直流稳压电源和计数器课程设计报告.

1、直流稳压电源和计数器课程设计报告学部：电气与信息工程学部专业班级：通信工程姓名：指导老师：二零一一年六月二十三日目录一课题一直流稳压电源设计 21. 任务书22. 设计目的33. 设计任务与要求 34. 材料清单35. 实践步骤 31）设计思路 42）设计原理 43）仿真模拟电路图 46. 设计报告总结 57. 参考文献 5二课题三计数器设计 61. 任务书 62. 设计目的 73. 设计任务与要求 74. 材料清单 85. 实践步骤96. 设计报告总结 187. 参考文献 18三个人心得 19课题一 直流稳压电源设计1. 任务书一、设计目的1、了解直流稳压电路的组成和工作原理；2、学习直流稳

2、压电路的设计方法以及主要技术指标的测试方法3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。二 设计任务与要求设计任务： 设计一个直流稳压电源要求 ：1、输出电压 5V、+12V、-12V 三档；2、输出电流：最大电流 1A；3、纹波电压峰值Vop-p 5mv,稳压系数Sr1A3、纹波电压峰值Vop-pw5mv,稳压系数Sr5%电网电压波动正负10%4. 材料清单课题一直流稳压电源兀件类型型号主要参数单组数量变压器带中间抽头16V, 40W1个二极管IN40024个独石电容0.1 卩 F5个电解电容1000卩 F, 25V2个100卩 F, 25V3个三端稳压器LM78121个LM79121

3、个LM78051个电源线带插头1条万能板17cm*22cm1个焊锡丝1.0mm2米单股导线0.3mm23米5. 实践步骤1）设计思路（1）电网供电电压交流 220V（有效值）50Hz,要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。(2) 降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化 大(即脉动大)。(3) 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。(4) 滤波后的直流电压，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。工频交流整流滤波稳 压AA_X_ * 脉动直流直

4、流负载132) 设计原理(1) 电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确(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。整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图所示。在 u2的正半周内，二极管 D1、D2导通，D3 D4截止；u2的负半周内，D3D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL且方向是一致的。电路的输出波形如下图所示:D応匚占g(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

5、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。在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极 管的平均电流等于输出电流的平均值的一半。在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变 的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出 波形基本平滑的目的3）仿真模拟电路图LM7812CT2D2C1C21N4002*-1mF -100nFLINEVREGVOLTAGET11 1、120寸ms宓60 Hz1D40U1U3LM7905CTLINE VOLTAGEVREG10COMMONC3C4COMMONC9C10100u

6、F 二100nF100uF 100 nFC5C6U2LM7912CTVOLTAGELINEC7 1mF 100nFC8100uF 100 nF6. 设计报告总结通过本次设计，让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标.也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题；而通过不断 的努力去解决这些问题在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获7. 参考文献1 ,华东师范大学物理系万嘉若，林康运等编著，高等教育出版社2 ,华中工学院电子学教研室编，康华光主编，高等教育出版社。3,（第二版）华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社。课题三计数器设计1.任务书一、课程设计的目的1、熟

7、悉计数器工作原理和不同的码制的计数器原理；2、掌握计数器的设计方法。3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。设计任务与要求设计任务：设计并实现一个采用小规模数字集成电路的计数器。系统图如下:LED旨示按学号从以下课题中选择一个课题电路形式进制码制增减采用器件同步十进制84215421(A)5421(B)5221(A)5221(B)2421(A)2421(B)递增 递减JK触发器D触发器要求：1. 电路设计要简单，译码显示器不需要做出实物，只要理论设计。2. 必须按指定触发器设计，不能由其它触发器转换。3. 必须采用指定的元器件设计电路。4. 计数器与译码显示器之间必须用 4个LED

8、指示计数的二进制编码值。5. 理论设计中要将其扩展成4位十进制。各种码制的编码表如下：十进制84215421(A)5421(B)5221(A)5221(B)2421(A)2421(B)0000000000000000000000000000010001000100010001000100010001200100010001000100010001000103001100110011001100110011001140100010001000110011001001010501010101100001111000010110116011001101001100110010110110070111

9、0111101010101100011111018100010111011101111011110111091001110011001110111011111111三、可提供的主要电子元器件1、集成电路 74HC0CX 8、74HC7& 2、74HC74X 2 及插座。2、红光发光二极管X 53、电阻、电容若干四、实践步骤1、收集相关资料，完成相关电路的设计图，正确选用适合设计内容的集成电 路、元器件和器材，并列出“领料清单”；2、根据所设计的电路图，组装调试计数器电路。3、检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。五、实践标准完成设计制作安装，实现其设计基本内容和功能，装配工艺美观，电路运行

10、稳定、可靠。六、设计报告总结1、说明设计过程，画出计数器的系统框图，说明各个部分的作用。2、说明各部分电路的设计过程，并画出各部分的电路图。3、分析安装调试过程中出现的各种现象，总结经验和体会。2. 课程设计的目的1、熟悉计数器工作原理和不同的码制的计数器原理；2、掌握计数器的设计方法。3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3. 设计任务与要求设计任务：设计并实现一个采用小规模数字集成电路的计数器。系统图如下:时钟脉冲LED旨示按学号从以下课题中选择一个课题电路形式进制码制增减采用器件同步十进制84215421(A)5421(B)5221(A)5221(B)2421(A)2421

11、(B)递增 递减JK触发器D触发器要求：1. 电路设计要简单，译码显示器不需要做出实物，只要理论设计。2. 必须按指定触发器设计，不能由其它触发器转换。3. 必须采用指定的元器件设计电路。4. 计数器与译码显示器之间必须用 4个LED指示计数的二进制编码值。5. 理论设计中要将其扩展成4位十进制。4. 材料清单课题三计数器设计元件名称元件型号单组数量总数量集成电路74HC00896074HC73224074HC742240发光二极管5mn红5600色环电阻1K/0.25W101200独石电容0.1uF101200电解电容100uF/25V/ 1120IC插座14脚 PIN1 101200单股导

12、线0.3mm3米360米焊锡丝1.0mm1米120米万能板17cm*22cm 1块120块5. 实践步骤第一步：根据要求列真值表和状态图基于8421BCD码的十进制同步递增计数器有十个有效状态，其真值表如表 4 2所示，采用时钟脉冲下降沿触发，所以在第9个时钟脉冲到来时，进位为1, 当第10个时钟脉冲到来时，进位为0,出现下降沿，从而产生进位。表4 2 真值表十进制数计数器状态时钟脉冲进位BQ3Q2Q1Q0CPCo0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191100000100基于8421BC阴的十进

13、制同步递增计数器的状态图如图4.7所示/C O/0/0图4.7状态图第二步：根据真值表画进位卡诺图，求进位方程1010”、 “1011”、当状态为“ 1001”如图4.8是根据真值表得出的进位卡诺图，其中编码“1100”、“ 1101”、“ 1110”、和“1111”是无效状态，定为任意态 是，进位为“ 1”，其它为“ 0”。co00010000X0XnX01i 1X JX00011110图4.8进位卡诺图QQ31qQ20 00 01 11 10由进位卡诺图可得到最简的进位方程。图4.8中所画的包围圈得到式（4 1）(4 1)第三步：根据状态图画次态卡诺图，求次态方程先根据状态图填写次态卡诺图

14、，如图4.9所示图4.9 次态卡诺图Q3Q；QniQn000000100100100001101010101101000011111XXXX1010010000XX011100101015例如，现态Q31Q2；Q1nQ0 =0000时，由状态图可知，其次态Q3+Q2n*Q1n+Q；+=0001，所以在次态卡诺图的左上角方格填“ 0001”。为了能由次态卡诺图直观的得到次态方程，将次态卡诺图分成四个小的卡诺图，如图4.10、图 4.11、图 4.12 和图 4.13 所示。Q1n岂 Q0n 00000000 1 =01X2【X-J0Xlx011110000111Q；1Q3 QQo2 000111

15、10000|_0*J,001.-严壬1 t0111.xjX11 XJ1000x iX1017诺图图4.ioQ3n1的次态卡诺图图4.11 Q2 1的次态卡Qn 11Q；屯 Q0n 001010101J 丿01XXXX00X201111000011110Q；1Qn1Qn Qn30Q200d 11100Z11 11adii_LXXii1x1XXx|1丿0XiX011110000111图4.12Q： 1的次态卡诺图图4.13Q0 1的次态26卡诺图由Qa的次态卡诺图4.10，可得Q3的次态方程(42):Q311 =Q31q7 - Qgg：(42)由Q2的次态卡诺图4.11，可得Q2的次态方程(4 3

16、):Q；1 二 QQg； Q31Q1n - Q31Q0n(43)由Q1的次态卡诺图4.12，可得Q1的次态方程(4 4):Q1n 1 =Q3nQ；nQon - Q1nQ0n(4 4)由Qo的次态卡诺图4.13，可得Qo的次态方程(4 5):Qo(45)第四步：检验系统能否自启动由次态方程，可直接画出包括无效状态的完整状态图，如图4.14所示/1/0/0图4.14 完整状态图当电路进入无效状态Q31Q21QinQ01 =1100时，代入次态方程，得次态 q3 1q2 1Qin 1Q0 =1101，再代入次态方程，得次态 Q3n 1q2 dQin 1q0 1 =0100 ,进 入正常状态；当电路进

17、入无效状态Q31Q21Q1nQ01 =1110时，代入次态方程，得次态 Q3nQ；Q1nQ0 =1111时，代入次态方程，得次态 Q；Q1 g； 1 =1000，进入正常状态；当电路进入无效状态q31q21Q11q01 =1010时，代入次态方程，得次态Qj+Q21*Q1n+Q0+ =1011 ,，代入次态方程，得次态进入正常状态。由此，基于 8421BCD码的十进制同步递增计数器具有自启动的特性。第五步：确定触发器类型和数目根据要求的进制数N( N =10)来选择触发器的数目k，由2k N可知，至 少要求k = 4，所以确定选用4个JK触发器。表43是JK触发器的激励表。表43 JK触发器激

18、励表QnQn*JK000X011X10X111X0由表43可知，当需要JK触发器从0翻转到0状态时，在有效的时钟脉冲 触发下，要求J =0，K为任意态；当需要JK触发器从0翻转到1状态时，在有 效的时钟脉冲触发下，要求J =1，K为任意态；当需要JK触发器从1翻转到0 状态时，在有效的时钟脉冲触发下，要求 K =1，J为任意态；当需要JK触发器 从1翻转到1状态时，在有效的时钟脉冲触发下，要求 K = 0, J为任意态。第六步：根据次态卡诺图和JK触发器的激励表填激励卡诺图，求激励方程激励卡诺图是在已知输出变化的条件下,得到输入信号。图 4.15 是基于 8421BCD码的十进制同步递增计数器

19、的激励卡诺图0Jizi1XX1X11X0X1XX1X00X0X1X0X0X0X0X10X1XX1X1X0X1XX1X0X0X0X10X0XX01X0XXXXXXXXXXXXXXXXX1XX1XX0X0XXX0X0XXX1X0X1XX0111100001111000011110111000011110J3K3J1K1J0K0J2K200 0100图4.15激励卡诺例如，由Q3的次态卡诺图4.10可知，左上角第一方格Q3是由“0”变化到0”，对照JK触发器的激励表，要求J = 0 , K为任意态。所以J3K3 =0X。同理，可推出其它激励。为了能由激励卡诺图直观的得到激励方程， 将激励卡诺图 分成

20、八个小的卡诺图，如图 4.16、图4.17、图4.18、图4.19、图4.20、图4.21、 图4.22、和图4.23所示。Q Q1q3q2 q0Q1Q31Q0Q 0Q200 01 11 10001XX011XX111XXXX10I1K1Q1CLR74LS73Di_RE1AVCC1B4A1Y4B2A4Y2B3A2Y3BGND3YU574LS00N同步计数器中所有的触发器时钟端接在一起，受时钟同步控制。CLR为清零端，低电平清零。Q3、Q2、Q1和Qo是计数输出。Co是进位输出。6. 设计报告总结在计数器的整个设计过程，我们通过电路方案的分析、论证和比较，设计计 算和选取元器件，电路组装、调试和检测等环节，实现了计数功能同时也初步掌 握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。7. 参考文献1 ,华中工学院电子学教研室编，康华光主编，高等教育出版 社。2 ,（第二版）华中科技大学谢自美主编，华中科技大学出版 社。三个人心得做了两周的课程设计， 有很多的心得体会， 有关于计数器方面的， 更多的是 关于人与人之间关系方面的。 我们组一共有三个人， 都是文科生， 对实验还有些 不了解，所幸的是得到了很多同学的帮助。 画好了电路图， 接下来就是做硬件方 面的焊接工作了。没想到这项看起来不需要多少技术的工作却