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电子与信息学院《模拟电子线路基础》课程设计报告简易的可编程直流稳压电源的设计题目难度系数：1.2报告评分批改老师2目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求…………………………………………………………41.2备选方案设计与比较………………………………………………………41.2.1方案一…………………………………………………………………41.2.2方案二…………………………………………………………………51.2.3方案三…………………………………………………………………61.2.4各方案分析比较………………………………………………………7第二部分设计方案2.1总体设计方案说明…………………………………………………………82.2模块结构与方框图…………………………………………………………8第三部分电路设计与器件选择3.1功能模块一——时钟模块及保持模块93.1.1模块电路及参数计算……………………………………………….93.1.2工作原理和功能说明……………………………………………..103.1.3器件说明…………………………………………………………..103.2功能模块二——计数模块……………………………………………….113.2.1模块电路及参数计算………………………………………………113.2.2工作原理和功能说明………………………………………………123.2.3器件说明………………………………………………………………123.3功能模块三——虚拟开关分压模块………………………………………143.3.1模块电路如图（12）及参数计算………………………………….143.3.2工作原理和功能说明……………………………………………….153.3.3器件说明………………………………………………………………153.4功能模块四——数码管显示模块…………………………………………173.4.1模块电路及参数计算…………………………………………………183.4.2工作原理和功能说明…………………………………………………183.4.3器件说明………………………………………………………………183.5功能模块五——基础电路模块…………………………………………….203.5.1模块电路的设计思路…………………………………………………203.5.2模块电路及参数计算…………………………………………………223.5.3器件说明………………………………………………………………243.6功能模块六——供电部分…………………………………………………243第四部分整机电路4.1整机电路…………………………………………………………………254.2元件清单（含基本电路）………………………………………………26第五部分安装调试与性能测量5.1电路安装…………………………………………………………………275.2电路调试…………………………………………………………………275.2.1调试步骤及测量数据………………………………………………275.2.2．故障分析及处理……………………………………………………285.2.3．整机性能指标测量…………………………………………………28第六部分课程设计总结（心得体会）4第一部分设计任务1.1设计题目及要求1、设计任务:设计制作一个简易的可编程直流稳压电源。2、设计要求：（1）基本功能a、可实现9v、12v和15v的可编程直流稳压电源；b、负载电流：IO=500mA;c、纹波电压：VO10mV;（2）发挥部分a、可以随机对当前电压进行保持，保持时间为4S，保持完后继续巡回状态；选做此题分值系数为1。b、对指定的任意一种电压进行选择和保持（保持时间4S），保持后返回巡回状态，并通过数码管显示当前电压的大小，用0、1、2、3分别表示1、2、3、4倍即可。1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一①原理方框图如图（1）：图（1）方案一可编程直流稳压电源方框图时钟脉冲单稳态触发器的保持电路74ls161计数器（16进制）模拟开关数码管显示电路基本功能部分5电路由四部分组成：时钟脉冲、增益保持电路、计数电路、模拟开关和电阻网络，数码管显示电路1.时钟电路：由555和几个电阻电容接成周期为1s的多谐振荡电路。2.增益保持电路：通过由555构成的单稳态电路实现。通过开关实现触发，输出和74LS161接计数器的EP控制端相连接。由于单稳态触发器的暂稳态为高电平，而EP=0时计数器保持，所以输出要接一个反相器再接到EP。3.计数电路：由74LS161产生，时钟输入端即由时钟电路输入，输出端只需用到低两位即可控制3个当前电压的循环转换。4.模拟开关和电阻网络：由4052组成。其3个选择端和4052的Y0至Y3输出端连接，通过74LS161输出控制4052的输入选择端输入即可控制3个不同电阻的循环转换。5.数码管显示电路：通过74LS161输出控制4511的输入选择端输入即可控制数码管显示当前电压的大小，即用0、1、2、3分别表示1、2、3、4倍即可。功能说明：时钟脉冲电路：产生周期为1s的脉冲，为计数器提供时钟。增益保持电路：产生一个宽度为4ｓ的负脉冲，使计数器输出保持不变。计数电路:EP=1时计数，从00到10循环；EP=0时保持。作为模拟开关的地址输入。模拟开关和电阻网络：为选择不同的电阻进行分压，可实现9v、12v和15v的可编程直流稳压电源；接通的电阻随地址输入改变而改变。1.2.2方案二方框图如图（2）：图（2）方案二可编程直流稳压电源方框图时钟脉冲电路计数器2计数器1模拟开关电阻网络基础功能电路数码管显示电路6保持电路不用单稳态触发器，而是再用1个计数器74LS161和控制74LS138的计数器通过正确的连接实现保持功能。其它部分电路和方案一相同，实现功能也完全一样。该方案主要采用的是用555实现保持4s的高电平，从而实现对功能的实现，而其他部分均与第一种方案相同。1.2.2方案三方框图如图（3）：图（3）方案三可编程直流稳压电源方框图程序控制电路由晶体管及相应的分压电阻组成。如图，其中晶体管为电子开关，当基极加高电平时，晶体管饱和导通，相对于开关闭合;当基极加低电平时，晶体管截止，相对于开关断开。时钟脉冲单稳态触发器的保持电路74ls161计数器（16进制）数码管显示电路74ls138(3-8译码器)程序控制稳压电路基础功能电路71.2.4各方案分析比较方案一，方案二的主要差别在于保持电路构成不同。方案一是用555的单稳态电路实现，而方案二则是通过用1个计数器74LS161和控制74LS138的计数器通过正确的连接实现保持功能。方案二用两个计数器同时实现循环和保持功能，整体性好。但两个功能互相影响，不能独立实现，实际操作容易出错，调试相对困难。方案三则是开关控制部分不相同，方案一是用虚拟开关连接计数器输出端实现控制，而方案三则是利用译码器先译码，然后再用程序控制稳压电路实现控制。从电路的整体及布线的合理性来说，整机电路使用方案一是个不错的选择。8第二部分设计方案2.1总体设计方案说明该方案采用555定时器电路（多谐振荡）作为基准时间产生电路，产生频率为1Hz的脉冲接到计数器CP端，使得电路能够实现在三种不同的状态间切换。再通过模拟开关CD4052组成的控制电路实现三种电压值的切换。当另一个555定时器电路组成的单稳态电路产生产生4s高电平接到计数器的EP端(EP端高电平有效)，使计数器2处于保持状态。同时计数器的低两位输出接到CD4511端，由CD4511进行编码，将编码送到数码管LED,实现显示功能。2.2模块结构与方框图如图（4）图（4）模块结构与方框图时钟脉冲单稳态触发器的保持电路74ls161计数器（16进制）模拟开关数码管显示电路基本功能部分9第三部分电路设计与器件选择3.7功能模块一——时钟模块及保持模块3.7.1模块电路及参数计算时钟脉冲如图（5）：图（5）时钟脉冲图多谐振荡器参数：电容C充电时间T1＝（R1＋R2）*C1*ln2电容C放电时间T2＝R2*C1*ln2电路振荡周期T＝T1＋T2＝（R1+2*R2）*C1*ln2令T=1S,则（R1+2*R2）*C1*ln2=1取C1＝47uF，则R1+2*R2=30K取R1=10k则R2=10k取两只10k电阻作为R1、R2。10保持电路如图（6）：图（6）保持电路图保持电路参数：当开关闭合时，2由高变到低，VO输出4s宽的脉冲。Tw=RCLn3=1.1R3*C2=4s，则R3*C2=3.64取C2=10uF，则R3=360K3.7.2工作原理和功能说明：用555定时器接成的多谐振荡器产生频率为1Hz的脉冲作为74161计数器的计数脉冲。1Hz的脉冲送到计数器时钟输入端，使计数器处于正常计数状态，并取计数器的低两位输出端作为模拟开关的地址输入，根据不同的地址选取不同的分压电阻，实现不同的电压输出。按下开关，给单稳态电路一个负脉冲后，其输出端产生持续4s的负脉冲接入到计数器的EP端，计数器进入到保持状态，即保持计数值不变直到4s的负脉冲消失，这样便实现保持某一电压值不变且持续4s，之后返回巡回状态。3.7.3器件说明NE555引线图如图（7），主要参数如表（1）：11图（7）NE555引线排列图图（7）555引脚图表（1）NE555引脚参数3.8功能模块二——计数模块3.8.1模块电路及参数计算计数电路如图(8)：12图(8)计数电路3.8.2工作原理和功能说明：如图连接，将前一级时钟脉冲电路的输出接至74161的CLK端，74161的EP端暂接高电平。并用两个二极管，检测到高电平发光时用1表示，灭时用0表示，则可发现发光规律为“00”，“01”，“10”，说明计数器计数工作正常。3.8.3器件说明：74LS161引脚图（1）如图（9）、引脚图（2）如图（10）:13图（9）74LS161引脚图（1）图（10）74LS161引脚图（2）74LS161主要参数如表（2）：:14表（2）74LS161主要参数4011引脚图如图（11）：图（11）4011引脚图3.9功能模块三——虚拟开关分压模块3.9.1模块电路如图（12）及参数计算电路如图（12）：15图（12）虚拟开关分压电路3.9.2工作原理和功能说明在基本电路的基础上，通过在虚拟开关的各个输出端口接不同的电阻实现输出不同的电压，如图，我将r1设为240，因为lm317两端的电压恒为1.25v，所以要实现输出电压为9v,12v,15v，即r2，r3，r4分别为1.5k,2k,2.6k通过4052控制开关，将执行编码装换成开关接入，而实现倍数的控制。3.9.3器件说明CMOS模拟开关4052模拟如图（13）：16图（13）CMOS模拟开关4052模拟图CMOS模拟开关4052引脚排列如图（14）图（14）CMOS模拟开关4052引脚排列图CMOS模拟开关4052等效图如图（15）17图（15）CMOS模拟开关4052等效图CMOS模拟开关4052功能如表（3）表（3）CMOS模拟开关4052功能表CMOS模拟开关4052参数如表（4）表（4）CMOS模拟开关4052参数表3.10功能模块四——数码管显示模块183.10.1模块电路及参数计算数码管显示电路如图（16）图（16）数码管显示电路3.10.2工作原理和功能说明如图连接通过计数器的低位（q0,q1）控制cd4511a,b两端，c,d两端接地，然后数码管的各个管脚分别与cd4511连接,即可对数码管进行控制。3.10.3器件说明19CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图2所示。其中abcd为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电