第一篇：工厂供电课程设计
工 厂 供 电 课 程 设 计
题
目：10KV变电站设计——二级负荷防雷接地保护 学 院： 电气工程学院 专业班级：
姓 名： 学 号： 指导老师：
摘要：
电力系统防雷是供配电工程的重要保护措施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人们生活。供配电系统的防雷保护应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的实际情况，采取切实可行的防雷方案，本文简要介绍供配电系统的防雷保护。
雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接 雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
关键词：架空线防雷保护、变电所（配电所）防雷保护、接地保护
目录
1、前言……………………………………………………………5 1.1 10kv变电所简介…………………………………………5 1.2 变压器简介………………………………………………5 1.2.1 变压器的工作原理……………………………5 1.2.2 变压器的分类…………………………………5 1.2.3 变压器故障类型………………………………6
2、电力负荷计算…………………………………………………6 2.1电力负荷计算的内容……………………………………6 2.2通过电力负荷计算的选择………………………………6
3、供电线路及变压器台数的选择………………………………6 3.1供电线路的选择…………………………………………6 3.2变压器台数的选择………………………………………6 3.2.1变压器台数选择的原则…………………………6 3.2.2变压器台数选择及原因…………………………6
4、变电所主接线的选择…………………………………………6 4．1几种接线方式的比较…………………………………6 4.1.1单母线接线………………………………………7
4.1.1.1单母线不分段接线……………………7 4.1.1.2单母线分段接线………………………7 4.1.2双母线接线………………………………………7 4.1.3桥形接线…………………………………………7
4.1.3.1内桥接线……………………………8 4.1.3.2外桥接线……………………………8 4.2 主接线的选择及原因…………………………………8
5、继电保护装置……………………………………………………8
6、变压器的保护……………………………………………………8 6.1瓦斯保护…………………………………………………9 6.1.1轻瓦斯保护…………………………………………9 6.1.2重瓦斯保护…………………………………………9 6.2电流速断保护……………………………………………9 6.3过电流保护………………………………………………9 6.4过负荷保护………………………………………………9
7、防雷与接地保护…………………………………………………9 7.1变电所的防雷保护………………………………………9 7.1.1变电所遭受雷击的来源及解法…………………10 7.1.2变电所装设避雷针的原则………………………10 7.1.3避雷针与电气设备之间防雷最小距离的确定…10 7.1.4 装设避雷针的有关规定…………………………11 7.2、电力线路的防雷保护…………………………………12 7.2.1 输电线路的防雷保护……………………………12 7.2.2 配电线路的防雷保护……………………………13 7.2.3 电力电缆线路的防雷保护………………………14 7.3、电气设备与电子设备的防雷保护……………………15 7.3.1变电所设备的防雷与接地……………………15 7.3.2.计算机、通讯等自动化设备的防雷接地……17 7.4、防雷的管理措施……………………………………18
7.4.1 加强线路的维护……………………………18 7.4.2 抓线路管理的源头…………………………18 结束语……………………………………………………………19 主接线图…………………………………………………………21
1、前言
本次课程设计是继《工厂供电》课程之后一个重要的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为今后解决实际问题及毕业设计打下坚实的基础。同时也加强实践意识，培养迅速把理论知识运用于实践的能力。
我们组本次设计的题目是《10kv-变电380/220v-配电-二级防雷接地保护》，根据 防雷设备计算防雷范围，以及地点地理情况结合实际对二级电路进行防雷接地保护。1.1 10KV变电所简介
变电所作为整个电网中的一个节点，在电网中担负着接收电能、变换电压、分配电能的任务。在电网统一指挥和协调下，电网各节点具体实施和保障电网的安全、稳定、可靠运行。本次设计的变电所为降压变电所，将10KV送给电力用户。1.2 变压器简介
1.2.1 变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯。在电气设备和无线电话中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。1.2.2 变压器的分类
变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全封闭变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉 变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变压器、实验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器。本次设计我们组采用防雷变压器。
1.2.3 变压器故障类型
变压器是工厂供电系统中最重要的电气设备。它的故障将对供电的可靠性和正常运行带来严重的影响。在实际应用中需对变压器进行保护。变压器故障可发生在油箱内和油箱外。油箱内的故障包括相间短路、匝间短路以及铁心烧损等。油箱外的故障主要是套管和引出线上发生短路以及变压器外部短路引起的过电流等。变压器的不正常运行状态主要为过负荷和油面降低。
2、电力负荷计算
由于多数设备通常是在小于额定容量的条件下运行，并且是有间歇运行的，所以实际由电源取得的功率要比全厂安装的设备额定功率小，所以需要进行电力负荷的计算。2.1电力负荷计算的内容 电力负荷计算主要包括：
（1）求计算负荷。目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和电气设备的型号。
（2）算出尖峰电流。用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件。
（3）算出平均负荷。用来计算全厂电能需要量、电能损失和选择无功补偿装置等。2.2通过电力负荷计算的选择
因为是10kv变电站，属于是将10kv变380/220v。所以选择1000KVA及以下型号。
3、供电线路及变压器台数的选择
3.1供电线路的选择
因为设计要求的是三级负荷，由于三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，故可采用单回路供电方式。
3.2变压器台数的选择
变压器台数的选择应根据地区供电条件、工厂负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑决定。
3.2.1变压器台数选择的原则
（1）为保证供电可靠，在变电所中一般应装设两台主变压器，如只有一个电源进线，或变电所可由低压侧电力网去的备用电源时，可装设一台主变压器。
（2）当工厂绝大部分负荷属于三级负荷且少量一、二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装设一台主变压器。
3.2.2变压器台数选择及原因
因为是三级负荷，可采用单回路供电，为了节约及经济考虑，选择一台主变压器。
4、变压器主接线的选择
4．1几种接线方式的比较
4.1.1单母线接线 4.1.1.1单母线不分段接线
单母线不分段接线可用于对供电要求不高的三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户供电。
4.1.1.2单母线分段接线
单母线分段接线适合在有两回路进线电源的线路中，可提高供电的可靠性。
4.1.2双母线接线
双母线接线两母线互为备用，停电时间断，方便检修。4.1.3桥形接线 4.1.3.1内桥接线
内桥接线的跨桥靠近变压器侧，省掉变压器回路的断路器，当任一回路故障时，其他回路可正常工作。
4.1.3.2外桥接线
外桥接线的跨桥靠近线路侧，对变压器回路的操作非常方便。4.2 主接线的选择及原因
因为是三级负荷且选择两台变压器运行，所以选择单母线分段的接线方式。
5、继电保护装置
本次设计中使用的继电保护装置及开关主要有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器、高压开关柜、重合器和分段器以及电流互感器和电压互感器等。
6、变压器保护 6.1瓦斯保护
当变压器油箱内部发生故障时，短路电流所产生的电弧或内部某些部件发热，都会使变压器油或绝缘材料分解并产生挥发性气体。该气体比油轻，装设瓦斯保护继电器构成瓦斯保护。
6.2电流速断保护
在变压器的电源侧装设电流速断保护，作为变压器电源侧线圈和电源套管及引出线故障的主要保护。其中电流互感器装在电源侧。电源侧为中性点直接接地系统时，保护采用完全星形接线方式；电源侧为中性点不接地或经消弧线圈接地系统时，则采用两相不完全星形接线。
6.3过电流保护
过电流保护的电流互感器装设在电源侧，可以保护变压器。其中电流互感器和继电器通常采用三相星形接线方式。
6.4过负荷保护
过负荷保护只装设在一相上用一只电流继电器。为了防止短路时过负荷或在外部短路时发出不必要的信号，需装设一只延时闭合的时间继电器，其动作时限应大于过电流保护动作时限1至2个时限级差。过负荷与过电流保护合用一组电流互感器。它只装设在有运行人员监视的变压器上。过负荷保护动作只发出信号，运行人员接到信号后可进行处理。
7、防雷与接地保护 7.1、变电所的防雷保护
7.1.1 变电所遭受雷击的来源及解决方法
(1)雷击的来源。一是雷直击于变电所的设备上；二是架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所。
(2)变电所对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电所进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。
(3)架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，是导致变电所雷害的主要原因，若不采取防护措施，势必造成变电所电气设备绝缘损坏，引发事故。在变电所内装设避雷器的目的在于限制入侵雷电波的幅值，使电气设备的过电压不致于超过其冲击耐压值。而变电所的进线段上装设保护段的主要目的，在于限制流经避雷器的雷电流幅值及入侵雷电波的陡度。
7.1.2 变电所装设避雷针的原则
所有被保护设备均应处于避雷针(线)的保护范围之内，以免遭受雷击。当雷击避雷针时，避雷针对地面的电位可能很高，如它们与被 保护电气设备之间的绝缘距离不够，就有可能在避雷针遭受雷击后，使避雷针与被保护设备之间发生放电现象，这种现象叫反击。此时避 雷针仍能将雷电波的高电位加至被保护的电气设备上，造成事故。不 发生反击事故的避雷针与电气设备之间的距离称为避雷针与电气设 备之间防雷最小距离。
7.1.3 避雷针与电气设备之间防雷最小距离的确定
雷击避雷针时，雷电流流经避雷针及其接地装置，为了防止避雷 针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故，空气 间隙必须大于最小安全净距。
为了防止避雷针接地装置与被保护设备或构架之间在土壤中的 间隙被击穿而造成反击事故，空气间隙必须大于最小安全净距。
7.1.4 装设避雷针的有关规定
对于 35kV 及以下的变电所，因其绝缘水平较低，必须装设独立的避雷针，并满足不发生反击的要求。
对于 110kV 以上的变电所，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的构架上，因而雷击避雷 针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。装设避雷针的配电 构架，应装设辅助接地装置，该接地装置与变电所接地网的连接点，距主变压器的接地装置与变电所的接地网的连接点的电气距离不应 小于 15m。其作用是使雷击避雷器时，在避雷器接地装置上产生的高 电位，沿接地网向变压器接地点传播的过程中逐渐衰减，使侵入的雷 电波在达到变压器接地点时，不会造成变压器的反击事故。由于变压 器的绝缘较弱，同时变压器又是变电所的重要设备，故不应在变压器 的门型构架上装设避雷针。
由于变电所的配电装置至变电所出线的第一杆塔之间的距离可 能比较大，如允许将杆塔上的避雷线引至变电所的构架上，这段导线 将受到保护，比用避雷针保护经济。由于避雷线两端的分流作用，当 雷击时，要比避雷针引起的电位升高小一些。因此，110kV 及以上的 配电装置，可将线路避雷线引接至出线门型构架上，但土壤电阻 率大 于 1000Ω·m 的地区，应装设集中接地装置。对于 35～60kV 配电装 置，土壤电阻率不大于 500Ω·m 的地区，允许将线路的避雷线引接 至出线门型构架上，但应装设集中接地装置。当土壤电阻率大于 500 Ω·m 时，避雷线应终止于线路终端杆塔，进变电所一档线路保护可 用避雷针保护。
7.2、电力线路的防雷保护
7.2.1 输电线路的防雷保护
输电线路的防雷，应根据线路的电压等级、负荷性质和系统运行 方式，并结合当地地区雷电活动的强弱、地形地貌特点及土壤电阻率 高低等情况，通过技术经济比较，采用合理的防雷方式。
(1)35kV 线路不宜全线架设避雷线，一般在变电所的进线段架设 1～2km 的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线，或者安 装线路金属氧化物避雷器。
(2)110kV 线路应全线架设避雷线，山区应采用双避雷线；但在 年平均雷暴日数不超过 15 日或运行经验证明雷电活动轻微的地区，可不架设避雷线。
(3)220kV 线路应全线架设避雷线，同时应采用双避雷线。对于 架设避雷线的线路，应注意杆塔上避雷线对边导线的保护角，一般采 用 20°～30°保护角，同时做好杆塔的接地。根据土壤电阻率的不 同，杆塔的工频接地电阻，不宜大于表 1 所列数值。
对于 35kV 线路装设的金属氧化物避雷器的技术参数，一般应满 足以下条件： ① 持续运行电压(有效值)不小于 40.8kV；
② 额定电压(有效值)不小于 51kV；
③ 直流 1mA 参考电压不小于 73kV(范围在 73～74kV 之间)；
④ 标准放电电流 5kA 等级下残压(峰值)不大于： 雷电冲击 134kV、操作冲击 114kV、陡波冲击 154kV。
⑤ 2000μs 方波电流(峰值)200A。
⑥ 对绝缘配置，根据线路污秽 等级要求确定。
7.2.2 配电线路的防雷保护
与输电线路一样，配电线路的防雷也可采用避雷线或者避雷器，对于不同电压等级和不同线路采取的措施也不一样。
(1)10kV 裸导线线路。对于 10kV 裸导线线路，原则上可以采用 避雷线进行防雷保护，但由于成本高，施工不方便，目前基本上都不 采用避雷线，而是在一些雷电活动频繁的线段安装避雷器，同时按照 要求做好杆塔的接地。
(2)10kV 绝缘线线路。由于近几年城网改造，北京地区城镇线路 基本上都换成了交联聚乙烯架空绝缘线，但其防雷措施与原来的裸导 线线路的防雷措施并没有变化，致使发生了数十起雷击绝缘线断线事 故。对于架空绝缘线目前可采取以下防雷措施：
①安装避雷线，此种 方法避雷效果最好，但可行性和难度大，成本高
②提高线路绝缘子 耐压水平，将 10kV 绝缘子换为防雷绝缘子，将大大提高防雷水平。③在多雷区或者按照一定档距安装线路避雷器，减少雷击断线事故。
④延长闪烁路径，导致电弧容易熄灭，局部增加绝缘强度，如在导线 与绝缘子相连处加强绝缘，以及采用长闪烁路径避雷器等。
⑤局部剥离绝缘导线，使之局部成为裸导线，从而电弧能在剥离部分滑动，而 不是固定在某一点烧蚀，同时也可为以后施工提供一个挂地线点。
(3)低压配电线路。低压线路应从变压器出口处安装低压避雷器 或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻不应大于 4Ω。中性点直接接地的低压电力网中的中性线应在电源点接地。低压配电 线路，在干线和分支线终端处应重复接地，每年重复接地装置的接地 电阻应不大于 10Ω，对于较长的线路，重复接地应不少于 3 处。特 别是为防止雷电波沿低压配电线路侵入用户，对于接户线上的绝缘子 铁角应接地，接地电阻应小于 30Ω，这一点对于我们进行的一户一 表改造工作尤其应引起重视。
7.2.3 电力电缆线路的防雷保护
电力电缆由于其本身结构特点和与其他电气设施连接的要求，根据不同电压等级采取不同的防雷方法。对于 35kV 及以下电压等级的电力电缆，基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。对于 110kV 及以上的高压电缆，当电 缆线路遭受雷电冲击电压作用时，在金属护套的不接地端或交*互连 处会出现过电压，可能会使护层绝缘发生击穿，应采取以下保 护方案 之一：
①电缆金属护套一端互连接地，另一端接保护器。②电缆金属 护套交*互连，保护器 Y0 接线。③电缆金属护套交*互连，保护器 Y 接线或 Δ 接线。④电缆金属护套一端互连接地加均压线。⑤电缆金属护套一端互连接地加回流线。
7.3、电气设备与电子设备的防雷保护
7.3.1变电所设备的防雷与接地
变电所设备的防雷离不开建筑物的防雷，按照最新的国家强制性标准 GB50054－95，对建筑物与设备的防雷接地应采用等电位连接，而不是传统上分别做独立的接地网。所谓等电位连接，就是把建筑物 本身和其内外各种导电物用导体(电气上)焊接起来，以保证等电位。由于雷电流峰值非常大，流经之处都立即升至很高的电位(相对于大 地而言)，因此对于附近尚处在大地电位的电气、电子设备和人产生 旁侧闪烁，容易引起设备和人身事故。所以等电位连接是防雷的关键 措施这一。
(1)所内建筑物的防雷
建筑物本身的防雷装置是建筑物内电气设备及系统防雷的第一 道屏障，建筑物本身的防雷性能直接影响到内部的电气设备的防雷，因此首先必须重视建筑物本体的防雷。
现代建筑物防雷主要由顶部避雷带、网状接闪器、建筑物的梁、柱、楼板和四周墙体内的主钢筋作引下线，利用地下钢筋混凝土基础作为接地体。在建筑物设计和施工时就要考虑到作为网状接闪器、引下线和接地体的钢筋网络之间的电气连接，使之成为较理想的“法拉 第笼”式避雷器。防雷网与建筑物钢筋混凝土相结合，已成为国内外 公认的经济可*的防雷方式，因此在设计、施工时都应预留从各层楼 板、梁、柱内钢筋焊出接头，以便与室内外接地线相连。
(2)室外设备的防雷
为了防止直击雷，室外可根据需要，安装一支或多支避雷针，计 算其保护范围，以达到保护室外所有设备要求为原则。同时对于室外 架构母线和变压器中性点应加装避雷器保护，室外做一接地网，所有 设备的接地引下线都与该接地体焊接，以保证等电位。
为了防止雷击产生过电压，各种设备的绝缘水平应能满足电压对 该设备的绝缘要求，我们在设备定货和出厂试验时应严格把关，按照 规程要求确保设备绝缘耐压水平，以防雷害击穿。这种防雷结构有很 多优点：
①可避免“绕击”；
②能起“法拉第笼”的屏蔽作用，可大大削 弱雷电电磁脉冲的侵入；
③因建筑物各层的梁、柱、楼板、墙体的钢 筋和金属管线等导电体在电气上已连成一体，做到几乎处处电位相等，从而保证了设备的安全；
④“笼”式避雷装置的引下线是由为数众多的 钢筋组成，大大分 散了雷电流，并削弱了建筑物内信息设备所受到的 脉冲电磁场冲击幅值；
⑤接地体是分布在地下四周的钢筋混凝土基础，可形成均匀分布的均压网，与大地接触面广，接地电阻低且又稳定。
(3)室内设备的防雷
室内各种金属屏、柜外皮均应与底座槽钢可*焊接或用螺栓连接，保证接触良好，同时槽钢应与电缆沟道内的电缆支架用镀锌扁钢焊接 起来，形成一个整体，与室外接地网形成一个完整的大接地网。
7.3.2.计算机、通讯等自动化设备的防雷接地
大楼内计算机等电子设备的第一道保护屏障，由于通讯电台必须 通过信号电缆与通讯塔上天线相连，因此对于通讯电缆外皮必须做好 接地(多点重复接地)，并与大楼的接地网连接起来形成等电位，同时 可以加装避雷器。对于通讯电台应加串口保护器如 SD25－V24／24，其它电子设备的通讯接口都应加装相应的串口保护器，其实就是各种 小防雷器(OBO、PHOENIX 都有相应接口的保护器)，这里就不再一一 列举。对于大楼内的电子设备，最重要的就是将各个独立的接地网连 接成一个共用接地系统，其它如分开、独立、专用等接地方案都是不 妥的，在工程中也没有实际意义。对于所有大楼内的电气、电子设备，应该逐级采取防雷保护措施，首先做好大楼和电源的防雷接地，然后在机房和各设备端口安装相应的避雷器，才能真正防止雷电波的侵入 和反击。7.4、防雷的管理措施
防雷的技术措施固然重要，但也不能忽视防雷的管理措施，加强 管理才能确保防雷的各项技术措施正常发挥作用。
7.4.1 加强线路的维护
根据季节的变化，保证线路走廊有足够的安全间隙。对大跨越、多雷区等特殊地区要按照《 架空送电线路运行规程》做好维护工作。建立输电线路数据库，详实记录输电线路的各项参数的历史变 化规律，同时将每年的测量数据与历史数据进行比对，找出变化的规律和趋势,有针对性的采取措施。
7.4.2 抓线路管理的源头
运行单位要提前参与线路规划、涉及和建设，新建线路应要求运行单位参与方案的制定和审查，工程建设的管理，从源头上确保 各项技术措施的落实。线路遭受雷击既然是不可预测，不可避免的，但雷电活动是小概率事件，随机性强，要做好送电线路的防雷工作，就必须抓住其关键点，制定有针对的性防雷措施，提高高压送电线路的耐雷水平，尽量减少雷害的发生，将雷害带来的损失降低到最低限度。
结束语
通过这次课程设计，让我学到了很多东西，使我明白了配电系统的防雷与接地应从工程设计阶段就认真加以考虑，根据各地的实际情况，采取切实可行的防雷方案，选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备，同时真正按照等电位的原则，做好符合要求的共用接地 网，综合考虑防雷与接地，只有这样我们的线路和设备才能避免遭受雷击的危害。同时也发现了自己的很多不足，无论是对知识的理解还是实践能力以及理论联系实际的能力还急需提高。在这个过程中，我也曾经因为错误失落过，也曾经因为小有成绩而热情高涨。正如生活一样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次的极简单的课程设计，可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们为我们社会所付出多少心血啊！所以，今后我一定要努力学习，争取早日能为社会做出应有的贡献！主接线图：
第二篇：工厂供电课程设计
景德镇陶瓷大学 工厂供电课程设计
题目两室一厅供配电
姓名 罗宁 学号 114040200127 班级 14自动化1班 院系 机械电子工程
114040200127 供电技术的发展
电能是重要的能源资源，在当今社会中发挥着至关重要的作用，尤其是随着自动化、机械化水平的快速发展，对电能的需求量不断的增加，同时对供电的安全性、灵活性、经济性、可靠性以及电能质量提出了更高的要求。工厂供电工程指的是供应工厂内所需电能的工程，虽然电能在工厂成本中占据的比重相对较小，但是电能对实现生产自动化、提高生产效率、降低工人劳动强度、降低生产成本等方面具有非常重要的作用。
传统电能质量问题一般关注系统的稳态情况下是否供电可靠，随着电子信息技术的飞速发展，先进技术使用日益广泛，供电系统故障或电能质量恶化很可能带来极为严重的影响。对于敏感的电力电子设备或信息设备来说，即使几个周期的供电中断，或电压跌落都将影响这些设备的正常工作，造成巨大的经济损失。以计算机技术和功率半导体制造技术为基础和先导，开关器件功率处理能力和切换速度有了明显提高。电能质量、节约用电、安全用电是当前最突出的用户电力问题，近年来为了解决这些问题，用户配电系统测试评估、电能质量调节、电能转换和固态开关等用户电力技术，得到了广泛应用和快速发展。
114040200127 方案设计
设计家庭电路需要考虑的东西有很多，其中，最重要的是考虑安全。做任何事情都要考虑安全，在保证安全的前提下，才能去设计一个合理的家庭电路。
布置室内照明要满足一定的要求：保证照度均匀，尽量减少眩光和暗影，力求经济合理，满足局部要求。
卧室：布置3支线路，包括电源线，照明线，空调线。床头柜的上方预留电源线口，采用多孔插线板开关。
厨房：布置2支线路，包括电源线，照明线。微波炉，电饭煲，消毒柜和冰箱的电源插座也要预留。
阳台：布置2支线路，包括电源线，照明线。
卫生间：布置2支线路，包括电源线，照明线。电热水器和洗衣机的电源插座要预留。
客厅：布置4支线路，包括电源线，照明线，电视线，电话线。至少要留5个电源线口。
114040200127 原理图
114040200127 家庭总线图
114040200127 计算负荷
供电设计常采用的电力负荷计算方法有：需用系数法、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等。需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小，且用电设备数量较多的用电设备组，因此，这种计算方法采用最广泛。二项系数法主要适用于各用电设备容量相差大的场合，如机械加工企业、煤矿井下综合机械化采煤工作面等。利用系数法以平均负荷作为计算的依据，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系，这种计算方法目前积累的实用数据不多，且计算步骤较繁琐，故工程应用较少。单位产品电耗法常用于方案设计。需用系数法
用电设备组的计算负荷，是指用电设备级从供电系统中取用的半小时最大负荷,假设用电设备组的设备容量为，它指用电设备组所有设备(不含备用设备)的额定容量之和。由于用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不可能都同时满负荷，同时设备本身存在有功率损耗，因此，用电设备组的有功计算负荷应为：
其中，为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比；为设备的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比：η为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时的输出功率与取用功率之比；为配电线的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。令/η=，称为需要系数（1）单组设备计算负荷
当分组后同一组中设备台数>3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即：
式中
ΣPN —— 总设备功率，单位kW Kd ——需用系数
——计算有功功率，单位为kW ——计算无功功率，单位kvar
——计算视在功率，单位kVA
——功率因数角的正切值
——电气设备额定电压，单位kV ——计算电流，单位A 当每组电气设备台数3时，考虑其同时使用率非常高，将需用系数取为1，其余计算与上式公式相同
（2）多组设备的计算负荷
当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因此其计算负荷为：
式中
——有功同时系数，对于配电干线所供范围的计算负荷，取值范围一
114040200127 般都在0.8～0.9；对于变电站总计算负荷，取值范围一般在0.85～1 ——无功同时系数，对于配电干线所供范围的计算负荷,取值范围一般都在0.93～0.97；对于变电站总计算负荷，取值范围一般在0.95～1 二项式法
（1）二项式系数
二项式系数认为计算负荷由两部分组成，一部分是由所有设备运行时产生的平均负荷，另一部分是由于大型设备的投入产生的负荷cpx，x为容量最大设备的台数
其中，b，c称为二项式系数。二项式系数也是通过统计得到的
（2）负荷计算的二项式法 用二项式法进行负荷计算时的步骤与需用系数法相同，是用二项式系数时计算公式如下：
1)单组用电设备组中设备台数≥3台时的计算负荷为：
2)多组用电设备组的计算负荷为：
式中 j——用电设备组序号，j=1，2，3„..，m cpx——各组中该部分最大值
114040200127 估算电流
最终电路的电流应与其过电流保护器的额定值相同。设有多个最终电路的电路，其总电流并不按每个回路的电流相加来计算，而是采用容许参差额(表7)乘以总电流需求量来决定。
现在来分析一下实例中的计算方法。
(1)照明：照明供电点应假定以所连接的负荷为需求量，而每一灯座最少为 100瓦特。照明的计算方法采用的是需要系数法，取得系数为0.66。0.66×0.45A×6=1.78A。
(2)空调机：计算方法类似于二项式法。客厅空调机满载电流的100％＋2个睡房空调机满载电流的40％。对于空调机等大负荷设备，其同时开及同时达到满载电流的可能性不大。合乎实际12A＋2×0.4×5A=16A。
(3)插座的最终电路：由于客厅及卧室、厨房2回路同时达到满负荷的可能性不大，因此采用最大电路电流需求量的100％＋其余每一电路电流需求量的40％来计算，30A＋0.4×30A= 42A。
114040200127 导线选择方法及计算
计算方法
家庭用电（220V）的总功率除以电压算出电流得出安培。即：5000W÷220=22.5A，将电流再除以铜导线每平方毫米的载流量按6A-8A/平方毫米考虑即得出要选择的导线大小。即：22.5A÷6=3.7mm2 或22.5A÷8=2.8mm2。参照下表选择。（2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。或 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A。）
家庭用电（380V）的总功率除以电压算出电流得出安培。即：5000W÷380=13.2A，将电流再除以铜导线每平方毫米的载流量按6A-8A/平方毫米考虑即得出要选择的导线大小。即：13.2A÷=2.2mm2 或22.5A÷8=1.7mm2参照下表选择。（1平方毫米铜电源线的安全载流量－－17A。1.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－21A。2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。）注意选择要留有余量并考虑以后发展。
导线选择
1平方毫米铜电源线的安全载流量－－17A。
1.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－21A。
2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。
4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A。
6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A。
10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。
16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A。
25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。
单相负荷按每千瓦4.5A（COS&=1），计算出电流后再选导线，（算同一时间使用的最大功率即可）。
断路器选择
漏电断路器的安装接线应按产品使用说明书规定的要求进行，主要注意以下几点：
114040200127 １、产品接线端子上标有电源侧和负载侧的，必须按规定接线，不能反接。
２、漏电断路器只能使用在电源中性线接地的系统中，对变压器中性线与地绝缘的系统不起保护作用。在接线时，不能将漏电断路器输出端的中性线重复接地，否则漏电断路器将发生误动作。
３、单极两线和三极四线（四极）的漏电断路器产品上标有Ｎ极和Ｌ极，接线时应将电源的中性线接在漏电断路器的Ｎ极上，火线接在Ｌ极上。
４、漏电断路器在第一次通电时，应通过操作漏电断路器上的“试验按钮”，模拟检查发生漏电时能否正常动作，在确认动作正常后，方可投入使用。以后在使用过程中，应定期（厂方推荐每１个月１次）操作试验按钮，检查漏电断路器的保护功能是否正常。
设计小结
此次家庭供配电课程设计，使我更加扎实的掌握了有关工厂供电方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但通过思考，终于找出了原因所在，也暴露出
114040200127 了前期我在这方面的知识欠缺。在课程设计过程中，发现错误，改正。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一路向前，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！
第三篇：数电课程设计
数电课程设计
一、课程性质
数字电路与逻辑设计课程实训是同学们进入电子设计领域的入门课程之一，认真仔细完成本次课程的设计内容可为今后复杂电路的设计和制作打下良好的基础。
二、设计要求
1、根据附录所示的相关内容，自选其一，进行制作；
2、使用热转印法进行制作，在制作PCB时将学号印刷在bottom层；
3、设计作品不局限于附录所示内容，如果自己有设计项目，可以自行购买器件并完成设计和制作；
4、需使用仿真软件进行功能仿真后，再进行PCB的设计和制作；
5、课程结束后，须提交设计报告1份、电路仿真文件1份、PCB设计文件1份和最后设计成品板1份。
三、器件说明
1、核心器件为NE555芯片，学院提供1块，如有损坏，自行购买；
2、学院可提供人均1份的热转印纸和单面覆铜板，超出部分，自行购买；
3、其他小型器件如电阻、电容等，自行解决。
附录：555电路运用大全
利用555时基集成电路的基础电路可以设计、开发出许多电子小实验与科技制作。下面介绍几种，供大家参考。
1．触摸延时“小灯”
图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。
图5-43
2．触摸延时音乐门铃
图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。
图5-44
3．手控行车红绿灯指示器模型
图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
图5-45
4．可自动控制的行车红绿灯指示器模型 图5-46是它的电路图，只将上图的手控改为磁控，再加上延时电路，就可以将上述模型改为路灯自动控制。先制作一个街道模型和指示灯架，将干簧管设在指示灯前方的道路模型的下方。在一辆模型汽车的底部粘一块磁铁。当汽车行过干簧管上方时，电路导通，红灯变为绿灯，汽车继续向前行驶，由于延时电路作用，使绿灯亮一段时间，保证汽车驶过路口。需要注意的是根据汽车模型的速度，调整干簧管的位置和电路延时的时间。
图5-46
5．灯塔模型
先用硬纸做一个灯塔模型。图5-47是它的电路图，它只取闪光电路的一部分——一个绿发光二极管作为塔灯。最后调整好闪烁时间。
图5-47
6．夜间打灯光靶
图5-48是它的电路图，它与闪光电路相比，集成电路的脚①是单独与负极连接，而电容与R5却是经过干簧管与负极连接。先按图14做一个一碰便可以翻倒的靶牌。在靶子的底部固定一块磁铁，将电路中的干簧管固定在与磁铁相对应的支架底板上。绿色发光二极管放置在靶心位置上，红色发光二极管诱因在支架的底部。游艺时，将靶牌放在暗处，干簧管在磁场作用下导通，两个发光二极管相互闪光，绿色发光二极管指示靶心。当靶子被击倒后，虽然干簧管失去了磁场的作用电路断开，但这时电路并未全部不通，红色发光二极管不会常亮，表示击中靶子。如果把靶牌放到运动的车模上，打靶更加紧张有趣。
图5-48
7．发报练习器
图5-49是它的电路图，它是在音响电路中接入按键代替电键使用，做成一个发报练习器的，音调高低可自己选定。也可以自己做一个电键。
图5-49
国际莫尔斯码字符如下：
如果将自己一方的电键的两根导线接在另一个同学电路中，同时把对方同学的电键两根导线接在自己电路中，那么这俩人之间就可以互相发报传送信息了。
8．一种平时不耗电的磁控报警器
图5-50是它的电路图，它是在音响电路中接入干簧管，再将干簧管放入两块相吸引的磁铁之间，这时，干簧管并不闭合，电路不导通。当移动一块磁铁后干簧管立即闭合，电路导通报警。制作时先把干簧管安放在门窗的木框上，同时把一块磁铁固定在干簧管的上方，把另一块磁铁安放在门窗对着干簧管处的下方，注意一定要使这两块磁铁相吸，这时干簧管不导通，喇叭不发出音响。一旦门窗打开，干簧管被上方磁铁吸引闭合，电路导通，发出音响报警。
9．断线报警器
在电路图5-51中的A、B两点是用一根细的导线连接（图中的弧线），当人或动物碰断导线时便会发声报警，发光二极管发光。
10．雨水报警器
图5-52是它的电路图，它是在音响电路中从两个电阻之间引出一个探头改为雨水报警器的。用覆铜板照图5-53做一个探头，接到音响电路中，当雨水滴在探头上，使电路导通，便会发出音响。这个报警器还可以作为各种遇水报警装置。
11．高低水位报警器
水能导电，也就有电阻存在。图5-54就是利用电阻值的不同，发出不同音调制作成高低水位报警器，它与雨水报警器中的探头不同。用导线按照图5-55做成水位探头，接到电路中去。当水位低时，A与B导通，因有可调电阻，阻值较大发出低音；当水位升高A与C也导通，这时A与C电阻阻值因为没有可调电阻远远小于A与B的电阻值，因此电流通过A与C，报警器便发出高音。
按这个思路还可以做成高低音门铃、多路报警器等。
12．手控模仿鸟鸣实验
图5-56是它的电路图，它与音响器不同的是没有电容，并将电容处断开。先将音响器调响后，拆去电容，用两个手指捏住导线的两个端头，这时喇叭发出高的音调。随着手指捏住松紧程度不同，喇叭发出时高时低、时响时断、如同鸟叫一般的声音。调整可调电阻阻值，会发出不同音调，模仿鸟鸣和其他音响。
图5-56
13．节拍器
图5-57是它的电路图，它是将闪光电路中接上喇叭，做成既有灯光又有音响的节拍器，只是声音较低。调整电阻阻值和电解电容可以得到不同的节拍。
如果去掉发光二极管，将节拍器调整到好似下雨的嘀嘀声，还可以作为催眠器，响一夜用电量很少。
图5-57
14．见光发亮的光控“灯”
这个光控“灯”是见光发亮。图5-58是它的电路图，与前面介绍的光控“灯”控制相反，因此，只要把原电路中光敏电阻和可调电阻调一下位置就可以了。在实验中不要忘记可调电阻的调整。
如果在电路中拆去发光二极管和电阻，接6伏继电器，再由继电器控制灯就可达到实用装置的目的。
图5-58
15．见光响音乐
早上阳光照进屋内，它就播放出音乐。图5-59是它的电路图，它是在见光就亮的光控“灯”中，去掉发光二极管，改接音乐片和扬声器而成。制作时可以根据自己所希望的亮度，慢慢调整可调电阻值。该装置还可以以市场销售的小型激光指示器为光源枪，将光敏电阻安放在靶心处，找一个不透光的圆筒套在光敏电阻上，遮挡外部光线对它的干扰，调整可调电阻值，做成光电打靶器。
图5-59
16．黑暗光控报警器
图5-60是它的电路图，它是在黑暗控制“灯”亮电路中接上音乐片电路，制作时根据所需的暗度下调整可调电阻值到发出音乐响声。
该装置还可以与小型激光指示器或其他光线配合，做成报警器，如在圈养的动物外围，将小型激光指示器远距离照射光敏电阻，当有动物外逃时，挡住激光束，便会报警。或者将脚③与计算器中的连加相接，用来对传送带上的物品个数进行计算，或者用于通道显示有人、动物通过等。
图5-60
17．书写光亮测试器
图5-61是它的电路图，它是在黑暗控制“灯”亮的电路中再加上一个发光二极管，就可以改装为光线亮度测试器。反复调整可调电阻值，使它在符合书写光照条件下，绿色发光二极管发光，而光照一暗时红色发光二极管发光，以提醒人们注意。
图5-61
18．干湿测量器 图5-62是它的电路图，用钢丝照图做两个探头连在电路中，使用时，将它的两个探头插入花盆或其他物体中，反复调整可调电阻值，使它在湿润时绿色发光二极管亮，干燥时红色发光二极管亮，以示区别。
图5-62
19．延时开的小“灯”
图5-63是它的电路图，它是将延时关电路中的电阻和电容交换位置，便可成为延时开的电路。按下按键，发光二极管由亮转灭，当手指离开按键后，会发现过一会儿发光二极管才亮。
图5-63
20．水沸报警器
先将热敏电阻放入一个直径为8毫米左右、长100毫米的铜管或不锈钢管内，引出导线，用树脂封好，不能进水。图5-64是它的电路图。实验时插入开水中，要慢慢调整可调电阻的阻值，使它到100℃时音响报警，低于这个温度时没有音响报警。
图5-64
像以上介绍的利用基础电路扩展的电子制作还可以举出许多例子，只要大家多动脑筋，发挥创造性，就可以充分利用这套器件中磁控、光控和温控的作用，再制作出各种适应它们的外围作品。
第四篇：数电课程设计
数字电子技术课程设计题选
（注：标注“易”的题目得分75以下，标注“中”的题目得分85以下，标注“中→难”的题目完成基本要求为“中”，完成提高要求为“难”。使用中小规模器件进行设计。）
1、电子万年历（中）
以“日”作为基准时间信号，设计可计年、月、日的电子万年历。（1）计时结果用8只LED七段数码显示器稳定显示
（2）计年的规则是从0000至9999，计月的规则是从1至12，计日的规则是从1至30，用数码显示器的小数点区别显示的时基单位（3）具有手动校年、月、日功能。
2、彩灯控制器（中→难）基本要求：
(1)设计一个十盏彩灯的控制电路，要求彩灯具有单向流水效果
（2）彩灯的流向可以变化。可以正向流水，也可以逆向流水。彩灯流动的方向为手动控制 提高要求：
（3）彩灯流动的方向也可以自动控制，自动控制往返变换时间为5s（4）彩灯可以间歇流动，10s间歇一次，间歇时间1s。
3、电子密码锁（易）
(1)用电子器件设计制作一个密码锁，使之在输入正确的代码时开锁。(2)在锁的控制电路中设一个可以修改的4位代码，当输入的代码和控制电路的代码一致是锁打开。
(3)用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁
(4)如5s内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态，并发报警信号。
4、数字式跑表（中→难）
设计一个以0.01s为基准计时信号的实用数字式跑表。
基本要求;（1）跑表计时显示范围0~99min59.99s（2）具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时功能，操作按键（或开关）不超过2个
（3）时钟源误差不超过0.01s 提高要求
（4）显示最大值可达23h59min59.99s，有整点、半点提醒功能（5）有定时功能（6）有倒计时功能
5、四路抢答器（难）
设计一个四组参赛的智力竞赛抢答器 基本要求：
（1）当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。
（2）电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示。
（3）具有计分功能。每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分
（4）在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。提高要求：
（5）答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。
6、汽车尾灯控制电路（中）
（1）用6只小灯泡模拟6只汽车尾灯，左侧3只，右侧3只。用4个开关分别模拟脚踏制动器，停车信号，左转弯控制和右转弯控制。
（2）当汽车正常直行时，6个尾灯全灭，当临时刹车（脚踏制动器）时，6个尾灯闪烁。
（3）当汽车左转时，左侧的尾灯按照000-001-010-100-000的顺序循环点亮，每灯点亮0.5s，而右侧的3个灯全灭。当右转时相同。
7、脉冲按键电话按键显示器（中→难）基本要求：
（1）设计一个具有八位显示的电话按键显示器；（2）能准确反映按键数字； 提高要求：
（3）显示器显示从低位向高位前移，逐位显示，最低位为当前输入位；（4）重按键时，能首先清除显示；
（5）摘下话机后才能拨号有效，挂机后熄灭显示。
8、电子脉搏计设计（难）
(1)实现在15S内测量1min的脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于±4次/min。
9、射击自动报靶器（中）
（1）用11个开关信号模拟环数取样信号，分别表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10）环，其中0表示没射中，每次射击完毕后立刻显示环数
（2）每个人可以射击5次，5次后射击次数自动清零，表示此人不能再射击（3）自动统计累计环数并显示（4）自动统计中靶次数并显示。
10、电子拔河游戏机（易）
（1）设计一个模拟拔河游戏比赛的逻辑电路。
（2）电路使用15个发光二极管，开机后只有在拔河绳子中间的发光二极管亮。（3）比赛双方各持一个按钮，快速不断地按动按钮，产生脉冲，谁按得快，发光的二极管就向谁的方向移动，每按一次，发光二极管移动一位。
（4）亮的发光二极管移到任一方的终点时，该方就获胜，此后双方的按钮都应无作用，状态保持，只有当栽判按动复位后，在拔河绳子中间的发光二极管重新亮。
（5）用七段数码管显示双方的获胜盘数。
11、篮球比赛电子记分牌（中）
设计一个符合篮球比赛规则的记分系统。（1）有得1分、2分和3分的情况，电路要具有加、减分及显示的功能。（2）有倒计时时钟显示，在“暂停时间到”和“比赛时间到”时，发出声光提示。
（3）有比赛规则规定的其他计时、记分要求。
12、乒乓球比赛游戏机（中→难）
设计一个甲、乙双方参赛，裁判参与的乒乓球比赛游戏模拟机。基本要求：
（1）用8个发光二极管排成一条直线，以中点为界，两边各代表参赛双方的位置，其中点亮的发光二极管代表“乒乓球”的当前位置，点亮的发光二极管依次由左向右或由右向左移动。
（2）当球运动到某方的最后一位时，参赛者应立即按下自己一方的按钮，即表示击球，若击中，则“球”向相反方向运动，若未击中，则对方得1分。（3）设置自动计分电路，双方各用二位数码管来显示计分，每局11分。到达11分时产生报警信号。提高要求：
（4）一方得分时，电路自动响铃3s，这期间发球无效，等铃声停止后方能继续比赛。
（5）设置局数显示，5局结束后有声响提示比赛结束。
13、出租车自动计费器（中）
（1）设计制作一个自动计费器，具有行车里程计费，等候时间计费及起价等三部分。三项计费总和为客户用车的总费用，通过数码自动显示。用4位数码管显示总的金额，最大值为99.99元。
（2）行车里程单价（0.××元/公里）、等候时间（0.××元/10分钟）、起价（×.00元）均能通过BCD码拨盘输入。
（3）在车辆启动和停止时发出音响信号，以提请顾客注意。
参考资料
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社 [2]孙梅生，李美莺，徐振英.电子技术基础课程设计[M].北京：高等教育出版社
[3]梁宗善.电子技术基础课程设计[M].武汉：华中理工大学出版社 [4]张玉璞，李庆常.电子技术课程设计[M].北京：北京理工大学出版社 [5]谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社
课程设计说明书与图纸要求
设计说明书内容要求：
⑴．写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
⑵．画出框图中的各部分电路，对各部分电路的工作原理应作出说明。
⑶．画出整个设计电路的原理电路图，并简要地说明电路的工作原理。
⑷．图用计算机绘制，设计报告文字通顺，清晰，原理要表达清楚。
⑸.用仿真软件对电路图进行仿真（仿真软件可用EWB、Multisim10.0或PROTEL Se），说明仿真过程中如何对电路进行调整，对仿真结果加以描述（仿真中没有的元件用近似元件代替）。
⑹．具体格式见本节第二部分。
⑺．评分依据：①设计思路，②单元电路正确与否，③整体电路是否完整，④电路原
理说明是否基本正确，⑤报告是否清晰，格式是否规范⑥有无仿真及对仿真过程、仿真结果的必要描述，⑦答辩过程中回答问题是否基本正确。⑻.答疑时间：周四下午3：00～4：30。地点: 主楼二楼电工实验室 ⑼．（第四周周五）下午5点前交报告。
评分标准
课程设计满分为100分，由三项构成：1.设计说明书老师给分占450%；2.答辩情况老师给分占45%；3.同学互评占10%。如有抄袭者该次设计为0分。
答辩安排：每个同学现场给老师演示仿真程序，而后老师提问。
设计说明书格式
设计说明书不少于3500字，用A4纸打印装订成册。具体格式如下：
附件：设计说明书格式
设计说明书用A4纸打印装订成册。
第五篇：数电课程设计
数字电子课程设计
班级：电气002 学号：10110081 姓名：齐西潮
原理图方式设计二进制全加器
一：设计目的
1.通过设计一个二进制全加器和十进制全加器，掌握组合逻辑电路设计的方法。2.初步了解Quartus Ⅱ采用原理图方式进行设计的流程。
3.初步掌握FPGA开发的流程以及基本的设计方法、基本的仿真分析方法。二：设计原理
在数字系统中，经常需要进行算术运算，逻辑操作及数字大小的比较等操作，实现这些运算功能的电路是加法器。加法器是一种组合逻辑电路，主要功能是实现二进制数的算数加法运算。
在设计全加器之前先要考虑半加器，半加器完成两个一位二进制相加，而考虑由低位来的进位,半加器的表达式为：Sn=AnBn+AnBn= An⊕Bn
Cn= AnBn ；
全加器是带有进位的二进制加法器，全加器的逻辑表达式：Sn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1
Cn=AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1+AnBnCn-1 三：设计内容
应用软件QuartusⅡ设计原理图并对所设计图进行仿真。四：设计步骤
（一）二进制全加器的设计步骤 1．打开Quartus Ⅱ,选菜单File→New,在弹出的New对话框中选择Device Design Files页的原理图文件编输入项Block Diagram/Schematic File。2.在原理图编辑窗口设计一个全加器
编好图后保存文件名取为b_adder.bdf.3．将设计项目设计成可调用的元件
为了构成全加器的顶成设计，必须将以上设计的半加器b_adder.bdf设置成可调用的元件，方法是选择菜单 File→Create/Update Symbol Files for Current File项，即可将当前文件b_adder.bdf变成一个元件符号存盘，以待在高层设计中调用。
4.设计全加器顶层文件。
为了建立全加器的顶层文件，必须打开一个原理图编辑窗口，方法同前，即再次选择菜单File→New，→Block Diagram/Schematic File。在弹出的图中Project下调出b_adder文件，同时按照图连接好全加器。以q_adder命名将此全加器设计存在同一路径F:addera文件夹中。下面是以链接好的全加器电路
保存文件。5.创建工程
选择File下拉菜单中的New Project Wizard，新建一个工程。点击图中的next进入工作目录。
6.对设计文件进行编译。在Processing菜单下，点击Start Compilation命令，开始编译。编译结束后点击 确定 按钮。
7.仿真
在File下拉菜单中选择New，选取对话框中的Other File下的Veetor Waveform File，点击OK，打开一个空的波形编辑器窗口。加入输入输出端口，在波形编辑器窗口的左边端口名列表区双击，在弹出的菜单中选择Node Finder,出现Node finder 窗口后，在Filer列表中选择Pins:all,点击List,在Node Finder 窗口中出现的所有的信号名称中点》按钮，再点击OK。制定输入端口的 逻辑电平变化，最后保存该仿真波形文件，文件名与工程名相同。再点击Edit→End Time ,在弹出的窗口中的 time 值改为100.0 单位是us,点击OK，完成设置。点击右上角的蓝色箭头开始仿真。波形如下
原理图方式设计频率计
一．设计原理
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。含有时钟使能的2位十进制计数器电路设计原理如图2-1所示，频率计的核心元件之一是含有时钟使能及进位扩展输出的十进制计数器。所以在这里拟使用一个双十进制计数74390和其它一些辅助元件来完成。图中74390连接成两个独立的十进制计数器，待测频率信号clk通过一个与门进入74390的第1个计数器的时钟输入端1CLKA，与门的另一端由计数使能信号enb控制：当enb=‘1’时允许计数；enb=‘0’是禁止计数。计数器1到4位输出q[3]、q[2]、q[1]和q[0]并成总线表达方式即q[3..]，由图左下角的OUTPUT输出端向外输出计数值，同时由一个4输入与门和两个反相器构成进位信号进入第2个计数器的时钟输入端2CLKA。第2个计数器的4位计数输出是q[7]、q[6]、q[5]和q[4]，总线输出信号是q[7..4]。这两个计数器的总的进位信号，即可用于扩展输出的进位信号由一个6输入与门和两个反相器产生，由cout输出。clr是计数器的清零信号。
二：设计一个2位十进制的计数器 1.绘制原理图。2.进行全程编译，方法如二进制加法器的方法。3.仿真
步骤和二进制加法器流程相同外还要注意，在输出总线设置上先选中q[3]、q[2]、q[1]、q[0],右键弹出选择Grouping→Group,name改为q3..0,按此方法设置好q[7]、q[6]、q[5]、q[4],在Grouping→Group,name中改名为q7..4。输入clk时钟信号，clr，enb,信号，然后点击仿真按钮开始仿真，其结果如下
十进制计数器的设计完成。三：时序控制电路设计
仿真波形图：
四 : 频率计顶层电路设计
仿真波形：
五.实验心得
频率计是在已经能比较熟练使用Quartus II软件的基础上进行设计，仿真的。操作熟练程度确实较以前有了较大提高。掌握了在出错时如何通过error提示进行错误的修改以及使用一些快捷键快速的打开、建立新文件。本次设计中，收获颇多，它培养了我们独立思考、独立解决问题的能力，同时，对于同组之间的合作，也是十分重要的，只有共同努力，才能收获到最美的果实。在设计中遇到过问题，也解决过问题，有过成功，也有过失败。我们应该记住成功，但我们更加不能忘记失败，只有一次次地总结经验和教训，我们才能不断进步。
总结
过这次数电课程设计实验学习了如何使用Quartus II软件，了解了其主要功能并且知道如何进行一些简单的仿真，使以往抽象的知识形象化，增强了对所学知识的理解和巩固，会对我以后的学习起到极大的帮助作用。
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