1、中 国 计 量 学 院现 代 科 技 学 院电 子 电 路 课 程 设 计 论 文题 目 ： 简 易 数 控 直 流 电 源专 业 电 气 工 程 及 其 自 动 化班 级姓 名学 号同组 同学姓 名同组 同学学 号指 导 老 师2 0 1 0 年 6 月 8 日任务 书 简易 数控直 流电源 （ 0 . 8 5 ）1. 基本功能实现：（ 1 ） 可输出电压： 范围 0 9.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mV。（ 2 ） 可 输出电流： 500mA。（ 3 ） 可输出电压值由数码管显示。（ 4 ） 由 “ + ” 、 “ - ” 两键分别控制输出电压步进增减。（ 5 ） 为实现上述几部
2、件工作 ， 自制一稳压直流电源 ， 输出输出 15v,+5v。（ 6 ） 自拟验收方案：对基本功能实现证明。2. 扩展功能与创新：（ 1 ） 输出电压可预置在 0 9.9v之间的任意一值。（ 2 ） 用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化。（ 3 ） 扩展输出电压种类（比如三角波等 ） 。（ 4 ） 扩展可输出电流： 1000mA。（ 5 ） 在扩展的基础上增加新的功能。如与其他组雷同则不加分。（ 6 ） 自拟验收方案：对展和创新功能的试验证明。3. 设计报告：（ 1 ） 开题报告：包括可行性分析，方案比较，方案的确定，系统方框图 ，经费预算，组内分工，进程安排等。（ 2 ） 理论方案书 ：
3、 具体的原理图 ， 逻辑分析 ， 理论计算 ， 电路仿真结果等 。（ 3 ） 验证方案及验证结果 ： 包括验证方案的原理 ， 采取的措施 ， 实际验证的结果等（ 4 ） 设计总结：包括实践中出现的问题，解决方法，心得体会等。（ 5 ） 参考资料：包括采用的芯片，电路，参考书等。起 止 日 期 ： 2 0 1 0 年 5 月 2 5 日 至 2 0 1 0 年 6 月 8 日指 导 教 师 ： 施 阁开题 报告1 基 本功能实 现输出电压：范围 0 9.9V，步进 0.1V，纹波不大于 10mV；输出电流： 500mA；输出电压值和波形由 LCD液晶屏显示；由 “ ” 、 “ ” 两键分别控制输
4、出电压步进增减；自制一稳压直流电源，输出 15v,+5v2 . 具体 实现电路3 . 方案 设计选择（ 1 ）采用单片机的简易数控直流电源设计方案采 用 单片 机 作 为 控制 器 的 简 易数 控 直 流 数控 直 流 电 源 ， 设 计 方案 中 采 用8031单片机完 成整个数控个部 分的功能。采用 8279作为键盘 / 显示器接 口控制器 ， 不仅简化接口引线 ， 而且减小了软件对键盘 / 显示器的查询时间 ， 提高了 8031单片 机的利 用率。 输出部 分采用 D/A 0832及运 算放大 器 OP07输出 电压波 形 与D/A变换输出波形相同 ， 不仅可以输出直流电平 ， 而且只
5、要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出。显示部分采用 3 位半的数字电压表 (DVM)直接对输出电压进行采样并显示输出实际电压值 ， 一旦系统工作异常 ， 出现预置值与输出值偏差过大 。（ 2 ）采用中小规模集成电路的简易数控直流电源设计方案采用 中小规模 集成电路 的简易 数控直流 电源设计 方案。系 统由数 字控制部分 、 D/A变换部分及可调稳压部分三部分组成 。 除了上述的三大部分之外 ， 还包括一些附加的功能电路，如电压显示、控制、防止误操作、波形发生器电路等 。系统中数 字控制部分用 +/-按键控制 产生可增加或减 少 BCD码， BCD码输入到 D/A变换 ， 变换成相
6、应的电压 ， 此电压通过放大到合适的电平后加到可调稳压部分，控制输出电压以手动 0.1V的电压步进或步减，或自动连续步进（减 ） ， 或直接变化到某一设定的电压值。综合上述与自身掌握的知识，选择第二种方案可行性大。4 . 采用 中小规模 集成电路 的简易数 控直流 电源设计本次所设计的数控直流电源与传统稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压的大小采用数字显示，整个系统包括 ： “ + ” , “ - ”键控制的可逆计数器的设计 ， 可逆计数器的二进制数字输出分两路运行 ： 一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一路进入 D/A转换电路， D/A转换器将数字量按比
7、例转换成模拟电压 ， 然后禁果跟随器控制调整输出级输出所需的 稳定电压 。为实现 上述几 部分电路 的正常工 作，需要 另制 “ +15v” “ -15v”“ +5v” 的稳压直流电源。5 . 经费 预算整个设计的经费控制在 60 元左右。理论 方案 简易 数控直 流电源 设计电路简介系统 组成 原理分 析与 设计本次所设 计的数控直流电源 与传统稳压电源 相比，具有操作方 便，电压稳定度高的特点，其输出电压的大小采用数字显示，整个系统包括 ： “ + ” , “ - ”键控制的可逆计数器的设计 ， 可逆计数器的二进制数字输出分两路运行 ： 一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一
8、路进入 D/A转换电路， D/A转换器将数字量按比例转换成模拟电压 ， 然后禁果跟随器控制调整输出级输出所需的 稳定电压 。为实现 上述几 部分电路 的正常工 作，需要 另制 “ +15v” “ -15v”“ +5v” 的稳压直流电源。1. 两按钮开关两按钮开关作为电压调整键与可逆计数器的加计数和减计数输入端相连 ， 可逆计数器采用两片四位十进制同步加减计数集成块 74ls32级联而成，把第一块的进位和借位输出端分别接到下一组的加计数端和减计数端 。 两级计数器总计数范围从 00000000至 10011001（即 0-99） 。2. 数字显示电路本电路由两片 74LS192及两片 74LS4
9、8和两个共阳数码管组成。当按下 “ + ”键时 ， 两片 74LS192分别控制高位和低位的计数 ， 当低位片由 0 计到 9 时 ， 通 过74LS47控制低位数码管显示 0 到 9 ，同时产生一个进位脉冲，输入到高位片 的UP 端，使高位片进行加一计数，通过 74LS48使数码管的显示加 1 ；当按下 “ - ”键时 ， 两片 74LS192分别控制高位和低位的计数 ， 当低位片由 9 计到 0 时 ， 通 过74LS47控制低位数码管显示 9 到 0 ，同时产生一个进位脉冲，输入到高位片 的DOWN端，使高位片进行减一计数，通过 74LS47使数码管的显示减 1 。3. 数模转换电路数模
10、转换电路采用两块 DAC0832集成块 ， 它是一个 8 位数模转换器 ， 这里只使用高 4 位数字量输入端 。 由于 DAC0832不包含运算放大器 ， 所以需要外接一个运算放 大器相配，才构 成完整的 DAC，低位 DAC输出模拟 量经 9 1 的分流器分流后与高位 DAC输出模拟量相加后送入运放 ， 运放将其转换成与数字端输入的数 值 成正 比 的 模 拟输 出 电 压 ，运 放 采 用 具有 调 零 端 的低 噪 声 高 速率 优 质 运 放NE5532。DAC0832最具特 色是输入为 双缓冲结构 ，数字信号 在进入 D/A 转换前 ，需经过两个独立控制的 8 位锁存器传送。其优点是
11、 D/A 转换的同时， DAC 寄存器中保留现 有的数据，而在 输入寄存器中可送 入新的数据。系 统中多个 D/A 转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。4. 调整输出调整输出级采用运放作射极跟随器 ， 使调整管的输出电压精确地与 D/A 转换器输出电压保持一致 。 数控电源各部分工作所需的 15V 和 5V 电源由固定集成稳压器 7815、 7915、 和 7805 提供 ， 调整管所需输入电压 ， 经简单整流 ， 滤波即可得到 ， 但要求能提供 1A 的电流 。 输出电压的调整 ， 主要是运用射极输出器发射极上所接的 100K电位器来完成的，此反馈电阻的主要作用是，把输出电压反馈到 NE
12、5532的输入级 的反向输入端， 当同相输入 IN+和反向输 入端 IN-有差别是，调整输出电压使之趋于稳定，从而达到调整输出电压的目的。5 辅助电源设计要完成 D/A转换及可调稳压器的正常工作 ， 运算放大器 LM324必须要求正 、负双电源 供电。现选择 15V供电电源 。数字控制电路 要求 5V 电源，可 选择 由CW7805集成三端 稳压器组成的电 源实现。这部分电 路我们采用将由 变压器降压的电压通过桥式整流电路进行全波整流 ， 再用荣抗不同的电容进行滤波 ， 从而输出所需要的电压。为主电路提供电源的电路如下图所示：6.电路调试调节步骤如下：6.1 辅助电源的安装调试在安装元件之前，
13、尤其要注意电容远见的极性，注意三端稳压器的各端子的功能及电路的连接。另外，因为二极管、电容都是对温度比较灵敏的元件 ， 在焊接时要格外小心 。 检查正确无误后 ， 加入交流电源 ， 测量各输出端直流电压值 。6.2 可调稳压电源部分调试将电路连接好 ， 在运算放大器同相输入端加入一 0 10V的直流电压 ， 用示波器观察输出稳压电压值的变化情况 。 当存在误差时 ， 我们通过改变电位器来稳定电压输出。6.3 D/A变换器电路调试这是一个比较成熟的电路。但是在搭接过程中还是遇到了问题。因为模拟电路箱与数据电路箱之间存在差别，我们始终找不到电路不能正常工作的原因 ，在发现了原因之后 ， 我们终于看
14、到了预期的效果 。 DAC0832输出了很稳定的直流电压 。 通过按钮开关的调节 ， 使得数码管显示的数值为 9.9， 然后调节对应的电位器，测 量两个 NE5532第一管脚 输出的电压值均 为 9 ，调节后 观察比较器输入端第五只管脚的电压接近 9.9。6.4 主要技术指标设计数控直流电源的电压输出范围为 09.9V，步进电压值为 0.1V，输出纹波电压不大于 10mv，输出电流为 1000mA。7.改进措施本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高输出电压时，在不改变调节精度（即步 进电压值）前提 下，只要增加计数 器的级联数和相 应 D/A 转换器的 个数 ， 扩大数显指示范围 ， 配合选用
15、高电压输出运放 ， 就能轻易地满足要求 。 当需要正负对 称输出电压时， 只要另增一组电源 ，对 D/A 转换器及 调整输出电路稍作改动即可达到目的 。 不能输出相应的方波或三角波 ， 只要对输出波形进行相应的波形转换 ， 设置不同开关控制来控制不同波形的输出 。 输出电压没有记忆储存功能 ， 比如长此用到一定的电压 ， 只要设置一个定值后 ， 下次操作就不要在去调节了 ， 有默认值就是所要的电压值 ， 在原来的电路中只要增加寄存器来控制电压的输出。仿真 电路在整个仿真电路中，使用仿真软件 Multisim对于要求的电路进行仿真 ， 其中各个环节的仿真电路如下图所示：1.自制稳压电源电路：为整
16、个电路提供 “ +15v” “ -15v” “ +5v” 电压。2.按键、显示、数模转换、调节等电路。通过电路仿真 ， 参考设计电路 ， 整个仿真电路可以实现设计要求的基本功能和扩展功能 。3 扩展功能部分 ： 脉冲电路 ， 代替人工按键实现电压输出变化 。 输出产生约 0.5s的周期，来自动改变电压输出。4.功率放大电路课程 设计 心得体 会过本次课程设计 ， 将书本上以及从其他资料里学到的知识应用于实践 ， 学会了一些电 子电路仿真设计 能力 , 虽然过程 中遇到了一些困 难，但是在解决这 些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定 。 此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信
17、心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。通过两个星期的学习与实践 ， 使我对电子工艺的理论有了更深的了解 。 了解到了焊普通元件与电路元件的技巧和数控直流电源的工作原理等 。 这些知识不仅在课堂上有效 ， 在日常生活中更是有着现实意义 ， 也对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手能力，提高了自己解决问题的能力。在操作工程中存在的有一下方面的不足：1.在设计过程中 ， 经常会遇到这样那样的情况 ， 就是心里想老着这样的接法可以行得通 ， 但实际接上电路 ， 总是实现不了 ， 因此耗费在这上面的时间用去很多 。2.在焊接的时候 ， 没有能够充分利用有限的空间 ， 起初布局很乱 ，
18、最后从新整理布局才使得版面看起来比较整齐。3.焊接技术不是很熟练，在检测的时候有出现虚焊或没焊，导致线路不通 。通过本次实习培养了我理论联系实际的能力 ， 提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。最主要的是收获颇丰，具体如下：1. 基本掌握 手工电烙铁的焊 接技术，能够独立 的完成简单电子 产品的安装与焊接 。 熟悉电子产品的安装工艺的生产流程 ， 了解电子产品的焊接 、 调试与维修方法。2. 熟悉了有关 m ult i s i m 仿真的使用，能够熟练使用普通万用表。3.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查找资料，查阅有关的电子器件图书等。通过这次课程设
19、计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的 ， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来 ， 从理论中得出结论 ，才能真正为社会服务 ， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力 。 另外在这次实验中我们遇到了不少的问题 ， 最终一一解决了遇到的问题 。 在我们遇到不懂的问题时 ， 利用网上和图书馆的资源 ， 搜索查找得到需要的信息 。 和队友之间相互讨论 ， 明白了团队合作的重要性 。 这次的制作也让我们感受到 ， 我们在电子方面 学到的只 是很小的 一部分知 识，我 们需要更 多的时间 来自主学 学习相 关知识，联系各方面知识，实现整个系统的正常顺利工作运行。参考 文献
20、电路电子技术 模拟电子技术基础 浙江科学技术出版社电路电子技术 数字电子技术基础 浙江科学技术出版社电路电子实验指导书 中国计量学院自编教材互联网技术文献元器 件清 单相关芯片、元器件 主要用途 数量74LS192 十进制可逆加减计数器 2 个74LS48 译码器 2 个LM324 非门 1 个555 输出锁存信号 1 个MC7815、 MC7915、 MC7805 稳压输出 各 1 个数码显示管 显示电压值 2 个 1 位（带排针）电桥 3n252 实现交流变直流 1 个运算放大器 N e5532 放大电压 2 个100K电位器 调节输出电压 2 个D ac0832 实现 D/A 转换 2
21、个按键 实现加减计数 2 个降压变压器 220v 9v 降压 1 个电阻、电容 降压、分压，滤波等等 电阻：1k 15 个10K 2 个100 1 个9 0 0 1 个电容：470uf3 个33nf 5 个220uf3 个100uf2 个LED2 个 （红、绿）相关 芯片 介绍共阴 极数 码管 :LED 显示器是由发光二极管作为为显示字段的数码显示器件 ， 图 1 为一 位 LED显示器的 外形和引脚图， 其中七只发光二极 管 (ag七段 ) 构成字型 “ 8 ” ，另外还有一只发光二极管 dp 作为小数点。 当对应的二极管被点亮时，显示的数值就是需要的值。数码管外形和引脚：7 4 L S 4
22、 8：译码器7 4 L S 1 9 2：计数器74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器 。 (bcd,二进制 ) ， 下面我们介 绍74ls192引脚图 ,74ls192功能表等资料。 CPU为加计数时钟输入端， CPD为减计数时钟输入端 LD 为预置输入控制端，异步预置 CR 为复位输入端，高电平有效，异步清除 CO 为进位输出： 1001状态后负脉冲输出 BO 为借位输出： 0000状态后负脉冲输 出 74ls192引脚图 74ls192功能表：D A C 0 8 3 2 ： D/A转换 器D A C 0832是一种典型的 8 位转换器 ， 内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和 D AC
23、寄存器 ， WR 1/、 WR 2/ 、 分别为该两寄存器的写信号输出端 ， I L E 为输入锁存使能端 ， 高电平有效， C S / 为片选端， X F E R / 为传输控制端，它和 WR 2/ 共同控制 D A C 寄存器的工作状态。 DA C 0832有两个接地端 A G N D（ 模拟电路接地端 ） 和 D G N D（ 数字信号 ） 接地端 ， 一般情况下 ， 这两个地端均并联接地 。 D A C 0832的 D / A 转换电路为倒 T 型 R - 2R 电阻网络 ， 故有 I OU T 1 和 I O UT 2 两个电流输出端，根据不同的电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一
24、种为电流输出模式，这种模式基准电压加在 V R E F 端，由 I O UT 1 ， I O UT 2 输出的电流经运算放大器相加后输出 ； 另一种为电压输出模式 ， 这种模式基准电压加在 I O UT 1 和 I O UT 2 之间 ，模拟电压加从 V R E F 端输出。本电路采用后一种模式，其基准电压通过电阻和 2. 5V稳压管组成的稳压电路提供，其基准电压为 2. 5V，最后经过放大器 T L 082放大到 12.5V, 作为电路设计的程序设计编码基准电压 。 由于 D A C 0832为 8 位转换器 ， 所以采取把 12.5V电压等 分256份，得出每 0. 1V的步进为 2. 0
25、48。即： 12.5/ 256=0.1/ , 2. 048。这样就可以得出 D AC 0832的 D n 的 T AB 1 对应的值 。 由于采用了 2. 5V的稳压二极管最为基准电压 ， 所以必须经过放大器放大一定倍数达到 12.5V。D I 0 D I 7 ： 数据输入线 ， T L L 电平 。 I L E ： 数据锁存允许控制信号输入线 ， 高电平有效。 C S：片选信号输入线，低电平有效。 WR 1：为输入寄存器的写选通信号。 X F E R：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR 2：为 D A C 寄存器写选通输入线。 I o u t 1 :电流输出线 。 当输入全为 1 时
26、 I o u t 1 最大 。 I o u t 2 : 电流输出线 。 其值与 I o u t 1 之和为一常数。 R f b : 反馈信号输入线 , 芯片内部有反馈电阻 . V c c : 电源输入线 ( +5 v +1 5 v ) V r e f :基准电压输入线 ( - 1 0 v +1 0 v ) A GND : 模拟地 , 摸拟信号和基准电源的参考地 . D GND : 数字地 , 两种地线在基准电源处共地比较好 . 采用 A D C0 8 0 9 实现 A / D 转换。DAC0832内部框图N E 5 5 3 2 : 双集成的运放极限参数：参数 符号 N E 5532 单位电源电
27、压 V c c 22 V差分输入电压 V dif 13 V输入电压 V i 提供电压 V功耗， T A = 2 5 P D 1100 m W工作温度 T O P R 070 L M 3 2 4 ： 运算放大器L M3 2 4 系列运算 放大器内含 4 个独立的 高增益、频率补 偿的运算放大器， 既可接单电源使用 ( 3 3 0 V ) ，也可接双电源使用 ( 1 . 5 1 5 V ) ，驱动功耗低 。验收 方案班级： 姓名：指导老师：施阁 日期： 2 010-6-8功能 清单基本功能实现可输出电压 ： 范围 0 9.9V， 步进 0.1V，纹波不大于 10mV有可 输出电流： 500mA 有可输出电压值由数码管显示 有由 “ + ” 、 “ - ” 两键分别控制输出电压步进增减有为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出输出 15v,+5v有扩展功能与创新输 出电 压可 预 置在 09.9v之 间的 任意 一值有用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化有扩展输出电压种类（比如三角波等） 无扩展可输出电流： 1000mA 有
