數(shù)控穩(wěn)壓電源

1、A#A電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書題目：數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào):院（系）:電信學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：2015年12月31日陜西科技大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書電信學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電氣132班級(jí)學(xué)生：馬翔龍題目：數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)從2015年月_8_日起到2015年12月31日1、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。電源設(shè)有電壓“增”一（UP）和“電壓減”（DOWN）兩個(gè)鍵，按UP時(shí)電壓步進(jìn)增加，按DOWN時(shí)步進(jìn)減小。具體要求如下：（1）輸出電壓為09.9V，步進(jìn)為0.1V;（2）輸出電壓的誤差W0.

2、5V;一（3）用LED數(shù)碼管顯示輸出電壓的設(shè)定值（4）最大輸.出.電流之1A；發(fā)揮部分：輸.出.電壓可在0_9.9V內(nèi)任意預(yù)置參考元件：74HC190/192,CD4511,DAC0832,NE5532/TL082,S8050/8550,TIP41/2N3055/3DD15.2、對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求（1）論證硬件設(shè)計(jì)的總體思路（2）對(duì)系統(tǒng)的每部分應(yīng)做詳細(xì)的說明（3）打印設(shè)計(jì)原理圖做出設(shè)計(jì)實(shí)物（4）設(shè)計(jì)總結(jié)2016.1.32016.1.3（5）提供課程設(shè)計(jì)實(shí)物3、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：時(shí)間設(shè)計(jì)任務(wù)及要求10/12-10/30總體設(shè)計(jì)11/02-11/27硬件設(shè)計(jì)、實(shí)物焊接

3、11/30-12/18硬件調(diào)試12/21-12/31編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯并完稿指導(dǎo)教師：侯勇嚴(yán)日期:教研室主任：侯勇嚴(yán)日期:1目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1選題背景1指導(dǎo)思想：11.2方案論證：11.3基本設(shè)計(jì)任務(wù)：2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.4發(fā)揮部分：21.5電路特點(diǎn)：2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2電路設(shè)計(jì)2總體方框圖2工作原理：3 HYPERLINK l bookmark16

4、o Current Document 3各主要電路及部件工作原理3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 74hc192電路3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document CD4511電路：4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document DAC0832電路：5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.4555單穩(wěn)態(tài)電路6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 5元器件清單：7

5、HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 調(diào)試過程及數(shù)據(jù)7計(jì)數(shù)及顯示部分的調(diào)試：76.2控制部分的調(diào)試7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 6.3整體調(diào)試部分：8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 小結(jié)9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的改進(jìn)意見10 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 設(shè)計(jì)體會(huì)：10 HYPERLINK l bookmar

6、k38 o Current Document 8.2存在的問題及改進(jìn)方案：11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 參考文獻(xiàn)12 11選題背景本次課設(shè)的題目選擇的是數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，選擇這個(gè)題目的原因有很大一部分是由于自身的原因。在之前不論是實(shí)驗(yàn)還是自己的一些小作品中，往往最讓我頭疼的就是給這些板子供電的電源，有時(shí)候是因?yàn)椴荒茏匀绲目刂?，有的是因?yàn)樘峁┑碾娏鞑粔颍蛘呤请妷汉懿环€(wěn)定。這些給測試帶來了極大的困難。所以，在課設(shè)選題的時(shí)候，我選擇了一個(gè)電源類的題目作為我的課設(shè)。這次的課設(shè)數(shù)控直流穩(wěn)壓電壓源比起其他的穩(wěn)壓電源有電流大，電壓恒定，電源顯示方

7、便，操控方便的優(yōu)點(diǎn)。而且制作簡單，只是一些簡單的芯片與三極管?？刹僮餍愿摺?.1指導(dǎo)思想：在之前的學(xué)習(xí)中，其實(shí)我們已經(jīng)學(xué)到了一些有關(guān)的整流、變壓的知識(shí)。所以，我們要做的直流電源只是要將生活中的220V的交流電變?yōu)樽约盒枰闹绷麟姸?。所以，在這過程中就要先將220V的交流電通過小型變壓器降為可操控的電壓。然后通過整流橋?qū)⑺優(yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^一些穩(wěn)壓的裝置進(jìn)行電壓的控制以及電壓的穩(wěn)定。便可作為直流穩(wěn)壓電源了。1.2方案論證：在大量的查閱資料之后，我發(fā)現(xiàn)可控的直流電源的設(shè)計(jì)方案大概有以下三種：一、利用計(jì)數(shù)器與數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)控及顯示，通過按鈕開關(guān)來提供觸發(fā)脈沖，使74HC192進(jìn)行可控的加減計(jì)數(shù)，通過

8、CD4511與數(shù)碼管顯示此時(shí)提供的電壓。再采用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供與數(shù)控部分相匹配的電壓，DCA0832可以將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，通過對(duì)參考電壓的設(shè)定可以獲得與顯示電壓相同的電壓量，由于DAC0832只能輸出電流量，所以需要外接一個(gè)運(yùn)放來使電流變?yōu)殡妷骸Ｓ捎谛枰?9.9V的可控電壓，所以需要兩片74HC192以及兩片DAC0832及其外接運(yùn)放。此時(shí)通過加法器將兩片DAC0832轉(zhuǎn)化為的電壓進(jìn)行相加，并通過所接電阻將其中一路電壓縮小十倍，此時(shí)所提供的電壓就是需要的電壓。但是此時(shí)電壓的穩(wěn)定性與輸出電流都不能滿足要求，所以此時(shí)再通過功放三極管進(jìn)行電流的放大及電壓的穩(wěn)定。二、總體來說與方案一相

9、同，只是在控制部分使用了單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)及輸出的功能。之后仍是使用DAC0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，通過三極管放大功率。這種方法控制簡單，效果穩(wěn)定。只是需要一定的單片機(jī)知識(shí)以及一點(diǎn)編程能力。三、采用三端穩(wěn)壓器LM337來提供穩(wěn)壓電源。利用與之相匹配的電阻阻值改變其電壓。這種方法可以通過電位器連續(xù)的改變輸出的電壓。最后經(jīng)過一番比較，方案二由于缺乏必要的單片機(jī)知識(shí)被放棄。而方案三雖說可以產(chǎn)生連續(xù)的電壓，但其控制方法是改變電阻阻值，無法精確的進(jìn)行數(shù)控也放棄掉。最終采用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)。而且方案一采用的都是數(shù)電和模電的知識(shí)，更能很好的切合我們課設(shè)的目的，使我們“學(xué)有所用”，理論與實(shí)踐進(jìn)行比較匹配，使學(xué)到的

10、知識(shí)更加鞏固。1.3基本設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)控穩(wěn)壓電源。電源設(shè)有“電壓增”(up)和“電壓減”(down)兩個(gè)鍵，按up時(shí)電壓步進(jìn)增加，按down時(shí)電壓步進(jìn)減小。具體要求如下：輸出電壓要求09.9V，步進(jìn)為0.1V；輸出電壓的誤差W0.05V；用led數(shù)碼管顯示輸出電壓的設(shè)定值；最大電流21A；1.4發(fā)揮部分：輸出可在09.9V任意預(yù)置；1.5電路特點(diǎn)：這次課設(shè)我們選擇了數(shù)控直流電源的課題，它是一個(gè)數(shù)模電結(jié)合的題目，既有數(shù)電的部分(74HC192、CD4511、數(shù)碼管、DAC0832)。又有模電部分(NE5532、TIP41)。在電路中，我使用了兩片74HC192、兩片CD4511和DA

11、C0832，每一片74HC192、CD4511和DAC0832為一組，他們都能單獨(dú)的提供相同大小的電壓，之后通過運(yùn)相加時(shí)，一組放大比例為1，另一組放大比例為0.1，正好為個(gè)位和小數(shù)位的電壓。在設(shè)計(jì)功放電路時(shí)，由于擔(dān)心電流的放大能力，我最終使用了雙管放大。使它可以很好的提供至少1A的電流。2電路設(shè)計(jì)2.1總體方框圖圖2-1數(shù)控直流穩(wěn)壓電源總方框圖2.2工作原理：利用計(jì)數(shù)器與數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)控及顯示，通過按鈕開關(guān)來提供觸發(fā)脈沖，使74HC192進(jìn)行可控的加減計(jì)數(shù)，通過CD4511與數(shù)碼管顯示此時(shí)提供的電壓。再采用DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供與數(shù)控部分相匹配的電壓，DCA0832可以將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量

12、，通過對(duì)參考電壓的設(shè)定可以獲得與顯示電壓相同的電壓量，由于DAC0832只能輸出電流量，所以需要外接一個(gè)運(yùn)放來使電流變?yōu)殡妷?。由于需?9.9V的可控電壓，所以需要兩片74HC192以及兩片DAC0832及其外接運(yùn)放。每一片74HC192、CD4511和DAC0832為一組，他們都能單獨(dú)的提供相同大小的電壓，之后通過運(yùn)相加時(shí)，一組放大比例為1，另一組放大比例為0.1，正好為個(gè)位和小數(shù)位的電壓。最后通過功放管，控制基極來控制輸出電壓。之后我們選擇帶了5歐的功率電阻，以確保電流符合要求。3各主要電路及部件工作原理3174hc192電路：由于輸出電壓為09.9V,所以兩片192采用級(jí)聯(lián)方式。由于19

13、2為可逆計(jì)數(shù)器，所以由兩個(gè)按鈕開關(guān)提供脈沖來進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。第一片的192進(jìn)位、借位提供下一片的計(jì)數(shù)脈沖。u291fgllglEFlEIIEilEll圖3-174HC192引腳圖及功能表3.2CD4511電路：（數(shù)碼管）CD4511是一片CMOSBCD鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED顯示器的BCD碼-七段碼譯碼器。加AiLEA3AflvnoYr血YSYbYCvdYCVsx圖3-2CD4511引腳圖及真值表DAC0832電路：DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器。D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)

14、算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。is1*?0Vcc腑219GNO318Olj417XFER516叫叫一a15iDI5DIq(LSB)714DigVref8V3Olj(MSB)Rfu912hul?GN01011圖3-3DAC0832引腳圖3.4555單穩(wěn)態(tài)電路：按鍵的消抖非常重555點(diǎn)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖，可以用于按鍵的消抖要，不進(jìn)行很好的按鍵消抖，會(huì)使74HC192的計(jì)數(shù)發(fā)生混亂。圖3-4555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路4原理總圖：IF!0甘，|圖4-1數(shù)控穩(wěn)壓電源原理總圖TW1BThU

15、7：u5元器件清單：表5-1元器件名稱數(shù)量元器件名稱數(shù)量DAC08326片LM35DZ2個(gè)CD45382片74HC042片CD45116片散熱片774HC1926片共陰極數(shù)碼管3片NE55322片NE5554片NE55345片LM3372個(gè)TIP416片各種阻值電阻6元那種470電阻100個(gè)輕觸開關(guān)10個(gè)O.Olu電容100個(gè)電解電容100u4個(gè)6調(diào)試過程及數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)及顯示部分的調(diào)試：（一）開始時(shí)顯示為00，每按動(dòng)一次“+”加0.1，計(jì)數(shù)會(huì)從0099。再按動(dòng)一次會(huì)返回到00.但偶爾會(huì)發(fā)生連跳現(xiàn)象，并不是那么完美。（二）開始時(shí)顯示為00，每按動(dòng)一次“-”會(huì)減0.2，計(jì)數(shù)范圍為0099，效果差強(qiáng)人意

16、。這一部分我調(diào)試了好久，各種電路都試過,效果差強(qiáng)人意。包括555做的單穩(wěn)態(tài)電路,CD4538做的單穩(wěn)態(tài)電路，RC做的去抖電路及開關(guān)并聯(lián)電容的方法，但是還是沒調(diào)好。芯片換了好幾片,還重新焊了塊板子,可是并沒什么用。到最后這個(gè)問題我也沒解決掉,現(xiàn)在想想可能是一些細(xì)節(jié)出現(xiàn)問題了。6.2控制部分的調(diào)試將74HC192、CD4511、DAC0832及與DAC0832相匹配的運(yùn)放上電，并將其分為兩組。用萬用表測試各運(yùn)放輸出電壓。第一組顯示電壓第一組測試電壓第二組顯示電壓第二組測試電壓經(jīng)加法器后電壓11.0311.021.1222.0421.992.2333.0133.033.3444.0144.044.4

17、555.0255.035.5366.0466.016.6177.0377.007.7488.0288.038.8599.0399.029.92大概是因?yàn)閰⒖茧妷赫{(diào)的稍微有一點(diǎn)點(diǎn)的大，測試結(jié)果整體偏大，但均未超過0.05V,可以看出在電壓方面做的很好。6.3整體調(diào)試部分：將剩余的電流放大部分接好，將5歐的功率電阻接好，按動(dòng)按鈕，測試電阻兩端的電壓，測試結(jié)果如下:顯示電壓實(shí)測電壓9.9V9.87v9.5V9.48V9.1V9.12V2.3V2.23V1.1V1.15V由于自己在科協(xié)測試時(shí)功率電阻太熱，電流太大，只測了9V的數(shù)據(jù)，在老師的辦公室里，由于直流穩(wěn)壓源的保護(hù)作用，電流輸出最大只有0.5A,

18、電壓最高只測到2.5V,單就測出的幾組數(shù)據(jù)來看，效果還不錯(cuò)。7小結(jié)這次課設(shè)，總得來說還可以，雖然經(jīng)歷了不少困難，但最后的結(jié)果是令人滿意的。當(dāng)然，由于按鍵部分的消抖沒完成的很好，這個(gè)作品也不是那么完美。但是這個(gè)作品從開始設(shè)計(jì)到最后測試結(jié)束，真的是自己一人獨(dú)立完成。真的挺羨慕那些他們一塊協(xié)作完成的人，我覺得那樣真的挺好。當(dāng)然，這期間少不了老師的指導(dǎo)，讓我少走了不少彎路。在這里我要說聲謝謝您。剛開始在模擬仿真的時(shí)候，由于對(duì)仿真軟件不太熟悉，使用不太恰當(dāng)，致使仿真時(shí)總是出一些亂七八糟的結(jié)果，當(dāng)時(shí)挺著急的，因?yàn)檎娴恼也怀鲈颍驗(yàn)榘凑绽碚摲治稣麄€(gè)電路圖都是正確的，是可以出結(jié)果的，但是就是沒有結(jié)果，沒辦法

19、，只能試著一部分一部分改，折騰了兩三天，到最后才發(fā)現(xiàn)是運(yùn)放電壓的問題。在protues中，想要添加一個(gè)新的電壓是有著嚴(yán)格的步驟的，尤其是正的電源。我的仿真圖上雖然上顯示著電源是接好的，其實(shí)這個(gè)電源并沒有在它軟件的默認(rèn)電源里邊，也就是說，在電路運(yùn)行中，它是不工作的。我這里給那些像我一樣的初學(xué)者一個(gè)判別是否電源已設(shè)定好的建議：你可以新建一個(gè)電源，選擇這個(gè)電源的電壓，在選擇的那一欄里看是否有你之前設(shè)定好的電壓值，如果有，說明電壓就是好的。之后在開始測試的時(shí)候又是一堆堆的問題，首先老師說測試時(shí)只是單電源供電，而我們卻需要+16V、+12V、-12V、以及5V和0V，這樣一來電源供電也是問題了。所以我們

20、在設(shè)計(jì)之外加了一組7812，用來將16V穩(wěn)壓到12V，這樣就滿足要求了。由于開始時(shí)沒有加防抖電路，而且主觀上也并不覺得防抖電路并不是多大的問題，后邊接上就好了，科協(xié)人太多，先測后邊的部分。結(jié)果后邊的部分好了再返回來做前邊的那部分時(shí)出問題了防抖電路怎么都弄不好，無論是單穩(wěn)態(tài)還是RC,都沒有想要的結(jié)果，最后實(shí)在沒辦法只能放棄掉了。在這次課程設(shè)計(jì)中雖然有挫折但也有成功后的喜悅，那種苦盡甘來的感覺真的很好。而且這些知識(shí)大多來源于課本，所以讓我更深一步知道了學(xué)好課上的知識(shí)的重要性。理論永遠(yuǎn)是指導(dǎo)實(shí)踐的。有時(shí)候在實(shí)踐中出現(xiàn)問題后，只要你基礎(chǔ)扎實(shí)，很容易分析出問題在哪，起到事半功倍的作用。8設(shè)計(jì)體會(huì)及今后的

21、改進(jìn)意見8.1設(shè)計(jì)體會(huì)：一、他山之石，可以攻玉。在設(shè)計(jì)電路中，如過遇到了什么困難，不防參考一下其他的資料，或許會(huì)有意想不到的收獲。比如我在做DAC0832那一模塊的時(shí)候，真的是完全沒有頭緒，因?yàn)闀喜]有簡紹到這款芯片的使用方法，而且也沒沒有找到確切的電路圖的資料。后來在上單片機(jī)課上，我無意中往后翻了翻書，發(fā)現(xiàn)有一節(jié)就是講單片機(jī)拓展DAC0832的，里邊詳細(xì)的講了DAC0832如何連線的，我根據(jù)他的連線以及數(shù)電書上詳細(xì)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)圖，將DAC0832的基本結(jié)構(gòu)了解清楚了，再回頭，接線的問題就迎刃而解了。還有，在幫別人做LED點(diǎn)陣的時(shí)候，剛知道2816這款芯片的時(shí)候是一頭霧水，因?yàn)椴恢浪?/p>

22、的工作原理是什么，接線是應(yīng)該怎么接，編程是否和單片機(jī)編程一樣，等等。后來參考了一大堆有關(guān)2816的電路圖，從功能反推電路，最終將它的接線方式和編程的方式推了出來。所以，在設(shè)計(jì)特定的電路的時(shí)候，有某個(gè)芯片不會(huì)用，不妨看一下這款芯片在已有電路中的作用，或許你就會(huì)找到正確的答案的。二、實(shí)踐出真知?！皩?shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這句話用在這里也算恰當(dāng)。我們?cè)谡n本上學(xué)到的都是理論知識(shí)，但是理論歸理論，能不能有最后的結(jié)果還是要看實(shí)踐的。有些經(jīng)驗(yàn)是理論部分解決不了的。因?yàn)樵趯?shí)際制作中總會(huì)存在著這樣那樣的誤差與問題，所以結(jié)果肯定不會(huì)與理論值完全一樣。而且往往一些理論知識(shí)中很簡單的電路在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)給你帶來大麻煩

23、。這點(diǎn)我是深有體會(huì)。而且，千萬不要迷信百度文庫中那些學(xué)長學(xué)姐的資料，可以參考，但不可以完全照搬，因?yàn)槟阋膊恢浪麄兙烤钩晒]有。這里我要嚴(yán)重的說一下，要想得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，請(qǐng)千萬不要迷信所謂的“中文資料”，這些資料翻譯的有時(shí)候真的不是那么準(zhǔn)確。自己要想得到一手的資料數(shù)據(jù)，一定要看英文版的技術(shù)手冊(cè)。我在做DAC0832的部分時(shí)，當(dāng)時(shí)并沒有考慮0832的參考電壓的最大值。在完成之后突然聽別人說0832的參考電壓不能過15V,于是我就在百度中找資料，這些資料中有一份說的比較詳細(xì)的，在上面說參考電壓最高只能為土10V，我當(dāng)時(shí)就很納悶，怎么這范圍還越來越小了呢。我最后找到0832的技術(shù)手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)上面講的和翻譯的完全不同。首先電源電壓的最高電壓就不一樣，極限電壓可加到17V。參考電壓最高為土25V10V是手冊(cè)上舉例子用的。三、細(xì)節(jié)決定成敗。是否成功往往不是看你的大方向是否正確，而是取決于你在對(duì)待細(xì)節(jié)上是否夠兢兢業(yè)業(yè)。千里之堤，潰于蟻穴。往往一個(gè)小小的失誤，就是你失敗的真正原因。我算是一個(gè)典型的反面教材吧。本以為這次課設(shè)最難的是后邊電源的設(shè)計(jì)，開始并沒有想到一個(gè)防抖電路會(huì)產(chǎn)生什么大的影響。就想著先把后邊的那一部分弄好，結(jié)果出問題的卻恰恰是計(jì)數(shù)器的消抖。而且，在之前我找到一個(gè)