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1、课程设计说明书学 生 姓 名 : 学 号：学 院 : 自动化工程学院班级 :题目 : 1 可调直流稳压电源的制作与调试2 电子抢答器的制作3 流水彩灯的制作与调试指导教师： 张茂川 田海军 高经伍 王恭 黄俊峰2013 年 12 月 26 日第 1 章 可调直流稳压电源的制作与调试1.1 设计任务直流稳压电源的基本功能就是将交流电转变为直流电， 且在一定的技术要求 下输出稳定的电压，为其它电子电路提供稳定的直流电源。要求用一只 LM317三端集成稳压器，以及二极管、三极管、电阻、电容等辅 助元件，设计、制作出一台可调式直流稳压电源。（1）查阅技术资料；（2）完成电路原理设计；（3）根据所设计的

2、原理电路图，完成印制电路的手工设计和制作；（4）将元器件正确焊接在印制电路板上；（5）调试整机电路，是否满足技术指标和功能要求；（6）排除可能产生的故障；（7）将印制电路板正确装配，完成一台具有实用价值的产品；（ 8）撰写技术报告（实训报告） 。1.2 总体设计方案在本次设计中，应用到了 LM317三端集成稳压器， 利用可调试端接在不同位 置上，改变接入电路的阻值，即可控制两端的电压，达到可调节的目的。1.3 系统分析与设计1.3.1 电路原理电路由一块三端可调集成稳压电路组成。它的输出由 3V、4.5V 、6V、7.5V 、 9V、12V共六档。电路中的输入电压为交流 16V 或 18V，整

3、流电路采用的是由 4 只整流二极管组成的桥式整流电路。 3V、4.5V 等各档分别与 S1 相联，即可得到 相应的电压值。虚线内的电阻可以去掉，将其换成 1.2K 的电位器，使该直流稳 压电源变成在一定的范围内连续可调。直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路4 部分组成，基本流程为低压交流电输入桥式整流电路电容滤波电路 LM317 集成稳压 电路可调直流稳压输出。该电路可实现直流、稳压、可调这三个作用。1.3.2 可调直流稳压电源设计任务分解1. 降压变压器降压变压器将电网 220V、 50Hz 交流输入电压降压后变为所需的约 18V 交流 电压，同时还可以起到直流电源与电网的

4、隔离作用。选用功率为 20 W的变压器， 即可满足要求。2 . 桥式整流电路图 1.1 桥式整流电路二极管桥式整流电路将变压器变换后的交流电压转变为单向的脉动直流电 压，由于这种电压存在着很大的脉动部分 （即纹波），如果用它直接给负载供电， 纹波的变化会影响后级电路的性能指标，所以还必须进行处理。二极管桥式整流电路的优点是输出电压高，脉动系数小（纹波电压小） ，每 管所承受的最大工作反压较其它方案低， 电源电压利用率高， 因而整流效率也较 高，变压器无需中心抽头。电路的缺点是使用的二极管数量较多（ D1D4 可采 用 1N4001 1N4007），整流管总的压降较大，在大电流工作状态下，会使电

5、路效 率下降。3 . 滤波电路电容滤波电路对整流部分输出的脉动直流进行平滑处理，使它成为一个含 交流成分很小的、 更加平滑的直流电压。 即滤波部分实际上是一个性能较好的低 通滤波器，且其截止频率一定是低于整流输出电压基波频率的。虽然电容C1 取得越大，脉动系数 S就越小，脉动成分就小，但一般取 RLCL 35 T ，T为交 L L 2 流电网电压的周期（ T 1 20ms）。50 电容滤波电路的优点是在输出电流 I O 不高时，体积小，成本低。电容滤波 适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。4. 稳压器稳压器为电源的核心部分。尽管经过整流滤波后的直流电压，可以充当某些 电子电路的电源，但是其

6、电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动 等因素的影响很大。因此还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。 稳压器电路采用 LM317可调式三端稳压电源。图 1.2 LM317 稳压电路三端稳压器的额定输出电压一般是不可调的， 但可以通过外接元件 R 来扩展 输出电压，达到调压作用，输出端和调节端之间在工作时产生标称值为 1.25V 的基准电压，这个基准电压加在电阻 R2 上，由于电压是恒定的，就有一个恒定 的电流流过输出设定电阻，得到的输出电压是：UO1.25(1+ R3/ R2)即输出 UO可调。发光二极管 LED与限流电阻 R1串联接在稳压器的输入端，当电源开关 K 闭 合

7、时，指示灯亮。C2：应靠近稳压器，起消振作用(即防止自激振荡) 。 C3：为一旁路电容，可进一步抑制纹波，当输出电压升高时， C3 可防止纹波的放 大。(即将 R3 上的纹波旁路掉)C4：由于使用了 C2、C3 等 ，与任何反馈电路一样，某些数值的外接电容( 500F 5000F)可能引起振荡， C4的作用就是消除这种效应，确保工作稳定。1.4 可调性在电路中，利用 LM317外接电阻控制分压的大小，在电阻的末端引出导线， 选择合适的电阻可确定合适的电压，输出共有3V、4.5V、6V、7.5V 、9V、 12V六档。1.5 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1. 总电路图2. 元器件清单表 1

8、.1 元器件清单元器件名称规格数量电阻（欧）1500130011501120113911601电容（微法）100011001331LM317无1二极管IN40074发光二极管无13. 仪器仪表清单表 1.2 仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线1直流稳压电源11.6 系统安装、调试 通过直流稳压电源的安装与调试加深理解整流、滤波、稳压的工作原理 系统安装步骤：（1）根据设计要求以及实验电路图，做出最简明有序的线路安排；（2）准备实验材料；（3）根据电路图焊接，防止漏焊、虚焊等等；（4）用万用表检查电路；（5）接通稳压电源观察能否正常工作。1.7 改进意见与

9、收货体会1.7.1 改进意见在实验中， 应该配置一个电位器， 用来进行对比， 可以使同学们更好地理解 可调电压的具体实践原理。1.7.2 收货与体会在这次课程设计中 , 我遇到了许许多多的问题，通过我们不断的努力去解决 实践中遇到的这些问题， 自己也翻阅与在网上查找各种资料， 我们不仅深入的学 习了直流稳压电源的工作原理以及它的制作和调试方法， 而且提高了自身综合应 用课本理论知识解决实际问题的能力。 通过与任课老师的沟通和与同学们的共同 协作，我不仅完成了这次课程设计，而且也深刻的体会到了团结和努力的意义。第 2 章 电子抢答器的制作2.1 设计任务制作一个四路电子抢答器， K1K4为抢答键

10、，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，所以此后按下 K2K4 时，SCR2SCR不4能获得触发脉冲， SCR2SCR4维持关断状态， LED2LED4不亮， LED1独亮说明按 K1 键者抢先成功，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。2.2 总体设计方案利用 555 定时器，构成斯密特触发器

11、， 通过控制 K1K4的开关，来接通发光 二极管，用来判断哪个人按下按键，此时，熄灭处于等待状态的LED5。2.3 系统分析与设计2.3.1 电路原理本电路使用一块时基电路 NE555，其高电平触发端 6脚和低电平触发端 2 脚 相连，构成施密特触发器，当加在 2脚和 6脚上的电压超 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。按下开关 SW， 施密特触发器得电，因单向可控硅 SCR1SCR的4 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

12、，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，所以此后按下 K2K4时， SCR2SCR不4能获得触发脉冲， SCR2SCR4维持关断状态， LED2LED4不亮，LED1独亮说明按 K1 键者抢先成功， 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。16V市

13、电经变压器降压， VD1VD4整流， C滤波，为抢答器提供 9V直流电 压。 VD1VD4选 IN4001,C选用 220F/15V。R1和R2选 1K，LED1LED4选红 色发光二极管， LED5选绿色发光二极管。 SW为拨动开关， K1K4为轻触发开关， 单向可控硅选 2P4M，IC 为 NE555。2.3.2 555 定时器构成的斯密特触发器555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、 单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 它也常作为定时器广泛应用于仪器仪 表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。图 2.1 555 定时器555 可构成许

14、多实用的触发器，如斯密特触发器。 斯密特触发器又称斯密特与非门， 是具有滞后特性的数字传输门。该器件既可以像普通 “与非 ”门那样工作，也可以接成斯密特触发器来使用。斯密特触发器具有如下两个特点：1、电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压； 2、与双稳态触发器和单稳态触发器不同，斯密特触发器属于“电平触发型 ”电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。它是一种阈值开关电路， 具有突变输入 输出特性的门电路。 这种电路被设计成阻止 输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。 当输入电压由低向高 增加，到达 2/3Vcc 时，输出电压发生突变，而输入电压 Vi 由高变低，到

15、达 1/3/vcc 时，输 出电压发生突变， 因而出现输出电压变化滞后的现象， 可以看出对于要求一定延迟启动的电 路，它是特别适用的。2.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1. 总电路图图 2.2 电子抢答器电路图2. 元器件清单表 2.1 元器件清单名称规格数量电阻10012001二极管无4发光二极管无5开关无5NE555无1103. 仪器仪表清单表 2.2 仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线12.5 系统安装、调试与参数测量2.5.1 系统安装、调试系统安装步骤：（1）根据电路图，合理安排布局；（2）准备材料；（3）根据电路图，焊接电路，防止漏焊

16、，虚焊；（4）用万用表检测电路；（5）接通直流电源，连接好电路，观察电路能否工作；2.5.2 参数的测量K1K4为抢答键，假如 K1最先被按下，红色发光二极管 LED1发光，此后按 下 K2K4时， LED2LED4不亮，LED1独亮说明按 K1 键者抢先成功， 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。112.6 改进意见与收获体会2.6.1 改进意见在本次试验中，唯一的不足是主持人每一次都要按下复位键才能够将上一次 的结果清除，这在现实生活中是十分麻烦的， 我们要在生活中尽量解决这个问题。2.6.2 收获体会在这个设计过程中 , 我们要

17、面临的挫折是自己去研究陌生的可控硅，当我把 可控硅弄懂了过后， 连上电路板也就出来了， 但是有时候还是不太稳定， 我觉得 我们动手能力还是有待提高， 说明自己接得不太结实。 因此，让我不要小看动手， 理论懂不一定能作出来，我终于意识到动手时如此的重要。12第 3 章 流水彩灯的制作与调试3.1 设计任务要求是电路的工作循环顺序为： H1亮H2亮 H3亮 H4亮全熄 H1、H2 亮H1、H2、H3亮H1、H2、H3、H4亮全熄，然后依次循环工作。3.2 总体设计方案电源用 9V 直流电压供其它电路工作，由 CD4069非门电路和定时元件 R、C 组成了多谐震荡器，它输出周期 T=1.4RC的方波

18、给 CD4017的时钟端， CD4017是 一块能产生序列脉冲的 CMOS计数/ 分配器，在时钟信号的作用下， Y0-Y9依次输 出为正脉冲。二极管编码电路和 CD4017协调一致地工作以实现所要求的效果。3.3 系统分析与设计3.3.1 电路原理当第一个计数脉冲到来时， CD4017内电路翻转， 3脚Y0 呈高电平，与此 同时 CD4017 其余各输出端 Y1 Y9 均为低电平，此高电平经二极管，送入双向 可控硅 VS1 的控制极，驱动 VS1 导通，彩灯 H1 被点亮。与此同时，其余的四 个输出端均为低电平，双向可控硅 VS2VS6 阻断，H1、H2、H3 彩灯不亮。第 2到6个工作过程同

19、理： H2亮，H3 亮， H4亮，全部熄灭， H1 亮。 当第七个计数脉冲到来时， CD4017 计数输出端 Y1 呈高电平。此高电平从 其2 脚输出，同时 CD401744 脚、56 脚呈高电平， 经二极管、可控硅 VS2、 VS3 导通。这样在保持 H1 点亮的同时， H2 也被点亮，而其余 2 个彩灯则仍为 熄灭状态。之后工作过程 8 到 10同理。当计数器 CD4017计数满 10个脉冲时， 直接开 始下一轮的计数过程，这样彩灯就周而复始地循环工作。3.3.2 主要元件1. CD4069CC4069 由六个 COS/MOS 反相器电路组成。此器件主要用作通用反相器、即用于不需要中 功

20、率 TTL 驱 动 和 逻 辑 电 平 转 换 的 电 路 中 。 CC4069 六反相器 简要说明：13CC4069 是由六 COS/MOS 反相器电路组成，此器件主要用作通用反相器， 即用 于不需要中功率 TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。 CC4069 提供了 14 引线多层 陶瓷双列直插（ D）、熔封陶瓷双列直插（ J）、塑料双列直插（ P）和陶瓷片状载体（ C） 4 种封装形式。2. CD4017CD4017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

21、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。3.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1. 总电路图图 3.1 流水彩灯的制作142. 元器件清单表 3.1 元器件清单元器件名称个数CD4017芯片1CD4069非门电路1二极管1697A6可控硅管6小灯泡422uF电容118K电阻13.仪器仪表清单表 3.2 仪器仪表清单仪器仪表名称个数万用电路板1万用表1电烙铁1焊芯若干电工钳1导线若干直流稳压电源13.5 系统的安装、调试与参数的测量3.5.1 系统的安装与调试系统的安装步骤：（1）根据设计要求以及实验电路图，做出最简明有序的线路安排；（2）准备实验材料；（3）根据电路图焊接，防止漏焊、虚焊等等；（4）用万用表检查电路；（5）接通稳压电源观察能否正常工作。153.5.2 参数的测量1、先连接 9V 直流电源，