武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书
课程设计任务书
学生姓名： 专业班级：
指导老师： 工作单位：
题目：篮球定时30秒电路设计和模拟信号运算电路的设计
初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求） 1、 技术要求：
设计篮球30秒定时电路，要求可以由人触发，定时30秒钟之后发出报警声或者发出告警信号，要求定时时间可以进行调节。
设计一种模拟信号运算电路，具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。 2、 主要任务：
（一）设计方案
（1） 按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2） 以74ls192为主，设计一种定时电路（实现方案）；以集成电路运算放大器LF353
为主，设计一种模拟信号运算电路（实现方案）；
（3） 依据设计方案，进行预答辩；
（二）实现方案
（4） 根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图； （5） 查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6） 在面包板上组装电路；
（7） 自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8） 撰写设计说明书，进行答辩。 3、 撰写课程设计说明书：
封面（包括题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期），任务书，目录（自动生成），正文（包括1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；4、调试过程及结论；5、心得体会；6、参考文献），成绩评定表
时间安排：
课程设计时间：18周－20周
18周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 19、20周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或负责老师）签名： 年 月 日
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武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书
目录
1 技术指标 ..................................................................................................... 3 2 设计方案及其比较 ...................................................................................... 3
2.1
模拟电路方案 ............................................................................................................... 3
2.1.1 方案一 .................................................................................................................... 3 2.1.2 方案二 .................................................................................................................... 5 2.2
数字电路方案 ............................................................................................................... 6 2.2.1方案一....................................................................................................................... 6 2.2.2方案二....................................................................................................................... 9 2.2.3方案比较 ..................................................................................................................10
3 实现方案 ..................................................................................................... 10
3.1 模拟电路方案 .....................................................................................................................10 3.2 数字电路方案 .....................................................................................................................12
4 调试过程及结论 .......................................................................................... 14 5 心得体会 ..................................................................................................... 16 6 参考文献 ..................................................................................................... 17
2
武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书
篮球定时30秒电路设计和模拟信号运算
电路的设计
1 技术指标
（1）要求可以由人触发的篮球30秒定时电路，定时30秒钟之后发出报警声或者发出告警信号，并且要求定时时间可以进行调节。
（2）设计一种模拟信号运算电路，具体包括加法运算电路和减法运算电路，要求能够实现两路可调模拟信号的加法运算和减法运算。
2 设计方案及其比较
2.1 模拟电路方案
2.1.1 方案一
任意比例系数的加减法运算电路。主要由LF353集成运算放大器和电阻组成。
uI11 uI12
... uI1n uI21 uI22
u-
uo
u+
...
图1 任意比例系数的加减法器运算电路的电路图
3
uI2m
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如图，该运算电路可以完成任意比例系数的加减法运算。其中加运算输入信号为uI21、 uI22、… uI2m,共m个；减法输入信号为uI11 uI12 uI1n，共n个；输出信号为uo；输入端电阻为R11、R12、… R1n、R21、R22、… R2m；反馈电阻为RF；平衡电阻为RP；附加电阻为R’。运放输入端电阻平衡，使共模输出为零，同时补偿运放输入平均偏置电流及其漂移影响。其平衡条件为：
1R11?1R12?1R1n?1R'?1RF?1R21?1R22?1R2mu?Rp1R2m?1Rp
①。
由理想运放的虚断条件，在其同相输入端可列出关系式：
uI21?u?R21经整理得：
?uI22?u?R22?...?uI2m?u?R2m11R22?1R12?uI21R21uI11R11?uI22R22uI12R12?...?uI2mR2m??(R21???1Rp1RF)u?②
同理，在运放的反相输入端可列出关系式：
??...?uI1nR1nuoRF?(1R11?1R1n?)u?③
由虚短条件u+=u-以及①②③式可得：
uo?(?(RFR11RFR21uI21?RFR11RFR22uI22?...?RFR11RFR2muI2m)④。
uI11?uI12?...?uI1n)④式说明电路分别把同相输入端和反相输入端的信号按比例相加，然后进行相减的运算。 将平衡条件式①变形可得：
4
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(RFR21?RFR22??...?RFR1nRFR2m⑤
)?(RFR11?RFR12?...?RFR1n)
?1?RFR'跟据⑤式以及输入信号比例系数加减结果的范围可以对电路进行简化。
2.1.2 方案二
输入系数全为1的加减法运算电路，主要由LF353运算放大器和电阻构成。 ⑴反相加法器
图中各电阻阻值相等，由虚短条件可知u+=u-=0，
??uoRF由虚断条件，可列出
uI1R1?uI2R2?...?uInRn，各电阻阻值相等，
可得输出
uo??(uI1?uI2?...?uIn)
uI1 uI2 uIn
u-
u+
uo
图2 反相加法器的电路图
5
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