沈陽航空航天大學(xué) 數(shù)控電源課設(shè)報(bào)告

1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)（說明書）數(shù)控式電源的設(shè)計(jì)班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 長(zhǎng) 指 導(dǎo) 教 師 趙雪瑩 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 數(shù)控式電源的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)可控制的且具有LED顯示的可調(diào)電源，輸出電壓有3V、6V、9V24V及熄滅等九檔，其步進(jìn)值為3V。技術(shù)指標(biāo)如下：主要由直流電源的輸出電路，數(shù)控電壓選擇電路和數(shù)字顯示電路三部分組成。利用編譯碼電路及LED數(shù)碼管完成數(shù)字顯示功能，要求至少含有8個(gè)數(shù)字及熄滅等九個(gè)顯示狀態(tài)。 二、設(shè)計(jì)要求1在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)

2、指標(biāo)，通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1全新實(shí)用電路集粹編輯委員會(huì)著 . 全新實(shí)用電路集粹（下冊(cè)）.M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年 2.卿太全，李蕭，郭明瓊.常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用. M北京：人民郵電出版社，2006年五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)定表：序號(hào)評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績(jī)1設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設(shè)計(jì)結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律（15分）4設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文

3、獻(xiàn)充分（不少于5篇）（25分）5答辯（30分）總分最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定）指導(dǎo)教師簽字： 2015 年 7 月 19 日一、概述當(dāng)今社會(huì)一切都朝著簡(jiǎn)捷與方便發(fā)展，電源技術(shù)在服務(wù)于各行各業(yè)上發(fā)揮著重要作用。集成與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)控電源技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也也提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。數(shù)控電源的向前發(fā)展有著重大的意義，該技術(shù)可以使人類的工作、學(xué)習(xí)、生活以及科研帶來更大的便捷，讓人類社會(huì)可以更快的朝著數(shù)控化與智能化邁進(jìn)。本次模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的題目為數(shù)控式電源的設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)

4、計(jì)的目的為設(shè)計(jì)一個(gè)可控制的且具有LED顯示的可調(diào)電源，輸出電壓有3V、6V、9V24V及熄滅等九檔，其步進(jìn)值為3V。通過設(shè)計(jì)的過程來進(jìn)一步的了解與深化課本所學(xué)的穩(wěn)壓電源與邏輯電路的等相關(guān)的知識(shí)，從而達(dá)到學(xué)以致用的效果。二、方案論證設(shè)計(jì)一個(gè)可控制的且具有LED顯示的可調(diào)電源，輸出電壓有3V、6V、9V24V及熄滅等九檔，其步進(jìn)值為3V。 數(shù)字顯示電路數(shù)控電壓選擇電路直流穩(wěn)壓電源 圖1 數(shù)控式穩(wěn)壓電源原理圖 數(shù)控電壓選擇電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，直接利用八個(gè)等值電阻的串聯(lián)分壓即可，再利用八個(gè)開關(guān)來控制輸出電壓。數(shù)字選擇電路需要用到七端顯示譯碼器與七端數(shù)碼顯示器，這就需要我們將八個(gè)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行BCD碼的

5、編譯，然后根據(jù)邏輯關(guān)系將電路連接即可。3、 電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，本設(shè)計(jì)電路主要包括三大模塊，直流穩(wěn)壓電源，數(shù)控電壓選擇電路以及數(shù)字顯示電路。1.直流穩(wěn)壓電源直接使用24V直流電源即可 2. 數(shù)控電壓選擇電路 圖1 數(shù)控電壓選擇電路 該部分是將直流穩(wěn)壓電源輸出的24V電壓分成8個(gè)檔輸出即3V、6V、9V、12V、15V、18V、21V和24V。將八個(gè)分檔電壓進(jìn)行選擇輸出需要八個(gè)阻值大小相同的電阻和八個(gè)控制其輸出的開關(guān)。然后將八個(gè)電阻串聯(lián)，使每個(gè)電阻分得的電壓為3V，即步進(jìn)電壓為3V。然后再選擇合適的邏輯門聯(lián)成邏輯電路，使八個(gè)檔的輸出電壓可以實(shí)現(xiàn)選擇輸出。由此可得電路如圖1所示。從圖1中可以看出

6、選用八個(gè)阻值為150的電阻R1-R8和八個(gè)相同的開關(guān)J1-J8相連。八個(gè)電阻串聯(lián)，每個(gè)電壓分壓3V,電阻R8的另一端接地。這樣，R8的兩端電壓為3V，R7的兩端電壓為6V,以此類推。這樣使得J8控制R8兩端電壓，J7控制R8、R7兩端電壓，以此類推。最后對(duì)八個(gè)分檔電壓進(jìn)行BCD編碼。然后選擇合適的邏輯門，將八端輸出電壓按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連接。圖三電路中使用了兩個(gè)三輸入或非門74LS27，一個(gè)兩輸入或門74LS32，兩個(gè)非門74LS04。將3V、6V、9V、12V、15V、18V、21V和24V八檔電壓輸出通過邏輯電路翻譯成BCD碼如下表1所示。 表1 八檔電壓輸出值的編譯BCD碼真值表 編譯BC

7、D碼 3V000011 6V000110 9V001001 12V010010 15V010100 18V011000 21V100100 24V1001003、數(shù)字顯示電路 該部分選用兩個(gè)七段顯示譯碼器74LS48，和兩個(gè)七端數(shù)碼顯示器。該部分現(xiàn)在只需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片將邏輯電路的編譯碼通過該芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)字即所選擇的輸出電壓值，這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼管分別顯示了八個(gè)檔輸出電壓值的八個(gè)狀態(tài)。由于要求除了八個(gè)分壓檔輸出值的顯示還有一個(gè)全滅狀態(tài)，這里只需一個(gè)開關(guān)將芯片的使能端在高低電平之間轉(zhuǎn)換即可。這樣就實(shí)現(xiàn)了九種狀態(tài)。從圖2可以看到，電路選用7448七端顯示譯碼器，且LB與RBI同時(shí)連高電平，同時(shí)

8、對(duì)邏輯電路的編譯進(jìn)行譯碼，從而使數(shù)碼管分別顯示八個(gè)檔的不同輸出電壓值。而全滅狀態(tài)則采用J9改變7448的使能端RBO在高低點(diǎn)平之間的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)所要求的九種狀態(tài)。另外，數(shù)字顯示管一個(gè)數(shù)字可由7段筆劃組成，如果用發(fā)光二極管替代這7段筆劃，那就只需接通不同筆段中發(fā)光二極管的電源，便可以顯示數(shù)字了。例如數(shù)字2，用了a、b、g、e、d五個(gè)筆段；數(shù)字4，用了b、c、f、g四個(gè)筆段。圖2 數(shù)字顯示電路 4、 性能測(cè)試1、 數(shù)控選擇電壓的測(cè)試。 6V直流電源的測(cè)試如圖3。 測(cè)量直流電源結(jié)果如圖4所示。 圖3 6V直流電壓測(cè)試電路 圖4 6V直流電壓測(cè)試結(jié)果2、12V直流電源的測(cè)試電路如圖5。

9、12V直流電源的測(cè)試結(jié)果如圖6所示。 圖5 12V直流電壓測(cè)試電路 圖6 12V直流電壓測(cè)試結(jié)果3、18V直流電壓的測(cè)試電路如圖7。 18V直流電壓的測(cè)試結(jié)果如圖8所示。 圖7 18V直流電壓測(cè)試結(jié)果 圖8 18V直流電壓測(cè)試電路4、24V直流電源的測(cè)試電路如圖9所示。 24V直流電源的測(cè)試結(jié)果如圖10所示。 圖9 24V直流電壓測(cè)試電路 圖10 24V直流電壓測(cè)試電路 5、全滅狀態(tài)如圖11所示。 當(dāng)開關(guān)J9與地相連時(shí)，數(shù)碼顯示管將全滅。圖11 全滅狀態(tài)電路圖五、結(jié)論 可以看出，電路在各個(gè)電壓檔運(yùn)行得到的結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果的相符。精度比較高，而且通過開關(guān)J1至J8的開與關(guān)，在七端數(shù)碼顯示管上可以完

10、全正確的顯示3V至24V的顯示，基本上實(shí)現(xiàn)了課設(shè)所提出的要求，所以可以得出結(jié)論，該設(shè)計(jì)電路可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓以及正確顯示當(dāng)前輸出電壓值。還有一個(gè)重要的就是仿真軟件，這也是我們必須要學(xué)習(xí)的東西，對(duì)于每一個(gè)軟件的操作都有其技巧性，比如說快捷鍵，在此次設(shè)計(jì)中我開始的時(shí)候做的很慢，很多步驟都是重復(fù)的工作，浪費(fèi)了不少時(shí)間。元件的分布和擺放也是有一定的學(xué)問的，設(shè)計(jì)一個(gè)電路，我們不是只要實(shí)現(xiàn)了功能就可以了，如何使電路圖美觀、便于修改，節(jié)省時(shí)間，如何使其他人可以在短時(shí)間內(nèi)看得懂，這都是需要研究的。我意識(shí)到在以后的學(xué)習(xí)中，自己必須加強(qiáng)對(duì)新生事物的探索能力，要嘗試獨(dú)立完成一些基本學(xué)習(xí)內(nèi)容。要注重細(xì)節(jié),在不斷的學(xué)

11、習(xí)中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)態(tài)度,嚴(yán)格要求自己,認(rèn)真對(duì)待學(xué)習(xí)中遇到的問題。 參考文獻(xiàn) 1全新實(shí)用電路集粹編輯委員會(huì)著.全新實(shí)用電路集粹（下冊(cè)）.M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年2. 全新實(shí)用電路集萃叢書編輯委員會(huì)著.電源應(yīng)用電路集萃.M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年3. 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).（第4版）.M北京：高等教育出版社，1998年4. 李秀人.電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo).M北京：國防工業(yè)出版社，1998年 5. 卿太全，李蕭，郭明瓊.常用數(shù)字集成電路原理與應(yīng)用. M北京：人民郵電出版社，2006年6. 張輝.王魯云.數(shù)字電路分析與設(shè)計(jì)。M大連：大連理工大學(xué)出版社，2010 7. 王魯云，張輝.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教程。M大連：大連理工大學(xué)出版社，20108. 袁良范，馬幼鳴.簡(jiǎn)明電路分析。M北京：北京理工大學(xué)出版社，20119. 徐志軍 .數(shù)字電路技術(shù)實(shí)用手冊(cè)M電子工業(yè)出版社  2005年10. 張慶雙.實(shí)用電子電路200例