课程设计-董志坤.doc

淮海工学院课程设计报告书 课程名称： 电子技术课程设计 题 目 直流稳压电源、多功能数字钟系 （院）： 电子信息工程 学 期： 2011-2012-1 专业班级： 电 子091 姓 名： 董志坤 学 号： 510920108 评语：成绩：签名：日期：一 、引言 电子技术课程设计是一门十分重要的实践基础课，这要求我们不仅要有较高的理论素养，同时也要掌握基本的设计知识和技能，为今后各课程设计的学习打下坚实的基础。此次课程设计包括直流稳压电源和多功能数字钟两部分。通过这两部分的设计使我们达到以下目的（1） 巩固加深对电子技术基础知识的理解，培养我们独立分析问题、解决问题、提高综合运用所学知识的能力。（2） 通过查找资料、选方案、设计电路、安装调试、写报告等环节的训练，收悉设计的过程、步骤。为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。（3） 了解电子线路设计的工程、工艺技术规范，学会书写设计说明书。（4） 培养我们严肃、认真的科学态度和工作作风。二 、直流稳压电源部分1 设计目的和要求 直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。 直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。 通过课程设计，自己动手解决实际问题，熟悉变压器，电桥，稳压管，三极管等器件在实际问题中的运用。为以后从事电子电路设计研制电子产品打下基础。2 设计指标 直流稳压电源是电子设备的重要组成部分，电子系统的正常运行离不开稳定的电源。要求直流稳压电源能（1） 输出直流电压3-15V:连续可调（2） 输出电流0-1A （3） 稳压系数Sv=0.05 （4） 输出电阻Ro=0.05欧姆 （5） 输出纹波电压0时 U2 由0开始上升，二极管VD1、VD2导通，一方面给负载供电，同时对电容C充电。如果不考虑整流电路的内阻，电容电压随电源U2的上升而上升，如上图1-5实线所示 。此时2） Wt=90时 U2和Uc同时到达最大值3） Wt90时 U2按正弦规律下降，先慢后快，如上图1-5虚线所示。电容电压Uc刚按指数规律通过负载电阻RL放电，先快后满，如上图1-5实线所示。4） Wt2wt90时 Uc U2 ,二极管VD1、VD2因承受反向电压而截止。此时，流过RL的电流时电容C的放电电流，Uo=Uc按指数规律下降。时间常数=RC越小，下降越慢。 5） Wtwt2 以后 U2 Uo = Uc , 二极管VD3、VD4导通，再次对C充电和对RL供电。当wt = wt3时，C又充电到Uc = Uo。此后，U2下降，Uc =UoU2,二极管截止，Uc再次向RL放电。以后，每半个周期情况重复一次。负载RL上的电压Uo=Uc的波形如上图1-5所示。如果考虑电路的内阻，则Uc=Uo的波形将如下图所示。图1-6 考虑整流电路内阻时的波形4.3 稳压电路 当电网电压波动和负载变化时，整流滤波电路的输出电压会随之变化。电源电压的不稳定可以产生测量和计算误差，引起电子设备和控制装置工作的不稳定，甚至使之根本无法正常工作。为了能够提供更加稳压的直流电源，需要在整流滤波后面加入稳压电路。使直流电源的输出电压基本上不随交流电网电压波动和负载变化而变化。稳压电路由调整管电路、保护电路、比较放大电路、基准电压电路、取样电路组成。 图 1-7 稳压电路1） V1为调整管，起电压调整作用,同时还向负载提供电流，由于调整管与负载相串联，并且工作在线性放大状态，所以该电路也成为线性串联型稳压电路；2）V2是比较放大管，与集电极电阻R4组成比较放大器；3）V3是稳压管，与限流电阻R3组成基准电源，为V2发射极提供基准电压；4）R1、R2和RP组成采样电路，取出一部分输出电压变化量加到V2管的基极，与V2发射极基准电压进行比较，其差值电压经过V2放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。5）R4既是V3的限流电阻，又是V1管的偏置电阻，起到电路保护的作用；1. 稳压系数Sr 稳压系数反映了电网电压波动对直流输出电压的影响。通常定义为负载及环境温度T不变时，直流输出电压Uo的相对变化量与稳压电路输入电压Ui的相对变化量之比， 图 1-8 稳压系数计算公式2. 输出电阻 输出电阻反应了负载变化对输出电压的影响，定义为在输入电压Ui及温度T不变时，输出电压的变化量与输出电流的变化量之比的绝对值。 图 1-9 输出电阻计算公式 3. 输出电压及其调节范围Uomax=（Vbe + Vz)(R1+Rp+R2)/(Rp+R2)Uomin=（Vbe + Vz)(R1+Rp+R2)/R25 总电路图设计 图 1-10 直流稳压电源总电路图6 元件清单变压器TRANS1 1 个 电桥 BRIDGE1 1 个稳压管 DIODE SCHOTTKY 1 个 三极管 NPN 2 个电容 CAPACITOR POL 2 个 电阻 RES2 5 个 滑动变阻器 POT 1 个7 参考资料【1】 王远主编 模拟电子技术基础 第三版 机械工业出版社 2007年4月【2】康华光主编 电子技术基础 北京高等教育出版社 1998 年 6 月【3】杨毅德主编 模拟电路 重庆大学出版社 2006 年 5 月【4】林红、周鑫霞主编 模拟电路基础 清华大学出版社 1996 年 4 月【5】李万臣主编 模拟电路设计、仿真、编程与实践哈尔滨工程大学出版社三 、多功能数字钟部分1 设计目的和要求 多功能数字钟是一个将“时”、“分”、“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，满刻度为23时59分59秒，另有校时报时功能。通过对多功能数字钟的设计，可以巩固和运用在电路 数字电子技术基础等课程中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用数字电子线路的一般设计方法，提高设计能力和实试验技能。2 设计指标多功能数字钟主要有六部分组成分别为LED显示器、译码驱动器、计数器，振荡器、逻辑控制器、蜂鸣器组成。其主要功能和要求是，设计好的数字钟具有“时”“分”“秒”显示装置。计时周期为24小时，满时刻度为23时59分59秒，另有校时、报时功能。3 总体框图设计 9553221译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动译码驱动报时电路分个位计数秒个位计数秒十位计数分十位计数时个位计数时十位计数报时电路报时电路校分控制电路校时控制电路晶体振荡电路图 2-1 多功能数字钟总体框图设计4 功能模块设计4.1 LED数码显示器 LED数码显示器，显示器件为7段码数码管，是由发光二极管做成；LED显示器采用了低电压扫描驱动，具有耗电低、使用寿命长、成本低、亮度高等优点。本设计采用LED显示器来显示数字。 图2-2 显示器. 译码驱动单元 译码驱动电路的功能是将“秒”“分”“时”计数器输出的十进制代码转换成段代码驱动数码显示器工作。并且为保证数码管正常工作提足够的电流，其输出是高电平有效，正好驱动共阴极的数码管工作。在这里才用个作为译码器。图2-3时驱动译码器. 时间计数电路一般采用十进制计数器来对多谐振荡器产生的脉冲进行计数。“秒”的个位为十进制，十位为七进制；所以无需对秒的个位进行数制转换，当“秒”的十位计数到的时候，用整体置零法对秒进行置零。图2-4秒计数器. 报时电路.一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。当电路计时到分秒时的蜂鸣器，开始报时，持续时间10秒图2-5前十秒报时电路当电路计时到分秒时蜂蜜器开始报时，持续时间秒 图2-6 整点报时1000HZ报时电路 3 当电路到达23时59分电路开始报时 图2-7 零点报时电路5 晶体震荡电路 多谐振荡器是555定时器与RC震荡电路做成的，是构成数字式电路的核心，它给数字钟提供一个频率稳定准确的脉冲，可保证数字钟的走时准确及稳定，震荡频率越高计时月准确。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了振荡器电路。其原理图如下所示。 图2-8 多谐震荡电路4 .6 校时控制电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数电路，再进行时间校准。J1,J2分别是时校正、分校正开关。不校正时，J1、J2是打开。当校正时位时，需要把J1闭合，当校正分位时，需要把J2闭合。 图2-9 校时电路5 总电路图设计图2-10 多功能数字钟总电路图 6 元件清单74LS48N6个 74LS160N6个74LS04N11个74LS00D8个BUZZER3个CAP4个74LS101个74HC125N2个74LS20N4个7 参考资料1数字电子计数基础，第四版，清华大学电子学教研组编，阎石 主编，高等教育出版社，19972数字逻辑电路实验指导书 淮海工学院电子工程学院 2011年08月3数字电路与逻辑设计 作者: 邹虹主编，贺利芳 人民邮电出版社 出版时间: 2008-3-14数字电路的逻辑分析与设计 出版社: 北京工业大学 作者: 彭建朝 出版时间: 2007-9-15数字逻辑电路 出版社: