张晓光课程设计

1、自动化工程学院模拟电子课程设计(报告)学生姓名： 张晓光 班 级： 自动086 学 号： 0807240640 设计题目：1. 可调直流稳压电源制作与调试 2. 电子抢答器制作 3. 流水彩灯的制作与调试 同组姓名： 吕晶石 李泉 厉克 陈金明 张文超 指导教师： 侯一民 高经伍 张茂川 李霞 姜文娟 2010 年 7 月第1章 可调直流稳压电源制作与调试41.1.1设计并制作一个可调直流稳压电源，主要技术指标要求：41.1.2设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。41.1.3自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。41.

2、1.4批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。41.2总体设计方案41.2.1电路图设计41.2.2电路安装、调试51.3系统分析与设计51.3.151.3.2直流稳压电源原理51.4电路图 元器件清单 仪器仪表清单61.4.1总电路图61.4.2元器件清单61.4.3仪器仪表清单61.5系统安装、调试与参数测量71.6改进意见与收获体会7第2章电子抢答器制作92.1设计任务92.1.1利用可控硅，发光二极管，二极管构成基本电路。92.1.2用时基电路构成施密特触发器。92.1.3实现四路抢答器功能。92.1.4带有降压稳压模块，可使用220v交流电源。92.2总体设计方案92.

3、2.1电路图设计92.2.2电路安装、调试92.3系统分析与设计102.3.1电路设计102.3.2可控硅原理及应用102.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单112.4.1总电路图112.4.2元器件清单112.4.3仪器仪表清单112.5系统安装、调试与参数测量112.6改进意见与收获体会13第3章流水彩灯的制作与调试143.1设计任务143.1.1利用二极管与可控硅完成外部电路结构，并与四个小灯泡相连接。143.1.2用cd4017与4069构成和新元件实现计数器功能和方波产生器。143.1.3当电路接通电源后，能过实现x1亮-x2亮-x3亮-x4亮-全熄-x1,x2亮- x1，x2，x

4、3亮- x1，x2，x3，x4亮-全熄，然后依次循环工作。143.2总体设计方案143.2.1电路图设计143.2.2电路安装、调试143.3系统分析与设计153.3.1电路图的设计153.3.2电路的工作过程153.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单163.4.1总电路图163.4.2元器件清单163.4.3仪器仪表清单173.5系统安装、调试、与收获体会173.6改进意见与收获体会17参考文献：17第1章 可调直流稳压电源制作与调试1.1设计任务学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方

5、法。培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。1.1.1设计并制作一个可调直流稳压电源，主要技术指标要求：输出电压可调：uo=3v，4.5 v，6 v，7.5 v，9 v，12 v1.1.2设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。1.1.3自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。1.1.4批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。1.2总体设计方案1.2.1电路图设计（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形

6、式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。1.2.2电路安装、调试（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的输出电压值。（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。1.3系统分析与设计1.3.1（1）实验室所提供的低压交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（2）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（3）滤波后的

7、直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载rl。1.3.2直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将15v工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。其中：（1）由于本实验提供低压交流电源，所以不需要变压器。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50hz的正弦交流电变换成脉动的直流电（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。1.4电路图 元器件清单 仪器仪表清单1.4.1总电路图

8、1.4.2元器件清单编号名称型号数量lm317外型图d1d4二极管1n40074c1电解电容16v1000f1c2电解电容25 v 47f1c3电解电容25 v100f1u1三端稳压集成电路lm3171r1电阻15001r2电阻1201r3电阻1601r4 r5 r7电阻1503r6电阻1391r8电阻3001v1低压交流电源50hz 9v1.4.3仪器仪表清单1.万用表 2.示波器 3.交流毫伏表 4.三端可调的稳压器 lm317一片1.5系统安装、调试与参数测量 编号电压v第一次3.244.476.017.669.2710.98第二次3.134.436.247.609.1410.85第三次

9、2.864.436.007.609.1510.85平均值3.084.446.087.629.1910.89理论值计算：lm317的输出电压可以从1.25v连续调节到37v。其输出电压可以由下式算出： 输出电压=1.25（1+adj端到地的电阻/adj端到+vout端的电阻）。输出电压v理论值2.924.486.047.499.0510.93uo1=1.25x（1+160/120）=2.92vuo2=1.25(1+310/120)=4.48vuo3=1.25（1+460/120）=6.04vuo4=1.25(1+599/120)=7.49vu05=1.25(1+749/120)=9.05vuo6

10、=1.25(1+1049/120)=10.93v误差分析：e1=（3.082.92）/2.92=5.5%e2=（4.484.44）/4.48=0.9%e3=（6.086.04）/6.04=0.7%e4=（7.627.49）/7.49=1.7%e5=（9.199.05）/9.05=1.5%e6=（10.9310.89）/10.93=0.4在测试过程中，由于通电电阻上产生压降，一部分电能产生热能，对电阻的值产生一定的影响，使得测量的输出电压值与理论值有一定的偏差。1.6改进意见与收获体会1焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。2测试电路时，必须要保证焊接正确，才

11、能打开电源，以防元器件烧坏。3注意lm317芯片的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。4.为避免由于温度对电阻阻值的影响，可以将电路板置于恒温装置中。通过本次模拟电子课程设计，使我受益匪浅，不仅理解本设计所涉及的元器件的应用原理，懂得如何在实践中应用，也基本了解设计所需要的能力与知识。直流可调稳压电源在实际生活中得到广泛应用，当我们通过努力把理论应用到实践才是自动化实现的重要意义，应着重培养动手能力，学以致用。这次课程设计依靠团队的力量完成，在以后的学习中应培养自己的团队合作能力。 第2章电子抢答器制作2.1设计任务设计并制作一个四人抢答器。2.1.1利用可控硅，发光二极管，二

12、极管构成基本电路。2.1.2用时基电路构成施密特触发器。2.1.3实现四路抢答器功能。2.1.4带有降压稳压模块，可使用220v交流电源。2.2总体设计方案2.2.1电路图设计（1）设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。2.2.2电路安装、调试（1）在电路板上焊接。（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的输出电压值。（4）将各模块电

13、路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。2.3系统分析与设计2.3.1电路设计（1）核心电路，本抢答器主要是利用ne555作为核心元件及外围电路构成，由于采用ne555，使得外围电路结构十分简单，但是功能 不比一般电路少。ne555工作原理：本电路使用一块时基电路ne555，其高电平触发端6脚和电平触发端2脚相连，构成施密特触发器，当加在2脚和6脚上的电平超过2/3vcc时，3脚输出低电平，当加在2脚和6脚上的电压低于1/3vcc时，3脚输出高电平。内部电路图如下：（2）外围电路的设计与分析将发光二级管与可控硅的in端相连，out端与ne555的6脚相连，中间端与开关，二极管的阴极相连构成

14、了抢答器电路的外围电路。按下开关sw，施密特触发器得电，因单向可控硅scr1scr4的控制端无触发脉冲，scr1scr4关断，2脚和6脚通过r1接地而变为低电平，所以3脚输出高电平，绿色发光二极管led5发光，此时抢答器处于等待状态。 k1k4为抢答键，假如k1最先被按下，则3脚的高电平通过k1作用于可控硅scr1的控制端，scr1导通。红色发光二极管led1发光，+9v电源通过led1和scr1作用于ne555的2脚和6脚，施密特触发器翻转，3脚输出低电平，led5熄灭。因3脚输出为低电平，所以以后按下k2k4时，scr2scr4维持关断状态，led2led4不亮，led1独亮说明按k1键者

15、抢先成功，此后主持人将开关sw起落一次。复位可控硅led1熄灭，led5亮，抢答器又处于等待状态。（3）220v市变电经变压器降压，vd1vd4整流，c滤波，为抢答器提供+9v直流电压。2.3.2可控硅原理及应用单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。单向可控硅是由三个pn结pnpn组成的四层三端半导体器件与具有一个pn结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个pn结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。2.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单2.4.

16、1总电路图2.4.2元器件清单编号名称型号数量d1d4二极管in40014led1led5发光二极管红色与黄色5r1电阻10001r2电阻10001j1j4触发开关4j5拨动开关1scr1scr4单项可控硅2p4m4u1ne55512.4.3仪器仪表清单万用表一块 +9v只留稳压电源2.5系统安装、调试与参数测量安装ne555，发光二极管，可控硅，二极管，再将所设计电路焊接到电路板上，输入直流电压，并将拨动开关闭合，观察led5是否发光，若发光，依次连接开关14两端，观察led1led4是否发光，led5是否熄灭。若无此现象，进行调试。测试结果led1led2led3led4led5j5闭合其

17、余断开不亮不亮不亮不亮亮j5闭合j1闭合其余断开亮不亮不亮不亮不亮j5断开其余断开不亮不亮不亮不亮亮j5闭合j2闭合其余断开不亮亮不亮不亮不亮j5断开其余断开不亮不亮不亮不亮亮j5闭合j3闭合其余断开不亮不亮亮不亮不亮j5断开其余断开不亮不亮不亮不亮亮j5闭合j4闭合其余断开不亮不亮不亮亮不亮j5断开其余断开不亮不亮不亮不亮亮在先闭合j5时，若先闭合j1，测试再闭合j2j4，此时观察led2led4是否发光。再依次先闭合j2j4，重复上述操作。测试结果闭合j1（led1发光情况）闭合j2（led2发光情况）闭合j3（led3发光情况）闭合j4（led4发光情况）先闭合j1亮不亮不亮不亮先闭合j

18、2不亮亮不亮不亮先闭合j3不亮不亮亮不亮先闭合j4不亮不亮不亮亮2.6改进意见与收获体会从方案的选择，再到设计与实现。这个过程中我学习到了很多课本上没有的东西，通过此次课程设计我学习到了的主要有如下几点：1.提前做好准备工作，把各种原件的功能弄清楚，以及如何扩展，只有把这些真正搞懂之后才能顺利完成设计。2.团队合作，不懂请教。有时候遇到一些自己不能解决的问题，这时我们应虚心向同学请教，只有这样才能更好的解决问题。我们应增强自己的动手能力，去不断的锻炼，只有这样课程设计才能发挥最大的作用。第3章流水彩灯的制作与调试3.1设计任务设计并制作一个能实现彩灯循环工作的电路板3.1.1利用二极管与可控硅

19、完成外部电路结构，并与四个小灯泡相连接。3.1.2用cd4017与4069构成和新元件实现计数器功能和方波产生器。3.1.3当电路接通电源后，能过实现x1亮-x2亮-x3亮-x4亮-全熄-x1,x2亮- x1，x2，x3亮- x1，x2，x3，x4亮-全熄，然后依次循环工作。3.2总体设计方案3.2.1电路图设计（1）设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。3.2.2电路安装、调试（1）在电路板上焊接。（2

20、）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。（3）重点测试稳压电路的输出电压值。（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。3.3系统分析与设计3.3.1电路图的设计（1）核心元件cd4017的工作原理与功能 cd4017是5位johnson计算器，具有10个译码输出端，cp，cr，inh输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。inh为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。cr为高电平时，计数器清零。johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期co信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。（2）外围电路应用可控硅，二极管及小灯泡构成。本试验所使用的可控硅为双向可控硅。双向晶闸管的结构与符号元器件表1。它属于npnpn五层器件，三个电极分别是t1，t2，g。因该器件可以双向导通，故除门极g以外的两个电极统称为主端子，用t1，t2表示，不再划分阳极或阴极。其特点是当g极和t2极相对于t1电压均为正时，t2是阳极，t1是阴极。反之，当g极和t2极相对于t1电压均为负时，t2是阴极，t1是阳极。3.3.