电路设计与仿真

邓知辉

目录

  • 1 课程介绍
    • 1.1 课程简介
    • 1.2 课程设计
    • 1.3 案例描述
    • 1.4 课程标准
    • 1.5 教学任务书
    • 1.6 教学实施方案
    • 1.7 课程校本教材
  • 2 项目一 机器人数显电源设计与仿真平台搭建
    • 2.1 项目一简介
    • 2.2 任务一 电路设计的一般方法
    • 2.3 任务二 Multisim仿真软件的安装与使用
    • 2.4 任务三 Protues仿真软件的安装与使用
    • 2.5 考核评价
    • 2.6 测试题一
  • 3 项目二 机器人数显电源电路设计方案分析
    • 3.1 项目二简介
    • 3.2 任务一 机器人数显电源设计任务
    • 3.3 任务二 机器人数显电源方案选择
    • 3.4 考核评价
    • 3.5 测试题二
  • 4 项目三 机器人数显电源稳压模块设计
    • 4.1 项目三简介
    • 4.2 任务一 变压电路设计
    • 4.3 任务二 整流电路设计
    • 4.4 任务三 滤波电路设计
    • 4.5 任务四 稳压电路设计
    • 4.6 任务五 保护电路设计
    • 4.7 任务六 电源总电路设计
    • 4.8 考核评价
    • 4.9 测试题三
  • 5 项目四 机器人数显电源显示模块设计
    • 5.1 项目四简介
    • 5.2 任务一 数字电路的系统设计
    • 5.3 任务二 ICL7107 数显模块电路设计
    • 5.4 任务三 ICL7135 数显模块电路设计
    • 5.5 考核评价
    • 5.6 测试题四
  • 6 项目五 机器人数显电源仿真实现
    • 6.1 项目五简介
    • 6.2 任务一 稳压电源模块电路图绘制
    • 6.3 任务二 稳压电源模块技术参数与功能测试
    • 6.4 任务三 数显模块电路图绘制
    • 6.5 任务四 数显模块技术参数与功能测试
    • 6.6 任务五 数显直流稳压电源仿真与分析
    • 6.7 考核评价
    • 6.8 测试题五
任务三 数显模块电路图绘制

（一）教学视频

（二）教学课件


（三）教学内容

按照项目四设计的机器人数显电源数显模块电路，利用仿真软件进行仿真测试，检验是否满足设计需求。因为Multisim仿真软件并未提供ICL7107和ICL7135等类型的AD转换芯片，所以本节内容将采用Proteus软件进行仿真。

（1）新建工程

1）打开设计环境

   在安装有Proteus 7.8的计算机上，双击桌面上的“    ”（ Proteus 7.8图标）或在单击“开始/程序/Proteus 7 Professional/ISIS 7Professional”,打开Proteus 7.8设计环境,界面如图5.19所示。

图5.19 Proteus 7.8设计环境界面

2）新建设计文件并保存

选择菜单File/New Design命令，弹出选择模板窗口，从中选择DEFAULT模板，单击“OK”，然后单击“保存”按钮，弹出“Save ISIS Design File”对话框。设置保存路径，更改文件名，如图5.20所示，然后单击“保存”按钮，完成新建设计文件的保存。

图5.20 Save ISIS Design File对话框

（2）放置电路元件

单击元器件选择器上的“P”按钮，弹出“Pick Devices”对话框，开始选择电路设计所需的元件。

1）添加模数转换器模块

在“Keywords”(关键字)文本框中输入“TC7107”,然后从“Results”列表中选择所需要的型号，此时在元器件预览窗口中分别显示出元器件的原理图符号和封装图，如图5.21所示。


图5.21 添加TC7107元件

单击“OK”按钮，界面自动跳到画图编辑窗口，双击鼠标，将元件添加到原理图中。如图5.22所示。

图5.22 放置元件到编辑窗口

双击元件符号，可弹出元件编辑窗口，在此可以对元件的“Component Reference”、“Component Value”等参数值进行修改。

在右侧可以勾选隐藏（Hidden）,使该参数不显示在图中。

单击“OK”，完成元件的编辑。如图5.23所示。

图5.23 元器件属性编辑

用鼠标右键单击TC7107元件，弹出如下图（图5.25）所示的快捷菜单。选择菜单中的选项可对元件进行移动（Drag Object）、旋转、编辑和删除等操作。

图5.25 右击鼠标元件弹出的快捷菜单

删除原理图上的元件符号方法还有以下三种：将鼠标放到元件上，用鼠标右键双击，可将其删除。用鼠标左键框选定元件，然后按下“Delete”键，可将其删除。用鼠标左键按住元件不放，同时按下“Delete”键，可将其删除。

2）添加数码管（LED）

打开“Pick Devices”对话框，在“Category”列表中选择“Optoelectronics”，在“Results”中选择“7SEG-COM-AN-GRN”（共阳极七段显示数码管，绿色光），如图5.26所示。单击“OK”按钮将元件放置在原理图中。

图5.26 选择数码管

3）添加电阻和电容

图5.27 “选择电阻

打开“Pick Devices”对话框，由于电阻元件的类型较多，可直接在“Keywords”文本框中输入“resistors 100k”， “Results”列表中则显示出各种功率的100k电阻，在列表中选择“100K 1/4W”电阻，点击“OK”放置元件。如图5.27所示。用同样的方法添加其他电阻到原理图编辑窗口。

按照上述方法，放置电容元件。在添加所有元器件操作过程中，每次点击“OK”按钮后，元件名称都会首先添加到左侧对象选择器中，如图5.28形成所选的元件列表，在列表中选择元件，然后将光标移动到原理图编辑区，在任意位置单击鼠标左键，即可出现一个随光标浮动的元器件原理图符号，移动光标到适当位置单击鼠标左键即可完成该元器件的放置。

图5.28 放置电容

所有元件添加完之后，经过调整位置及旋转等操作对元件进行调整和布局。如图5.29所示。

                   图5.29 调整后的电路元件布局

（4）电路连线

1）画总线

单击模型选择工具栏中的总线按钮，可在原理图中放置总线。画总线时第一次单击鼠标左键放置总线起点，拐点时再次单击鼠标左键，停止时双击鼠标左键。

2）放置一般导线

系统默认自动捕捉功能有效，只要将光标放置在要连线的元器件引脚附件，就会自动捕捉到引脚，单击鼠标左键就会自动生成连线。如图5.30所示。

图5.30 电源选择框图

（4）放置电源地（终端）

单击左侧小工具箱的终端按钮，则在对象选择器中显出各种终端，从中选择“POWER”终端，可在预览窗口看到电源的符号，如图5.31所示。用鼠标将电源符号放置到原理图中。


图5.31 电源属性编辑框图

在电源终端符号上双击鼠标左键，在弹出的“Edit Terminal Label”对话框内的“String”文本框中输入“VCC”,如图5.32所示。最后单击“OK”按钮完成电源终端的放置。用同样的方法放置“地”终端。

图5.32 电源属性编辑框图