數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電源2010-課設(shè).doc

目 錄1 選題背景211 指導(dǎo)思想212 方案論證213基本設(shè)計(jì)任務(wù)214 發(fā)揮設(shè)計(jì)任務(wù)315電路特點(diǎn)32 電路設(shè)計(jì)32.1 總體方框圖32.2 工作原理43 各主要電路及部件工作原理43.1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路43.2 NE5532 NE5534簡(jiǎn)要說(shuō)43.3 DAC0832簡(jiǎn)要說(shuō)明53.4 74LS192簡(jiǎn)要說(shuō)明64 原理總圖75 元器件清單76 調(diào)試過(guò)程76.1 通電前檢查76.2 數(shù)電部分調(diào)試86.3 模電部分87 小結(jié)88 設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見(jiàn)98.1 體會(huì)98.2 本方案特點(diǎn)及存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)9參考文獻(xiàn)10 正 文1 選題背景 數(shù)字化控制無(wú)疑是當(dāng)今人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便生活，其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè) ，但人們對(duì)它的要求也越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好、更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化，智能化方向發(fā)展。數(shù)控制流穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作性簡(jiǎn)便，電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，主要用于要求電源精度比較高的設(shè)別，或科研試驗(yàn)用電源，并且此設(shè)計(jì)，并沒(méi)有用到單片機(jī)，只用到了數(shù)字技術(shù)中的可逆計(jì)數(shù)器，D/A轉(zhuǎn)化器，譯碼顯示等電路，具有控制精度高，制作比較容易等優(yōu)點(diǎn)。11 指導(dǎo)思想 12 方案論證方案一：用兩片可逆計(jì)數(shù)器和D/A實(shí)現(xiàn)電壓預(yù)置和電壓步進(jìn)控制，使用各自轉(zhuǎn)換電壓后，經(jīng)過(guò)加法器相加；方案二：用一片可逆計(jì)數(shù)器和D/A實(shí)現(xiàn)電壓預(yù)置和電壓步進(jìn)控制，但需要用門(mén)電路對(duì)兩片可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)向兩位十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換；綜合考慮，雖然方案二只用了一片D/A芯片（D/A是本次設(shè)計(jì)最貴的芯片），但是如果使用門(mén)電路轉(zhuǎn)換，電路接線變得復(fù)雜，而且門(mén)電路芯片的價(jià)格加起來(lái)也不是很經(jīng)濟(jì)，所以我們采用了第二種方案。13基本設(shè)計(jì)任務(wù)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)（A）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。具體要求如下： （1） 輸出電壓：0-9.9V步進(jìn)可調(diào)，調(diào)整步距0.1V； （2） 輸出電壓值用LED數(shù)碼管顯示； （3） 電壓調(diào)整：由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓的步進(jìn)增減；提示：（1）（方案一）用可逆計(jì)數(shù)器和D/A實(shí)現(xiàn)電壓預(yù)置和電壓步進(jìn)控制，用線性穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)；（2）（方案二）用三端集成穩(wěn)壓塊實(shí)現(xiàn)可控電源；發(fā)揮部分：輸出電壓可在0-9.9V范圍任意預(yù)置。參考元器件：74HC190,DAC0832，三極管S8050/8550，3DD15等. 14 發(fā)揮設(shè)計(jì)任務(wù)輸出電壓可在09.9V范圍任意預(yù)置。15電路特點(diǎn)數(shù)控直流電源，既有數(shù)電的知識(shí)，又有模電知識(shí)。這個(gè)數(shù)控穩(wěn)壓電源實(shí)際上是用按鍵讓加減計(jì)數(shù)器變化來(lái)控制輸出電壓的大小。也就是用數(shù)電部分的數(shù)字量去控制模擬部分的輸出。我們用了兩片10位加減計(jì)數(shù)器74ls192,兩片數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832作為數(shù)字部分的控制。兩片計(jì)數(shù)器分別于兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，兩片計(jì)數(shù)器都是從09變化，一片作為個(gè)位控制，另一片作為十位控制，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器后輸出為電流量。再通過(guò)運(yùn)放轉(zhuǎn)換為電壓的形式輸出。一個(gè)運(yùn)放輸出接5K的電阻，另一個(gè)運(yùn)放接100k的電位器同時(shí)接到加法器上，加法器上的反饋電阻也用100K的電位器.再通過(guò)運(yùn)算放大器。就這樣轉(zhuǎn)化成了所需要的模擬量。又用數(shù)碼管作為顯示部分。數(shù)碼管上顯示輸出的量。實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制模擬量。2 電路設(shè)計(jì)2.1 總體方框圖按鍵計(jì)數(shù)器D/A轉(zhuǎn)換模電調(diào)整數(shù)碼顯示電壓輸出2.2 工作原理此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有五個(gè)部分，輸出電壓的調(diào)節(jié)時(shí)通過(guò)+、-兩鍵操作 ，步進(jìn)電壓精確到0.1V，控制可逆計(jì)數(shù)器分別作加、減計(jì)數(shù)，可逆計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)字輸出分兩路運(yùn)行：一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值；另一路進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路），數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓。3 各主要電路及部件工作原理3.1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路圖3-1如圖，由公式T=1.1RC （1-1） 得到單穩(wěn)態(tài)延遲時(shí)間為56ms左右，足夠進(jìn)行按鍵消除抖動(dòng)的作用3.2 NE5532 NE5534簡(jiǎn)要說(shuō)明圖3-2 圖3-3如圖3-2，圖3-3，為NE5534 NE5532的引腳圖，NE5532集成兩片運(yùn)算放大器，NE5534是可調(diào)零的運(yùn)算放大器，用它實(shí)現(xiàn)電流相電壓的轉(zhuǎn)換和個(gè)位十位電壓比例相加輸出結(jié)果的功能了，外接的電位器可以進(jìn)行精確度的調(diào)節(jié)。3.3 DAC0832簡(jiǎn)要說(shuō)明圖3-4DAC0832芯片主要功能引腳的名稱(chēng)和作用如下：d7d0：8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效；CS：片選信號(hào)，低電平有效；WR1，WR2：寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效；XFER：轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效；Rf：內(nèi)接反饋電阻，Rf=15K；IOUT1，IOUT2：輸出端，其中IOUT1和運(yùn)放反相輸入相連，IOUT2和運(yùn)放同相輸入端相連并接地；Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V+15V；Vref：參考電壓，范圍在-10V+10V；GND：接地端。DAC0832是一個(gè)8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為所需的模擬量，只要選取合適的參考電壓VREF，便可以將將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為需要的模擬量。3.4 74LS192簡(jiǎn)要說(shuō)明圖3-5如圖3-5，其功能引腳如下D0-D3 ：置數(shù)輸入Q0-Q3：計(jì)數(shù)輸出PL：置數(shù)MR：清零Tcu：加法輸入Tcd：減法輸入Vcc：電源電壓，Vcc的范圍為+5V+15V；GND：接地端。4 原理總圖圖3-65 元器件清單名稱(chēng)數(shù)量名稱(chēng)數(shù)量74LS1922電位器（100K）2DAC08322電解電容（100uF）2七段數(shù)碼管2普通電阻若干CD45112陶瓷電容2NE5534174HC041NE55322撥碼開(kāi)關(guān)1點(diǎn)觸開(kāi)關(guān)4NE5552表1-16 調(diào)試過(guò)程 6.1 通電前檢查電路安裝完畢后，用萬(wàn)用表短路檔檢查電路各部分接線正確，電源、元器件之間無(wú)短路，器件無(wú)接錯(cuò)現(xiàn)象。6.2 數(shù)電部分調(diào)試1.檢查線路是否正確，有沒(méi)有焊點(diǎn)連在一起，是否有虛焊，檢查無(wú)誤后，接通電源。測(cè)試主電源輸出電壓是否正確，檢測(cè)主控電路、顯示電路等的供電情況。2.檢測(cè)555輸出電壓是否正確，即3腳是否輸出高電平。3.檢測(cè)192輸出電壓是否正確，可以通過(guò)只一個(gè)數(shù)，看輸出電壓的高低情況。4.檢查清零（復(fù)位）和置數(shù)的正確性，如果一切都好，計(jì)數(shù)應(yīng)從00開(kāi)始，按“+” 數(shù)碼管可以加法計(jì)數(shù)顯示，按 “-” 數(shù)碼管可以減法計(jì)數(shù)顯示。隨時(shí)按下復(fù)位鍵可以迅速清零，調(diào)整撥碼開(kāi)關(guān)，選定自己需要的數(shù)字后按下置數(shù)鍵后即可顯示除指數(shù)結(jié)果。6.3 模電部分1.檢測(cè)DAC0832的供電電壓和參考電壓是否正確，即參考電壓應(yīng)該為8V。2.檢測(cè)NE5532和NE5534的供電情況，并測(cè)兩個(gè)輸入和輸出電壓是否正確。通電后置數(shù)到00，查看輸出電壓是否為零伏，在置數(shù)到99，觀察結(jié)果，根據(jù)電位器的設(shè)置先調(diào)至9V將十位調(diào)準(zhǔn)，再調(diào)至9.9V調(diào)整個(gè)位為0.9V，至此從00至99即可觀察結(jié)果了。7 小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)遇到了很多問(wèn)題，但是只要與隊(duì)友分工明確，密切合作，便可以達(dá)到事半功倍的效果課程設(shè)計(jì)完后，我體會(huì)到了一個(gè)人，無(wú)論他時(shí)多么優(yōu)秀，總是有他的局限性，很難把問(wèn)題的方方面面都考慮到，必須相互協(xié)作才能更好的解決問(wèn)題。要這次課程設(shè)計(jì)是我們第一次做 課程設(shè)計(jì)雖然耗費(fèi)了大量時(shí)間，但是學(xué)到的東西很多，總的來(lái)說(shuō)結(jié)果可以顯示出來(lái)，開(kāi)始由于對(duì)元件的不熟悉而浪費(fèi)了大量的時(shí)間，最后從查看芯片手冊(cè)和在網(wǎng)上查找元件的經(jīng)典使用電路對(duì)將要使用的元器件有了更深刻的理解，在焊接電路板時(shí)，由于害怕接線特別多，所以規(guī)劃了很長(zhǎng)時(shí)間，最后得益于此，省去了不少麻煩，為電路的檢查提供了方便，在調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)的問(wèn)題最多的是元器件本身除了問(wèn)題，而非接線問(wèn)題，于是芯片的交叉替換才讓我們解決了最終的問(wèn)題，讓結(jié)果可以正確的顯示出來(lái)了。8 設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見(jiàn)8.1 體會(huì)實(shí)踐出真知。這次課程設(shè)計(jì)深刻體會(huì)到“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行！”的道理。看是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，動(dòng)起手來(lái)總出問(wèn)題。很多時(shí)候，一看就會(huì)的問(wèn)題，動(dòng)起手來(lái)一作就錯(cuò)！咋一看計(jì)數(shù)功能再簡(jiǎn)單不過(guò)，我們做時(shí)出現(xiàn)了很多問(wèn)題，有以下幾點(diǎn)體會(huì)（1）在自己設(shè)計(jì)的同時(shí)，需要向周?chē)耐瑢W(xué)請(qǐng)教詢(xún)問(wèn)，可以解決很多問(wèn)題，雖然條條大路通羅馬，但是有時(shí)候同學(xué)的一句話可能讓自己茅塞頓開(kāi)；（2）在實(shí)踐之中才知道很多的理論知識(shí)掌握得并不熟練，經(jīng)常要翻書(shū)，明白了只有當(dāng)理論知識(shí)融于實(shí)踐的時(shí)候，自己的知識(shí)才會(huì)升華，否則將會(huì)是一潭死水，掌握的知識(shí)還是會(huì)忘掉（3）細(xì)節(jié)決定成敗，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，往往由于個(gè)別地方短路，或虛焊斷路而導(dǎo)致結(jié)果出不來(lái)，所以需要認(rèn)真分析現(xiàn)象，一步一步檢查便會(huì)檢查出來(lái)結(jié)果。8.2 本方案特點(diǎn)及存在的問(wèn)題和改進(jìn)意見(jiàn)本方案用到了很多芯片，可以置數(shù)，清零，沒(méi)有做PCB板，選用的電子元器件，精度不夠高，這樣噪聲比較大。對(duì)此，可以采用了以下改進(jìn)措施：（1）運(yùn)放全部采用NE5534，NE5534有調(diào)零端，這樣輸出可以更加精確，簡(jiǎn)化了線路，可以減少干擾。（2）采用RC消除抖動(dòng)可以節(jié)省成本部分，也可簡(jiǎn)化硬件電路。（3）采用穩(wěn)壓部分，用三端穩(wěn)壓或串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓讓結(jié)果更加精確。（4）十位數(shù)碼管讓小數(shù)點(diǎn)常亮，與