn)用教材中的知識(shí)完成模塊設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生意識(shí)到，這些書(shū)本知識(shí)并不是抽象的理論知識(shí)，只要稍加變通就可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。例如在講到求解高頻功率放大器的題目時(shí)，計(jì)算電路輸出功率用到公式(1)：200cmVPR=(1)其中P0為電路輸出功率，Vcm為電路輸出電壓幅值，R0為電路負(fù)載電阻。而在真正設(shè)計(jì)功放電路時(shí)，電路的輸出功率及輸出電壓幅值常常是已知條件(見(jiàn)表1)，而具體的電路以及電路中所采用元器件的參數(shù)如電阻阻值是需要進(jìn)行計(jì)算的。因此只需要將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2)：200cmVRP=(2)轉(zhuǎn)化后即可用于電路中所采用負(fù)載電阻的計(jì)算。整個(gè)課程講授過(guò)程都要將知識(shí)點(diǎn)具體化，讓學(xué)生意識(shí)到，只要將這些公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的變化(常常是翻轉(zhuǎn))就可以用于電路設(shè)計(jì)過(guò)程中元器件的參數(shù)計(jì)算，從而使學(xué)生可以一邊學(xué)習(xí)課堂知識(shí)，一邊將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用起來(lái)，真正做到活學(xué)活用。此外，在實(shí)驗(yàn)課中要指導(dǎo)各小組的電路焊接以及調(diào)試工作，并監(jiān)督其設(shè)計(jì)進(jìn)度，從而掌握學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解程度。在這個(gè)階段，真正實(shí)現(xiàn)了本教學(xué)法所強(qiáng)調(diào)的理論聯(lián)系實(shí)際，即學(xué)生可以做到邊學(xué)習(xí)，邊使用，邊檢驗(yàn)，整個(gè)課程的教學(xué)效果良好。最后一個(gè)階段是課程的結(jié)束階段，主要做好各小組課題的驗(yàn)收工作，并對(duì)各小組所設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，最后安排一次期終匯報(bào)作為整個(gè)課堂教學(xué)的結(jié)束。本教學(xué)法已經(jīng)實(shí)踐了兩年，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)法的滿(mǎn)意度較高。此外，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)與模塊設(shè)計(jì)課題制作情況掛鉤，因此各學(xué)習(xí)小組都投入了較多精力用于電路模塊制作，成功率也較高。并且學(xué)生通過(guò)電路模塊的制作過(guò)程也了解到了如何運(yùn)用課堂所學(xué)知識(shí)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)方案范文第2篇

【關(guān)鍵詞】醫(yī)用x光機(jī) 控制單元 設(shè)計(jì)

醫(yī)學(xué)醫(yī)用X光機(jī)是醫(yī)療的先進(jìn)設(shè)備，其中的控制單元為了便于進(jìn)行臨床診斷，需要負(fù)責(zé)在設(shè)備的設(shè)計(jì)中對(duì)X射線(xiàn)圖像進(jìn)行處理和分析，通過(guò)X射線(xiàn)圖像獲得準(zhǔn)確的信息，是提高診斷技術(shù)水平的關(guān)鍵。醫(yī)用X光機(jī)的組成部分包括電氣部分和機(jī)械部分，其中電氣部分主要由X線(xiàn)成像單元、圖像處理和控制單元、存儲(chǔ)單元及圖像顯示單元組成。X光機(jī)圖像處理是一款高性能、高密度的FPGA 芯片，它支持Nios1I嵌入式處理器，F(xiàn)PGA和 NiosⅡ處理器的結(jié)合進(jìn)一步完善了處理器、外設(shè)、存儲(chǔ)器和I/O接口的組合，使設(shè)計(jì)難度大大降低，提高了設(shè)計(jì)靈活度。目前，如何從X射線(xiàn)圖像獲得更多的信息，已經(jīng)成為提高醫(yī)療設(shè)備診斷技術(shù)水平的一個(gè)新方向，也是醫(yī)學(xué)界研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。

一、X光機(jī)控制單元設(shè)計(jì)內(nèi)容

醫(yī)用X光機(jī)的中心部分是醫(yī)用設(shè)備的控制單元，它主要處理X線(xiàn)成像單元輸出的12bit、lkxlk、30幀/秒的數(shù)字視頻信號(hào)，設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要模塊是圖像處理模塊和系統(tǒng)控制模塊，主要通過(guò)這兩個(gè)模塊來(lái)完成高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)視頻圖像信息。

圖像處理模塊： 主要負(fù)責(zé)輸入的數(shù)字圖像的處理，包括圓消隱、陰影校正、遞歸濾波、自動(dòng)增益控制AGC、邊緣增強(qiáng)、直方圖均衡、Gamma校正、圖像反轉(zhuǎn)等算法，圖像處理模塊是圖像處理和控制模塊的核心。

系統(tǒng)控制模塊： 為了實(shí)現(xiàn)圖像處理和控制單元和設(shè)備的X 線(xiàn)成像單元，改善控制圖像的主要功能，簡(jiǎn)要處理模塊的操作模式，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)單元和顯示單元的聯(lián)用，以及PC機(jī)和狀態(tài)顯示燈等部分的連接和參數(shù)的傳遞，確保CPU對(duì)外部接口和存儲(chǔ)器等部分進(jìn)行合理的控制。

二、X光機(jī)控制的設(shè)計(jì)方案

（一）設(shè)計(jì)原理。多種圖像處理算法的流程，采用C語(yǔ)言確保 NiosIICPU對(duì)外部DDRSDRAM的讀寫(xiě)操作功能的順利進(jìn)行，使用VHDL語(yǔ)言達(dá)到了易于操作的算法，并在QuartusII軟件工具中進(jìn)行編譯、綜合和仿真，實(shí)現(xiàn)了圖像處理模塊。在NiosII開(kāi)發(fā)板進(jìn)行上下載和調(diào)試，對(duì)FPGA的硬件設(shè)計(jì)程序和軟件設(shè)計(jì)程序進(jìn)行調(diào)整。

（二）設(shè)計(jì)方案

1.數(shù)字系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)方法

一直以來(lái)，人們習(xí)慣性采用傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法來(lái)完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法是自下至上的具體操作步驟，從系統(tǒng)對(duì)硬件的要求來(lái)看，技術(shù)規(guī)格書(shū)和系統(tǒng)控制圖的設(shè)計(jì)都要首先完成系統(tǒng)控制流圖的簡(jiǎn)單描畫(huà)；然后對(duì)系統(tǒng)重要的部分劃分功能模塊；接著就是進(jìn)行各功能模塊電路設(shè)計(jì)，最后完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。而目前的設(shè)計(jì)是采用邏輯電路設(shè)計(jì)方法，對(duì)元器件各獨(dú)立功能模塊設(shè)計(jì)需要從選擇具體元器件開(kāi)始。采用通用的邏輯元器件來(lái)構(gòu)成所需要的邏輯電路，從而完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。隨著微處理器的出現(xiàn)，許多系統(tǒng)的硬件功能可以由軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這種選擇構(gòu)成系統(tǒng)的通用的元器件中的硬件電路的方法并未得到根本性改變。后期進(jìn)行的仿真和調(diào)試應(yīng)該在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的. 系統(tǒng)仿真器、邏輯分析儀和示波器等是仿真和調(diào)試的儀器，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)存在的問(wèn)題會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)。通過(guò)傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并完成調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)。

2.嵌入式處理器硬件電路設(shè)計(jì)方法

利用硬件描述語(yǔ)言的硬件電路設(shè)計(jì)方法。利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件的方法，采用TopDown的設(shè)計(jì)方法，這種方法是逐步將設(shè)計(jì)內(nèi)容細(xì)化，最后完成系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)。

（1）設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

利用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)硬件電路的優(yōu)點(diǎn)：這種設(shè)計(jì)具有可靠性，具有重復(fù)定義的邏輯功能。因此，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列使數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，縮短了系統(tǒng)研制的周期和數(shù)字電路系統(tǒng)的體積和所用芯片的種類(lèi)。而且設(shè)計(jì)文件適合于組合等邏輯電路應(yīng)用場(chǎng)合。設(shè)計(jì)技術(shù)齊全、方法靈活、支持廣泛 VHDL語(yǔ)言可以支持自上至下的設(shè)計(jì)方法， VHDL語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，易于共享和復(fù)用。

（2）設(shè)計(jì)方案，首先是行為描述，其次是Register TransferLevel的描述

最后是邏輯綜合。此后，將網(wǎng)絡(luò)表轉(zhuǎn)換成 FPGA的編程碼點(diǎn)，利用FPGA完成硬件電路設(shè)計(jì)。接下來(lái)要進(jìn)行行為層次仿真、RTL層次仿真和門(mén)級(jí)層次仿真，目的是便于早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，降低了硬件電路設(shè)計(jì)的難度。

3.采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路設(shè)計(jì)。

（1）優(yōu)點(diǎn)

FPGA具有設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員只通過(guò)相關(guān)的軟硬件環(huán)境就可以實(shí)現(xiàn)最終功能設(shè)計(jì)。不需要設(shè)計(jì)人員承擔(dān)投片風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用，主要功能就是更換不同的軟件FPGA的平均性能，使得醫(yī)療設(shè)備的邏輯容量大幅度提高。

（2）設(shè)計(jì)方案，具體方案

數(shù)字信號(hào)處理（DSP）塊可以提供專(zhuān)用乘法器、加法器、減法器、累加器和求和單元，每個(gè)DSP塊能支持不同的乘法器。能與用戶(hù)邏輯相結(jié)合，編程至AlteraFPGA中。NiosII處理器具有可變時(shí)鐘周期操作的定制指令。設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)不同的性能范圍和系統(tǒng)成本選擇合適的內(nèi)核，針對(duì)最少邏輯占用說(shuō)明 ，優(yōu)化平衡性能和尺寸進(jìn)行優(yōu)化流水線(xiàn)的嵌入式設(shè)計(jì)。NiosII處理器的接口它可以用VerilogHDL和VHDL源代碼方式交付使用，參照設(shè)備接口設(shè)各接口說(shuō)明，把用戶(hù)邏輯模塊連接至USOPCBuilder生成的系統(tǒng)中。DMA控制器與存儲(chǔ)器進(jìn)行批量數(shù)據(jù)交換，減輕CPU的負(fù)擔(dān)。 用戶(hù)通過(guò)用戶(hù)邏輯接口，創(chuàng)建自己的設(shè)備，并通向?qū)Ь€(xiàn)傳送到Nios II處理器系統(tǒng)中。用戶(hù)還可以通過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)，輕松得出優(yōu)化系統(tǒng)的最好方式。注意事項(xiàng)：1SOPCBuilder系統(tǒng)要選擇合適的CPU和器件，并采用HDL設(shè)計(jì)文件進(jìn)行，將配置文件下載到開(kāi)發(fā)板上。系統(tǒng)軟件所需的具體軟件要編寫(xiě)?yīng)毩⒂谄骷腃/c++程序；SOPC技術(shù)是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)。具有靈活的設(shè)計(jì)方式，豐富足夠的片上可編程邏輯資源。

簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)方案范文第3篇

關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) STC89C52單片機(jī) 起動(dòng) 停止 加減速

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）03-0159-01

電機(jī)可以細(xì)分為很多種，步進(jìn)電機(jī)是其中的一種，它的工作過(guò)程是“走一步停一步”的循環(huán)過(guò)程，在一些小功率的應(yīng)用環(huán)境，比如打印機(jī)、復(fù)印件、銀行自動(dòng)柜員機(jī)、繪圖儀，機(jī)器人，等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。步進(jìn)電機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是它能夠瞬間啟動(dòng)和急速停止，可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制及制動(dòng)等，其在辦公自動(dòng)化設(shè)備以及各種控制裝置等眾多領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的需求量與日俱增，研究步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示，主要包括：控制模塊、電源模塊、顯示模塊、測(cè)速模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、輸入模塊等部分。整個(gè)系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)為控制核心，主要完成控制運(yùn)算，單片機(jī)輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)、分級(jí)加減速控制。系統(tǒng)中的輸入電路主要用于發(fā)出電機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、停止以及分級(jí)正反轉(zhuǎn)信號(hào)，測(cè)速電路采用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過(guò)顯示電路實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的當(dāng)前狀況以及實(shí)際轉(zhuǎn)速，而整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)電源電路。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案

驅(qū)動(dòng)模塊主要采用芯片ULN2003A。ULN2003A有7路輸出，由于系統(tǒng)中電機(jī)為三相六怕工作方式，則只需要采用ULN2003A的三個(gè)輸出端。

單片機(jī)接口信號(hào)功率不夠大，通過(guò)ULN2003A芯片，可以對(duì)信號(hào)放大。由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖頻率和方向控制信號(hào)從P3.0～P3.2口輸出，送入芯片ULN200A進(jìn)行功率放大，達(dá)到步進(jìn)電機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)電流和電壓5V，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。

2.2 速度采集模塊設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)采用了霍爾傳感器來(lái)進(jìn)行速度的采集，霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。霍爾傳感器分為線(xiàn)性型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種，本系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。

2.3 顯示電路設(shè)計(jì)方案

在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，采用1602LCD液晶顯示屏顯示電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，該顯示器控制方法簡(jiǎn)單，功率低、硬件電路簡(jiǎn)單、超薄輕巧、可對(duì)字符進(jìn)行顯示等優(yōu)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)所使用的顯示元件是LCD1602液晶顯示屏，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)溫濕度的分行顯示功能。LCD1602液晶顯示屏使用的較為普遍，它的工作電壓為4.8V-5.2V，分為帶背光和不帶背光兩種，

2.4 輸入電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)輸入電路采用獨(dú)立式鍵盤(pán).獨(dú)立式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是鍵盤(pán)接口中的按鍵與I/O線(xiàn)是對(duì)應(yīng)的，鍵盤(pán)中各按鍵的獨(dú)立性較好，互不干擾，方便進(jìn)行程序編碼。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

在本系統(tǒng)中，以步進(jìn)電機(jī)的三相六拍工作方式的控制為例，由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)控制輸入脈沖的頻率來(lái)控制，而電機(jī)的轉(zhuǎn)向則可以通過(guò)控制通電順序來(lái)控制正反轉(zhuǎn)，如三相六拍的正向通電順序?yàn)锳ABBBCCCAA ……，而其反向通電順序則為AACCCBBBAA……。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反向轉(zhuǎn)動(dòng)和調(diào)速，并將步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)通過(guò)1602液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示。

參考文獻(xiàn)

[1]王效華，張?jiān)伱?單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京交通大學(xué)出版社，2007：17-26.

[2]馮博琴.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社，2002：33-74.

簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)方案范文第4篇

智能汽車(chē)作為當(dāng)今科技時(shí)代下的新興產(chǎn)物,集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代傳感、信息融合、自動(dòng)控制、人工智能及通訊等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的重要方向。本文詳細(xì)介紹了基于攝像頭傳感器的智能競(jìng)速汽車(chē)控制器的設(shè)計(jì)方案,分別介紹了智能車(chē)的硬件組成、路徑的檢測(cè)識(shí)別方法和智能車(chē)的控制策略。利用攝像頭傳感器采集、識(shí)別道路信息,規(guī)劃最優(yōu)路徑,采用PID控制算法控制電機(jī)和舵機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞:

攝像頭；智能汽車(chē)；設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)是基于MK60DN512ZVLL10單片機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的,該系統(tǒng)采用攝像頭采集、識(shí)別道路兩旁或者中央的引導(dǎo)線(xiàn),在此基礎(chǔ)上利用合理閉環(huán)的算法控制智能車(chē)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)智能車(chē)快速穩(wěn)定的尋跡行駛。

1智能車(chē)整體結(jié)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì)

1.1圖像傳感器的選擇

圖像傳感器,即數(shù)字?jǐn)z像頭。目前市場(chǎng)主流的兩種攝像頭傳感器:以金屬氧化物半導(dǎo)體元件為感光材料的CMOS攝像頭和以電荷耦合元件為感光材料的CCD攝像頭。綜合兩種攝像頭解析度、靈敏度、成本、功耗比、模塊電路、體積、重量,CMOS攝像頭可以滿(mǎn)足于4米/秒速度以下智能車(chē)行駛,并且CMOS攝像頭功耗低,工作電壓只需3.3V-7V,完全可以由智能車(chē)穩(wěn)壓后得到,穩(wěn)定經(jīng)濟(jì),所以選擇CMOS攝像頭中的OV7725攝像頭。

1.2起跑線(xiàn)檢測(cè)傳感器選擇

起跑用的是發(fā)車(chē)燈塔控制方式,發(fā)車(chē)燈塔不僅發(fā)出起跑信號(hào),而且發(fā)出終點(diǎn)信號(hào)。我們使用基于使用HS0038B傳感器的基礎(chǔ)電路作為接收燈塔光信號(hào)一個(gè)基礎(chǔ)電路,OUT口接MK60的C5。

1.3速度檢測(cè)傳感器選擇

一個(gè)完整的控制系統(tǒng)是閉環(huán)控制的,所以需要測(cè)速裝置,用以精準(zhǔn)反映智能車(chē)實(shí)時(shí)速度。我們采用了由歐姆龍公司研制的一款200線(xiàn)的小型編碼器。

1.4車(chē)模選型

本次設(shè)計(jì)采用由飛思卡爾半導(dǎo)體公司贊助的G768型車(chē)模,即為競(jìng)賽中的C車(chē)模。

2智能車(chē)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)方案采用模塊化方式完成總設(shè)計(jì),模塊化設(shè)計(jì)使思路清晰,在使用出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)容易修理。

2.2電路設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)將智能車(chē)系統(tǒng)電路分成兩個(gè)主要部分,以MK60N512ZVLQ10為核心的控制電路和以電源為核心的驅(qū)動(dòng)電路?？紤]到MK60最小系統(tǒng)電路板比較大,所以將整個(gè)系統(tǒng)電路分為兩塊規(guī)則PCB板(主控板和驅(qū)動(dòng)板)。

2.3控制電路

以MK60為核心的單片機(jī)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分:電源電路、時(shí)鐘電路、JTAG接口、復(fù)位電路。

2.4驅(qū)動(dòng)電路

因?yàn)楸敬伪荣悢z像頭組使用的電機(jī)是RS-380SH直流電機(jī),小車(chē)驅(qū)動(dòng)芯片決定選用集成的高電流半橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用BTN7971B,它的輸出電流足以帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并且較穩(wěn)定。

2.5電源模塊

比賽使用飛思卡爾專(zhuān)用電池,2000mAh的鎳鎘電池1塊,標(biāo)準(zhǔn)電壓7.2V。

3智能車(chē)軟件算法設(shè)計(jì)

3.1軟件控制整體設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)所用的軟件調(diào)試工具支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程的IAREmbeddedWorkbench軟件,由于C語(yǔ)言操作簡(jiǎn)單,可修改和移植性強(qiáng),所以本次軟件設(shè)計(jì)大部分程序都使用C語(yǔ)言編寫(xiě),只有在某些地方加入了匯編語(yǔ)句。

3.2主程序結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)初始化方面,我們所用到的底層硬件資源進(jìn)行初始化和上層模塊初始化。在方案選擇及參數(shù)設(shè)定上,我們?cè)谥靼迳显O(shè)置了一組四位的撥碼開(kāi)關(guān)和三個(gè)按鍵結(jié)合OLED顯示屏實(shí)現(xiàn)的方案和參數(shù)的可調(diào),以在比賽時(shí)對(duì)車(chē)作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在圖像獲取上,對(duì)于Ov7725數(shù)字?jǐn)z像頭,使用場(chǎng)中斷加高速DMA傳輸?shù)姆绞絹?lái)獲取圖像。圖像處理則采用黑線(xiàn)提取和中心線(xiàn)提取。

3.3控制算法

控制算法是智能車(chē)的靈魂,為了使小車(chē)能以穩(wěn)定的速度通過(guò)跑道,精確的速度控制是關(guān)鍵,采用速度閉環(huán)控制方案。

4智能車(chē)開(kāi)發(fā)與調(diào)試

4.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)編譯下載是在IARIDE開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成的,EmbeddedWorkbenchforARM是IARSystems公司為ARM單片機(jī)開(kāi)發(fā)的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,這一開(kāi)發(fā)環(huán)境使用方便、入門(mén)容易和代碼簡(jiǎn)明緊湊。此外,由于在IAR軟件中進(jìn)行編寫(xiě),調(diào)用,修正函數(shù)比較復(fù)雜繁瑣,所以使用了Sourceinsight3軟件進(jìn)行輔助編寫(xiě)小車(chē)程序。

4.2硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為著名硬件開(kāi)發(fā)公司Altium公司的AltiumDesigner10,這已開(kāi)發(fā)環(huán)境在板級(jí)設(shè)計(jì)特性、軟設(shè)計(jì)特性、數(shù)據(jù)管理特性、通用特性都較有優(yōu)勢(shì)。

4.3軟件調(diào)試

軟件調(diào)試主要包括:程序在線(xiàn)仿真調(diào)試,上位機(jī)調(diào)試。在線(xiàn)調(diào)試主要使用的是IAR中的調(diào)試器IARC-SPY。上位機(jī)調(diào)試主要是通過(guò)藍(lán)牙模塊將智能車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)和SD卡采集的圖像及時(shí)地反饋到PC機(jī)上。

4.4現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試包括攝像頭調(diào)焦以及固定、PID參數(shù)整定、速度控制算法的參數(shù)整定、智能車(chē)運(yùn)行狀態(tài)等方面的調(diào)試。

5結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)方案范文第5篇

關(guān)鍵詞：低噪聲放大器；噪聲系數(shù)；增益；穩(wěn)定性

1 無(wú)線(xiàn)傳輸

近年來(lái)，系統(tǒng)在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣，為了適應(yīng)這一市場(chǎng)需求，需要優(yōu)化低噪聲放大器的設(shè)計(jì)方法，降低產(chǎn)品調(diào)試成本。傳統(tǒng)的低噪聲放大器輸入輸出匹配電路需要反復(fù)迭代、靈活性不高、后期電路調(diào)試復(fù)雜，產(chǎn)品一致性差。本文通過(guò)研究低噪聲放大器的設(shè)計(jì)理論，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單易行的低噪聲放大器設(shè)計(jì)方案，通過(guò)該方案可以最大限度地降低放大器的噪聲系數(shù)，提高放大器的穩(wěn)定性，并且可以方便地在放大器增益、噪聲數(shù)和定性之間進(jìn)行折中設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的電路后期調(diào)試簡(jiǎn)單、產(chǎn)品一致性高，與其他射頻部件級(jí)聯(lián)時(shí)不需要隔離器。完全能滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的技術(shù)要求和批量生產(chǎn)。利用該設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的放大器已經(jīng)成功進(jìn)行批量生產(chǎn)。

2 低噪聲放大器的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的低噪聲放大器主要由輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、晶體管放大器、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、偏置電路構(gòu)成。

2.1 放大器的主要技術(shù)指標(biāo)

（1）工作頻率：300～400 MHz；（2）增益：≥30 dB；（3）噪聲系數(shù)：≤1.2 dB；（4）端口駐波：≤1.5；（5）供電電壓：+5 VDC±0.5 V；（6）電流：≤ 80 mA。

2.2 放大器設(shè)計(jì)方案分析

由于設(shè)計(jì)指標(biāo)要求的放大器增益要大于30 dB，所以設(shè)計(jì)中采用兩級(jí)放大晶體管進(jìn)行設(shè)計(jì)，每級(jí)放大器單獨(dú)進(jìn)行輸入輸出阻抗匹配，然后進(jìn)行兩級(jí)放大器級(jí)聯(lián)。設(shè)計(jì)中選擇安華高的低噪聲放大器晶體管MGA-53543，該晶體管在300～400 MHz頻段內(nèi)高達(dá)19 dB的增益和1dB的噪聲系數(shù)足以滿(mǎn)足本文中要設(shè)計(jì)的低噪放的指標(biāo)要求。

2.2.1 MGA-53543的S參數(shù)和噪聲系數(shù)分析

根據(jù)MGA-53543的數(shù)據(jù)手冊(cè)采用內(nèi)插法可以得到MGA-53543在350 MHz時(shí)的S參數(shù)：

S11=0.327∠-123，S21=9.471∠141.3，

S12=0.079 5∠13.3，S22=0.206∠-128.3

由上面的S參數(shù)可以得到Δ=S11S22-S12S21=0.729 1∠-21.6

采用外推法可以得到MGA-53543在350 MHz時(shí)：

NFmin（dB）=1.06，Γopt=0.108∠156.5，Rn=0.1

2.2.2 放大器穩(wěn)定性分析

根據(jù)器件S參數(shù)可以得到MGA-53543在350 MHz時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)：

所以MGA-53543在350 MHz時(shí)是不穩(wěn)定的，需要對(duì)輸入、輸出穩(wěn)定圓進(jìn)行判定。

（1）作輸入穩(wěn)定圓。

圓心：

半徑：

（2）作輸出穩(wěn)定圓。

圓心：

半徑：

（3）作器件在350MHz的噪聲系數(shù)圓。

圓心：

其中：

半徑：

當(dāng)噪聲系數(shù)NF分別?。?.07 dB，1.2 dB，1.3 dB，1.4 dB，1.5 dB時(shí)，參數(shù)結(jié)果如表1所示。

如圖1所示，通過(guò)在Γ平面作輸入穩(wěn)定圓、輸出穩(wěn)定圓、1.2 dB，1.3 dB，1.4 dB，1.5 dB等噪聲系數(shù)圓、19 dB等增益圓發(fā)現(xiàn)在絕大部分情況下MGA-53543可以穩(wěn)定工作，完全可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

為了獲得最低噪聲系數(shù)，令

則有：

為了使則要求

，

此時(shí)，輸入駐波比

輸出駐波比 ，資用功率增益：

3.2.3 放大器匹配電路和PCB版圖設(shè)計(jì)

（1）輸入、輸出阻抗變換電路的設(shè)計(jì)。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)就是把ΓS所對(duì)應(yīng)的歸一化阻抗變換到1，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)就是把ΓL所對(duì)應(yīng)的歸一化阻抗變換到1。

（2）具體設(shè)計(jì)的輸入、輸出阻抗變換電路如圖2所示。

3.3 測(cè)試結(jié)果

對(duì)本文設(shè)計(jì)的兩級(jí)級(jí)聯(lián)低噪聲放大器電裝以后，用噪聲儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行指標(biāo)測(cè)試。