課程設(shè)計(jì)報(bào)告直流穩(wěn)壓電源(012v連續(xù)可調(diào))

1、長(zhǎng) 安 大 學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題名稱(chēng)：簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源班 級(jí)：姓 名：吳昌軍指導(dǎo)教師：楚巖日 期：2011-1-3前 言電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。數(shù)字式穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源電路相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)。目前，數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域。 本文將介紹一種數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源，要求輸出電壓量程12V，0V+12V連續(xù)可調(diào)；輸出電壓可數(shù)字顯示，顯示精度優(yōu)于0.1%；輸出電流400mA。其中，發(fā)揮部分為：電壓調(diào)節(jié)方式為：以0.1V為步進(jìn)加或減；通過(guò)按鍵對(duì)可調(diào)電壓輸出一路進(jìn)行預(yù)置數(shù)，0V12

2、V的任意一整數(shù)電壓值可作為預(yù)置數(shù)。作為第一次課程設(shè)計(jì)，整個(gè)資料搜集與工作過(guò)程有待提高。第一步用一天時(shí)間重點(diǎn)溫習(xí)模電課本中穩(wěn)壓電源部分，對(duì)直流穩(wěn)壓電壓的原理，結(jié)構(gòu)框圖，變壓、整流濾波、穩(wěn)壓三大部分有了初步了解。第二步結(jié)合任務(wù)書(shū)的基本要求，用兩天時(shí)間查找搜集相關(guān)書(shū)籍與網(wǎng)絡(luò)資料，在茫茫書(shū)海中找到核心資料，先確定總體方案為數(shù)控方式，再模塊方案選擇與論證，確立變壓、單相橋式整流電容濾波、兩路穩(wěn)壓輸出、數(shù)控與數(shù)顯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。畫(huà)出整個(gè)電路草圖。第三步，學(xué)習(xí)multisim軟件的電路原理圖畫(huà)法與電路仿真。在該軟件的學(xué)習(xí)與使用的過(guò)程中遇到一些大大小小的問(wèn)題。比如安裝程序，熟悉各種工具的使用，元器件的查找，仿真起

3、初難以出結(jié)果等等。原理圖和仿真完成后，第三步則撰寫(xiě)報(bào)告。整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程，不僅使我們更扎實(shí)的學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程、學(xué)會(huì)仿真軟件multisin；而且將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，一定程度的鍛煉了我們的動(dòng)手和電子設(shè)計(jì)能力，資料搜集能力，也達(dá)到了一種將知識(shí)活學(xué)活用的目的。 目 錄1 設(shè)計(jì)要求42整體設(shè)計(jì)方案52.1 設(shè)計(jì)思路52.2 總體方案論證與選擇53 單元方案的選擇與論證73.1 整流電路模塊73.2 濾波電路模塊104 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)144.1 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電路144.2A/D轉(zhuǎn)化電路154.3 數(shù)字顯示電路165 multisim的仿真與調(diào)試216總結(jié)267鳴謝268 元器件明細(xì)表及參考

4、文獻(xiàn)269 收獲體會(huì)27簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源 摘要：本文設(shè)計(jì)的是量程為12V且在012V可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，其最大輸出電流為500mA，并具有數(shù)字顯示電壓功能。并且利用A/D轉(zhuǎn)化，將輸出的連續(xù)電壓信號(hào)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制。另外核心部分為：采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制，通過(guò)加減鍵實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器和譯碼-驅(qū)動(dòng)器，最終將電壓值顯示到數(shù)碼管組上。該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.電壓、電流指標(biāo)精度高.調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：整流，穩(wěn)壓，數(shù)控，可調(diào)。 Abstract: This article is designed to scale for the 12V and a

5、djustable at 0 12V DC power supply, the maximum output current of 500mA, and has a digital display voltage function. And use A / D conversion, the output voltage signal into a discrete continuous digital signal to control the output voltage. In addition to the core: a digital circuit output voltage

6、control, achieved through the addition and subtraction key count plus or minus count. At the same time through the counter and decoding - the drive will eventually be displayed on the digital voltage value on the group. The regulated power supply with stable performance. structure is simple. voltage

7、, current indicators of accuracy. easy adjustment. Keywords: rectifier, regulator, NC, adjustable.1 設(shè)計(jì)要求主要技術(shù)指標(biāo)與要求1. 輸出電壓12V；2. 輸出電流400mA；3. 輸出電壓數(shù)字顯示，顯示精度優(yōu)于0.1。4. 輸出電壓在012V之間連續(xù)可調(diào)。發(fā)揮部分：電壓調(diào)節(jié)方式為：以0.1V為步進(jìn)加或減；2整體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，其基本原理框圖如圖1所示。（1）首先選用合適的電源變壓器將電網(wǎng)電壓降到所需要的交流電源。（2）降壓后的交流電

8、壓，通過(guò)整流電路整流變成單項(xiàng)脈動(dòng)直流電壓。直流脈動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑的、脈動(dòng)小的直流電壓，即濾除交流成分，保留直流成分，濾波電路一般有電容組成，其作用是把脈動(dòng)直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。（3）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的作用適當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能是輸出直流電壓不受影響而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路 圖1直流穩(wěn)壓電源基本原理框圖 2.2總體方案論證與選擇 該系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)主要在可調(diào)電壓輸出部分，其要求是輸出電壓從0V開(kāi)始連續(xù)可調(diào)。因此，以下主要對(duì)三種方案進(jìn)行論證與選擇。方案1： 晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路。交流電壓經(jīng)整流濾波后

9、,得到平滑的直流電壓,作為穩(wěn)壓電路的輸入電源從UI輸入。同時(shí)運(yùn)用了比較放大電路,它的核心是調(diào)整管,輸出電壓的穩(wěn)定是管的壓降相應(yīng)改變,使輸出電壓保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路整流電路變壓器變壓輸出電壓比較反饋取樣電壓 圖2. 1方案1的框圖方案2：采用三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器電路。它采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍寬，此穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓是1.25V，而要求電壓從0V起連續(xù)可調(diào)，因此需要設(shè)計(jì)電壓補(bǔ)償電路才可實(shí)現(xiàn)輸出。電壓補(bǔ)償電路可調(diào)式集成穩(wěn)壓器整流濾波電路輸出電壓 圖2. 2 方案2的框圖方案3：此方案的控制部分采用單片機(jī)，輸出部分不再采用調(diào)整管或穩(wěn)壓方式，二十載D/A轉(zhuǎn)換之后，經(jīng)

10、過(guò)問(wèn)低昂的功率放大得到輸出電壓。采用單片機(jī)編程，一定程度上增加了系統(tǒng)的靈活性。該電源穩(wěn)定性好、精度高，且能夠輸出可調(diào)的直流電壓，其性能由于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，此方案框圖如圖2.3所示。顯示鍵盤(pán)鍵盤(pán)顯示接口RAM單 片 機(jī)A/DROMD/A功放 圖2.3 方案3的框圖分析：方案二雖然有三端集成穩(wěn)壓器，但是需要引入一個(gè)直流源來(lái)抵消其基準(zhǔn)電壓；方案三電路比較復(fù)雜，成本較高，適用于要求較高的場(chǎng)合。在實(shí)際中，多為對(duì)電路要求不太高的情況，故采用第一種設(shè)計(jì)方案。3單元電路的方案選擇與論證3.1整流電路模塊該模塊主要利用二極管的單向?qū)щ娦越M成整流電路，將交流電壓變換為單方向脈動(dòng)電壓。實(shí)現(xiàn)方法主要有以下三種

11、。方案一：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐?（a）電路圖 U2 U0 Ud （b）波形圖圖1單相半波整流電路 在變壓器次級(jí)電壓u2為正的半個(gè)周期內(nèi)（如圖1（a）中所示上正下負(fù)），二極管導(dǎo)通，在RL上得到一個(gè)極性為上正下負(fù)的電壓；而在u2為負(fù)的半個(gè)周期內(nèi)，二極管反向偏置，電流基本上等于0。所以在負(fù)載上的電壓的極性是單方向的（如圖1（b）所示）。正半周內(nèi)Uo=U2，Ud=0；負(fù)半周內(nèi)Uo=0。Ud=U2。由此可見(jiàn)，由于二極管的單向?qū)щ娮饔?，把變壓器次?jí)的交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓，達(dá)到了整流的目的。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元件少，但也有明顯的缺點(diǎn)：輸出電壓脈動(dòng)大，直流成分比較低；變壓器有半個(gè)周期不導(dǎo)電，利用率低；

12、變壓器含有直流部分，容易飽和。只能用于輸出功率較小，負(fù)載要求不高的場(chǎng)合。方案二：?jiǎn)蜗嗳ㄕ?(a)電路圖U2IoUoO tOtOt (b)波形圖 圖2全波整流電路全波是利用具有中心抽頭的變壓器與兩個(gè)二極管配合，使兩個(gè)二極管在正、負(fù)半周輪流導(dǎo)電，而且二者流過(guò)RL的電流保持同一方向，從而使正、負(fù)半周在負(fù)載上均有輸出電壓。電路如圖2（a）所示。正半周內(nèi)D1導(dǎo)通，D2截止，在負(fù)載RL上得到的電壓極性為上正下負(fù)；負(fù)半周內(nèi)，D1截止，D2導(dǎo)通，在負(fù)載上得到的電壓仍為上正下負(fù)，與正半周相同。全波整流波形如圖2（b）。全波整流的輸出電壓時(shí)半波整流的兩倍，輸出波形的脈動(dòng)成分比半波整流時(shí)有所下降。全波整流電路在

13、負(fù)半周時(shí)二極管承受的反向電壓較高，其最大值等于，且電路中每個(gè)線圈只有一半時(shí)間通過(guò)電流，所以變壓器利用率不高。方案三：?jiǎn)蜗鄻蚴秸鲉蜗鄻蚴秸麟娐啡鐖D3（a）。由圖可見(jiàn)，U2正半周時(shí)D1、D4導(dǎo)通，D3、D2截止，在負(fù)載電阻RL上形成上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓；而在U2負(fù)半周時(shí)，D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下負(fù)的脈動(dòng)電壓。如果忽略二極管內(nèi)阻，有UoU2。橋式整流電路波形如圖3（b）所示。正負(fù)半周均有電流流過(guò)負(fù)載，而且電路方向是一致的，因而輸出電壓的直流成分提高，脈動(dòng)成分降低。單相橋式整流電路主要參數(shù)：輸出直流電壓,脈動(dòng)系數(shù)S，二極管正向平均電流I,二極管最大反向峰值電壓U。橋式整流

14、電路解決了單相整流電路存在的缺點(diǎn)，用一次級(jí)線圈的變壓器，達(dá)到了全波整流的目的。因此選用方案三單相橋式整流。(a) 電路圖 U2 Io Uo O 0 0 (b)波形圖 圖3單相橋式整流電路3.2濾波電路模塊 該模塊實(shí)現(xiàn)降低輸出電壓的脈動(dòng)成分，盡量保留直流成分的功能。利用電容和電感的濾波作用達(dá)到降低交流保留直流成分的目的。方案一：電容濾波(a) 電路圖 (b) 濾波后輸出的波形 圖4單相橋式整流電容濾波電路如圖4所示為單相橋式整流電容濾波電路。利用電容的儲(chǔ)能特性，使波形平滑，提高直流分量，減小輸出波紋，其輸出波形如圖4（b）所示。電容濾波有以下特點(diǎn)： 加入濾波電容后，輸出電壓的直流成分提高，脈動(dòng)成

15、分減小。 電容濾波放電時(shí)間常數(shù)（）越大，放電過(guò)程越慢，輸出直流電壓越高，紋波越小，效果越好。為了獲得較好的濾波效果，一般選擇電容值滿(mǎn)足5) ，此時(shí)，輸出電壓的平均值。 電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而減小，所以電容濾波適合于負(fù)載電流變化不大的場(chǎng)合。方案二：電感濾波單相橋式整流電感濾波電路如圖5，利用電感不能突變的特性，使輸出電流波形平滑，從而使輸出電壓波形也平滑，提高直流分量，減小輸出紋波。（a） 電路濾波前濾波后 t(c) 濾波后的輸出波形 圖5單相橋式整流電感電路u 方案三：復(fù)式濾波復(fù)式濾波電路由電阻和電容，電阻和電感或電感和電容組合成的濾波。幾種常見(jiàn)的復(fù)式濾波電路如圖6所示。圖6

16、（a）所示為型濾波電路，這種電路的缺點(diǎn)是在R上有壓降，因而需要提高變壓器次級(jí)電壓；同時(shí)，整流管的沖擊電流仍然較大，這種電路知識(shí)和小電流負(fù)載的場(chǎng)合。（b）所示為型濾波電路，這種濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，能兼起限制浪涌電流的作用，濾波效果較好。其缺點(diǎn)是帶負(fù)載能力差，濾波電路有功率損耗。它適合負(fù)載電流小，紋波系數(shù)小的場(chǎng)合。（c）所示為倒L型濾波電路，整流后輸出的脈動(dòng)直流經(jīng)過(guò)電感，交流成分被削弱，再經(jīng)過(guò)C濾波后，可在負(fù)載上獲得更加平滑的直流電壓。這種濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：濾波效果好，幾乎沒(méi)有直流損耗。其缺點(diǎn)是低頻時(shí)電感體積大，成本高。(a) 型濾波 (b) 型濾波 (c) 倒L型濾波 圖6 常見(jiàn)復(fù)式濾波

17、電路綜合考慮，由于在小功率電源中電容濾波最為常見(jiàn)，滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)要求，故選擇方案一。4系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1連續(xù)可調(diào)電壓部分具體設(shè)計(jì)1.取樣電路:它是檢測(cè)輸出電壓Vo的變化,把Vo的全部或部分取出來(lái)和基準(zhǔn)電壓比較并放大后來(lái)控制調(diào)整管的調(diào)整作用,使輸出電壓穩(wěn)定.2.基準(zhǔn)電壓電路:為了檢測(cè)取樣電路取得的Vo值究竟是升高還是降低?升高了多少降低了多少?這就需要把Vo值與恒定的電壓值比較,此恒定電壓的作用是作為一種基準(zhǔn),也稱(chēng)基準(zhǔn)電壓.提供恒定電壓的電路就是基準(zhǔn)電壓電路.3.比較放大電路:有了Vo的取樣電壓和基準(zhǔn)電壓,把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓相比較,由基準(zhǔn)電壓減去取樣電壓,所得的差值電壓的大小反映越強(qiáng).輸出

18、電壓Vo也就越穩(wěn)定.電路的穩(wěn)定系數(shù)和輸出電阻就越小.4.過(guò)載短路保護(hù)電路:串聯(lián)調(diào)整型的穩(wěn)壓電源,調(diào)整管和負(fù)載是串聯(lián)的,當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大或短路時(shí),大的負(fù)載電流或短路電流全部流過(guò)調(diào)整管,此時(shí)負(fù)載端的壓降小,幾乎全部整流電壓加在調(diào)整管的c極和e極之間,因此在過(guò)載或短路時(shí),調(diào)整管Vce.Ie和允許功耗超過(guò)正常值,調(diào)整管在此情況下會(huì)很快燒壞,所以在過(guò)載或短路時(shí)應(yīng)對(duì)調(diào)整管采取保護(hù),保護(hù)電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證當(dāng)負(fù)載電流在額定值內(nèi),保護(hù)電路對(duì)電源不起作用,但過(guò)載或短路時(shí),保護(hù)電路控制調(diào)整管使其截止,輸出電流為零,對(duì)負(fù)載和電源均起保護(hù)作用.綜合以上因素，設(shè)計(jì)如下：設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是:根據(jù)性能指標(biāo)要求選擇元器件(變壓器集成

19、穩(wěn)壓器.整流二極管及濾波電容)和對(duì)穩(wěn)壓電路作散熱設(shè)計(jì)。如圖1，市電通過(guò)220V/15V變壓器，連接到穩(wěn)壓電源電路，由整流橋IBQ40整流、C1和R8平滑濾波，輸出至電壓調(diào)整管Q1的集電極。這個(gè)電路具有不同于其他電源的特點(diǎn)。電源的基準(zhǔn)電壓用一個(gè)固定增益的運(yùn)算放大器U2跟一個(gè)可調(diào)電阻R6提供，它實(shí)現(xiàn)了電壓可以從零可調(diào)，D1選用穩(wěn)壓值3.6V的穩(wěn)壓管。接通電源后運(yùn)放U2的輸出電壓增加到使D1導(dǎo)通，通過(guò)R5穩(wěn)定在3.6V附近，因?yàn)镽3等于R1，所以U1的放大倍數(shù)為2，其輸出電壓是6.6V。U2的放大倍數(shù)約為2倍，根據(jù)公式A=（R2+R3）/R2，5.4V的基準(zhǔn)電壓大約能放大到超過(guò)12V，調(diào)節(jié)電位器R6

20、可實(shí)現(xiàn)它的輸出電壓能從012V可調(diào)。電路另一個(gè)特征就是用三極管的射極輸出可以大幅增大輸出電流。直流可調(diào)穩(wěn)壓電路圖如下。 圖7連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電路 當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，在輸出端就可以得到0到12v連續(xù)的電壓。至于題目要求的-12v到0范圍的取值,只需要把萬(wàn)用表的正負(fù)極反接即可得到所要求的0到12V的任意電壓。4.2 A/D轉(zhuǎn)化模塊如圖8。當(dāng)連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生一個(gè)電壓后，由一個(gè)8位輸出的A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成一個(gè)固定的8位二進(jìn)制數(shù)，比較部分共由六片十進(jìn)制計(jì)數(shù)芯片74LS160完成。同時(shí)由CP脈沖給兩片74LS160計(jì)數(shù)，也得到一個(gè)八位的二進(jìn)制數(shù)，兩個(gè)數(shù)經(jīng)過(guò)比較，如果相等則給右邊級(jí)聯(lián)的四片74L

21、S160置數(shù)。因?yàn)榱?60由同一個(gè)CP脈沖觸發(fā)，所以能夠保證兩者級(jí)聯(lián)后的芯片計(jì)數(shù)相等。圖8 A/D轉(zhuǎn)化電路圖 圖8 A/D轉(zhuǎn)化模塊電路圖4.3 顯示電路顯示電路主要用來(lái)產(chǎn)生電壓控制碼。輸出電壓的可調(diào)部分從012.00以0.1步徑調(diào)節(jié)，至少需要121個(gè)狀態(tài)。4.3.1脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 脈沖通過(guò)控制按鍵開(kāi)關(guān)的開(kāi)與閉實(shí)現(xiàn)高低電平的瞬間轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生。為了防止按鈕開(kāi)關(guān)過(guò)程中出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，在加減計(jì)數(shù)按鈕與計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖端之間接入74LS14，可以消除振鈴現(xiàn)象。如圖9。 圖9 脈沖產(chǎn)生電路4.3.2計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器應(yīng)選擇十進(jìn)制加減可逆，擇74LS194。計(jì)數(shù)電路用四片74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)

22、器用進(jìn)位方式級(jí)聯(lián)而成，如圖10所示。其中，最高位的那片74LS192用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步清零法，構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這四片74LS192計(jì)數(shù)器輸出的狀態(tài)通過(guò)控制T型網(wǎng)絡(luò)電阻的選用情況，來(lái)實(shí)現(xiàn)分別控制輸出電壓的百分位，十分位，個(gè)位，十位的值。計(jì)數(shù)方式：1，加計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)百分位計(jì)數(shù)器由9復(fù)位到0時(shí)，其發(fā)出一個(gè)負(fù)脈沖作為十分位計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)，使十分位計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)。依此類(lèi)推，十分位，個(gè)位，十位都由低位向高位進(jìn)位。2，減計(jì)數(shù)時(shí)，則當(dāng)某位減小至0時(shí)，向次高位借1。 圖10 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)電路4.3.3防止加減電路計(jì)數(shù)溢出電路的設(shè)計(jì)電路設(shè)置了對(duì)0V和11.9V的鎖定，有以下兩個(gè)原因。一是，使級(jí)聯(lián)后的計(jì)數(shù)器剛

23、好產(chǎn)生121個(gè)狀態(tài)。二是，出于電源安全供電要求，計(jì)數(shù)器不允許從0V到12.0V的跳變和從12.0V到0V的跳變。因此設(shè)置了鎖定，即狀態(tài)12.0只能減法記數(shù)，0只能加法計(jì)數(shù)，以確保安全。為了防止加減計(jì)數(shù)的溢出，需要設(shè)置防止加減計(jì)數(shù)溢出的電路。基本思路是一旦計(jì)數(shù)器輸出出現(xiàn)1 0010 0000，應(yīng)禁止繼續(xù)加計(jì)數(shù)；同樣出現(xiàn)0 0000 0000 ，應(yīng)禁止繼續(xù)減計(jì)數(shù)。電路圖如圖（b）是防止減計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為0 0000 0000 時(shí)，防止減計(jì)數(shù)溢出的電路的全部輸入為0 0000 0000 。經(jīng)過(guò)反向器后，在二極管邏輯電路的二極管輸入端為高電位，9個(gè)二極管全部關(guān)斷。為了提高輸出驅(qū)動(dòng)

24、能力，降低對(duì)前級(jí)負(fù)載效應(yīng)，二極管邏輯輸出接晶體管射極跟隨器。當(dāng)跟隨器輸出高電位時(shí)，經(jīng)過(guò)反向器轉(zhuǎn)換為低電位送到減計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門(mén)”，封鎖減計(jì)數(shù)控制邏輯控制的“與非門(mén)”，實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)溢出的防止。同理，圖（a）是防止加計(jì)數(shù)溢出控制電路。當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)為1 0010 0000 時(shí)，繼續(xù)按加計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)不改變。 (a) (b) 圖11 防止加減溢出電路 4.3.4發(fā)揮部分：置數(shù)控制電路的設(shè)計(jì) 考慮到實(shí)用，能夠盡快得到想要的電壓值，因而設(shè)置了置數(shù)電路。如果沒(méi)有置數(shù)電路，則想得到任何一個(gè)輸出電壓值必須從0V開(kāi)始，以0.01V為步進(jìn)向上加，這樣很慢，不符合實(shí)用要求。置數(shù)電路由被置

25、數(shù)控制電路和置數(shù)開(kāi)關(guān)組成。被置數(shù)控制電路用一片74LS192十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)數(shù)輸出端接在個(gè)位計(jì)數(shù)器的置數(shù)端。由此可實(shí)現(xiàn)被置數(shù)從0000到1001的變化。通過(guò)脈沖開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)被置數(shù)的確切數(shù)值。這里僅對(duì)個(gè)位計(jì)數(shù)器的進(jìn)行置數(shù)，使個(gè)位能從0V 到9V變化。需要置數(shù)時(shí)，按一下置數(shù)開(kāi)關(guān)，即可。個(gè)位計(jì)數(shù)器的置數(shù)端在不工作時(shí)接高電位，工作時(shí)接低電位，并將置數(shù)端的數(shù)置入，使計(jì)數(shù)器輸出端的輸出狀態(tài)為被置數(shù)。原理圖如下，圖12。前面的加減開(kāi)關(guān)以及74LS14是為了產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖，使后面的計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。 圖12 發(fā)揮部分電路4.4數(shù)顯電路的設(shè)計(jì)數(shù)顯電路采用數(shù)碼管顯示輸出電壓的大小，用74LS47，74LS248為段譯

26、碼/驅(qū)動(dòng)器。其中，74LS47可用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極的發(fā)光二極管的顯示器；而74LS248則用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管的顯示器。74LS47為集成極開(kāi)路輸出，使用時(shí)要外接電阻；而74LS248的內(nèi)部有升壓電阻，可以直接與顯示器相連接。本電路中選用的74LS248驅(qū)動(dòng)器，顯示器小數(shù)點(diǎn)接電源可常亮，CK端接地，如圖13。 圖13 單塊數(shù)顯電路因?yàn)轱@示電壓范圍是0V到12.00V，所以只需要個(gè)位的顯示器小數(shù)點(diǎn)常亮，接高電位。其他接地。如下圖14。， 圖14數(shù)顯模塊電路 5 電路的Multisim仿真與調(diào)試Multisim 是EDA眾多優(yōu)秀軟件中較為突出的軟件之一，它可以完成電路原理圖的輸入，電路分析，仿真

27、等全套自動(dòng)化工序。5.1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源部分仿真結(jié)果如圖所示：圖15 穩(wěn)壓管兩端的電壓圖16輸出端電壓為0V 說(shuō)明：此時(shí)存在微小誤差，但可以忽略不計(jì)。圖17 0-12V連續(xù)可調(diào)圖18 12V電壓圖5.2數(shù)字電路控制模塊 加減鍵功能仿真如圖所示，采用“+”和“”兩個(gè)按鍵，用來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)定電壓，可以以0.1V的步進(jìn)增加或者減少。按下“+”或者“”，產(chǎn)生的脈沖輸入到74LS192的CP+和CP端來(lái)控制74LS192的輸出是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。 置數(shù)電路和控制電路及計(jì)數(shù)電路及顯示電路連在一起的仿真通過(guò)置數(shù)電路較快的得到所需要的電壓值，下圖僅對(duì)個(gè)位實(shí)現(xiàn)了置數(shù)。通過(guò)加2，減2，和置數(shù)開(kāi)關(guān)先對(duì)個(gè)位置一個(gè)數(shù)。然后可

28、以通過(guò)撥動(dòng)加1減1開(kāi)關(guān)來(lái)使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，使電壓以0.1V的步進(jìn)加減。下圖是對(duì)個(gè)位置了1V，然后按了1下加1數(shù)開(kāi)關(guān)的結(jié)果：01.1V。 防溢出電路，顯示電路，計(jì)數(shù)電路，控制電路連在一起的仿真 總電路圖6 總結(jié) 本設(shè)計(jì)介紹的數(shù)控式直流穩(wěn)壓電源，有機(jī)地將數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)結(jié)合起來(lái)，它主要由整流濾波部分，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器，數(shù)碼管顯示器等所組成，實(shí)現(xiàn)功能為通過(guò)按鍵使輸出電壓在012V內(nèi)以0.01V步進(jìn)加減可調(diào)電壓和-12V不可調(diào)電壓。該電路具有精度高，操作方便，成本低，性能可靠，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但是由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，電路設(shè)計(jì)仍有不足，如存在微小誤差。設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中對(duì)數(shù)電，模電的知識(shí)進(jìn)行更深一步的了解和學(xué)習(xí)，提高了我們的電子設(shè)計(jì)與創(chuàng)造能力，培養(yǎng)了我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，勤于探索的學(xué)習(xí)態(tài)度。7鳴謝這次設(shè)計(jì)我們最應(yīng)感謝的人就是各位指導(dǎo)老師，是你們指出我們方案中存在的問(wèn)題、給了我們非常有建設(shè)性的啟示，使我們的設(shè)計(jì)才得以順利完成。我還要感謝我的隊(duì)友，正是由于我們之間很好的合作才能使我們成功解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。最后我還要感謝所有給過(guò)我?guī)椭椭С值耐瑢W(xué)們，是他們?cè)谖矣幸呻y和不解時(shí)給了我啟示，從而讓我完成了這次課程設(shè)計(jì)。元器件明細(xì)表序 號(hào)名 稱(chēng) 型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1 變壓器22