直流穩(wěn)壓電源和計數(shù)器課程設(shè)計報告

1、直流穩(wěn)壓電源和計數(shù)器課程設(shè)計報告 學(xué)部： 電氣與信息工程學(xué)部 專業(yè)班級： 通信工程 姓名： 指導(dǎo)老師： 二零一一年六月二十三日目 錄一 課題一 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 21. 任務(wù)書 22. 設(shè)計目的 33. 設(shè)計任務(wù)與要求 34材料清單 35. 實踐步驟 31）設(shè)計思路 42）設(shè)計原理 43）仿真模擬電路圖 46. 設(shè)計報告總結(jié) 57.參考文獻 5二 課題三 計數(shù)器設(shè)計 61. 任務(wù)書 6 2. 設(shè)計目的 73. 設(shè)計任務(wù)與要求 74材料清單85. 實踐步驟 96. 設(shè)計報告總結(jié)187. 參考文獻18三 個人心得 19課題一 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計1. 任務(wù)書一、設(shè)計目的1、了解直流穩(wěn)壓電路的組成和工作

2、原理；2、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。二 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源要求 ：1、輸出電壓5V、+12V、-12V三檔；2、輸出電流：最大電流>1A； 3、紋波電壓峰值Vop-p5mv，穩(wěn)壓系數(shù)Sr5%，電網(wǎng)電壓波動正負10%。三 可提供的主要電子元器件 1、帶中間抽頭的16V/40W變壓器2、4個整流二極管IN40023、三端集成穩(wěn)壓器7805、7812、79124、1000uF、100uF、0.1uF電容若干四 實踐步驟1、方案論證，確定總體電路原理方框圖。2、單元電路設(shè)計，元器件選擇。 3

3、、安裝調(diào)試直流穩(wěn)壓電路；4、用儀器儀表對電路調(diào)試和測量相關(guān)參數(shù)；5、撰寫設(shè)計報告。五、實踐標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計制作安裝，實現(xiàn)其設(shè)計基本內(nèi)容和功能，裝配工藝美觀，電路運行穩(wěn)定、可靠。六、設(shè)計報告總結(jié)1、寫出設(shè)計全過程，給出完整的電路原理圖。 2、對所設(shè)計的電路進行全面分析，進行參數(shù)計算、元器件選擇。3、寫出擬定的實驗步驟和所選電子元器件清單，分析課程設(shè)計過程中存在的問題，總結(jié)收獲與體會。 4、記錄輸出電壓幅值、輸出電流、紋波電壓峰值等數(shù)據(jù)，并與設(shè)計值比較是否達到設(shè)計要求。 2. 設(shè)計目的1、了解直流穩(wěn)壓電路的組成和工作原理；2、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電路的設(shè)計方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題

4、、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。3. 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源要求： 1、輸出電壓5V、+12V、-12V三檔；2、輸出電流：最大電流>1A； 3、紋波電壓峰值Vop-p5mv，穩(wěn)壓系數(shù)Sr5%，電網(wǎng)電壓波動正負10%。4. 材料清單課題一 直流穩(wěn)壓電源元件類型型號主要參數(shù)單組數(shù)量變壓器帶中間抽頭16V，40W1個二極管IN40024個獨石電容0.1F5個電解電容1000F，25V2個100F，25V3個三端穩(wěn)壓器LM78121個LM79121個LM78051個電源線帶插頭1條萬能板17cm*22cm1個焊錫絲1.0mm2米單股導(dǎo)線0.3mm23米5. 實踐步驟1）設(shè)計

5、思路 （1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。2）設(shè)計原理（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 （2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0H

6、z的正弦交流電變換成脈動的直流電。整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如下圖所示：（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突

7、變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。 3）仿真模擬電路圖6. 設(shè)計報告總結(jié)通過本次設(shè)計,讓我們更進一步的了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo).也讓我們認識到在此次設(shè)計電路中所存在的問題;而通過不斷的努力去解決這些問題.在解決設(shè)計問題的同時自己也在其中有所收獲.7. 參考文獻1<<電子線路基礎(chǔ)>>,華東師范大學(xué)物理系萬嘉若,林康運等編著,高等教育出版社.2<<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編,康華光主編,高等教育出版社。3<<電子線路設(shè)

8、計>>,(第二版)華中科技大學(xué)謝自美主編,華中科技大學(xué)出版社。課題三 計數(shù)器設(shè)計1. 任務(wù)書一、課程設(shè)計的目的 1、熟悉計數(shù)器工作原理和不同的碼制的計數(shù)器原理；2、掌握計數(shù)器的設(shè)計方法。3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。二 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計并實現(xiàn)一個采用小規(guī)模數(shù)字集成電路的計數(shù)器。系統(tǒng)圖如下：按學(xué)號從以下課題中選擇一個課題。要求：1.電路設(shè)計要簡單，譯碼顯示器不需要做出實物，只要理論設(shè)計。2.必須按指定觸發(fā)器設(shè)計，不能由其它觸發(fā)器轉(zhuǎn)換。3.必須采用指定的元器件設(shè)計電路。4.計數(shù)器與譯碼顯示器之間必須用4個LED指示計數(shù)的二進制編碼值。5.理論設(shè)計中要

9、將其擴展成4位十進制。各種碼制的編碼表如下：三、可提供的主要電子元器件 1、集成電路74HC00×8、74HC73×2、74HC74×2及插座。2、紅光發(fā)光二極管×53、電阻、電容若干四、實踐步驟1、收集相關(guān)資料，完成相關(guān)電路的設(shè)計圖，正確選用適合設(shè)計內(nèi)容的集成電路、元器件和器材，并列出“領(lǐng)料清單”；2、根據(jù)所設(shè)計的電路圖，組裝調(diào)試計數(shù)器電路。3、檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求。五、實踐標(biāo)準(zhǔn) 完成設(shè)計制作安裝，實現(xiàn)其設(shè)計基本內(nèi)容和功能，裝配工藝美觀，電路運行穩(wěn)定、可靠。六、設(shè)計報告總結(jié)1、說明設(shè)計過程，畫出計數(shù)器的系統(tǒng)框圖，說明各個部分的作用。

10、2、說明各部分電路的設(shè)計過程，并畫出各部分的電路圖。3、分析安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，總結(jié)經(jīng)驗和體會。2. 課程設(shè)計的目的 1、熟悉計數(shù)器工作原理和不同的碼制的計數(shù)器原理；2、掌握計數(shù)器的設(shè)計方法。3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。3. 設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計并實現(xiàn)一個采用小規(guī)模數(shù)字集成電路的計數(shù)器。系統(tǒng)圖如下：按學(xué)號從以下課題中選擇一個課題。要求：1.電路設(shè)計要簡單，譯碼顯示器不需要做出實物，只要理論設(shè)計。2.必須按指定觸發(fā)器設(shè)計，不能由其它觸發(fā)器轉(zhuǎn)換。3.必須采用指定的元器件設(shè)計電路。4.計數(shù)器與譯碼顯示器之間必須用4個LED指示計數(shù)的二進制編碼值。5.理論設(shè)

11、計中要將其擴展成4位十進制。4. 材料清單課題三 計數(shù)器設(shè)計元件名稱元件型號單組數(shù)量總數(shù)量集成電路74HC0074HC7374HC74發(fā)光二極管5mm紅色環(huán)電阻1K/0.25WIC插座14腳PIN單股導(dǎo)線0.3mm2焊錫絲1.0mm萬能板17cm*22cm822510103米1米1塊96024024060012001200360米120米120塊獨石電容0.1uF101200電解電容100uF/25V11205. 實踐步驟 第一步：根據(jù)要求列真值表和狀態(tài)圖基于8421BCD碼的十進制同步遞增計數(shù)器有十個有效狀態(tài)，其真值表如表42所示，采用時鐘脈沖下降沿觸發(fā)，所以在第9個時鐘脈沖到來時，進位為1

12、，當(dāng)?shù)?0個時鐘脈沖到來時，進位為0，出現(xiàn)下降沿，從而產(chǎn)生進位。表42 真值表十進制數(shù)計數(shù)器狀態(tài)時鐘脈沖進位B0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191100000100基于8421BCD碼的十進制同步遞增計數(shù)器的狀態(tài)圖如圖4.7所示0000000100100011010001010110011110001001/CO/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1圖4.7 狀態(tài)圖第二步：根據(jù)真值表畫進位卡諾圖，求進位方程 如圖4.8是根據(jù)真值表得出的進位卡諾圖，其中編碼“1010”、“1011”、“11

13、00”、“1101”、“1110”、和“1111”是無效狀態(tài)，定為任意態(tài)。當(dāng)狀態(tài)為“1001”是，進位為“1”，其它為“0”。OC3Q2Q1Q0Q0001111000011110000000X00XXXX1XX0 圖4.8 進位卡諾圖 由進位卡諾圖可得到最簡的進位方程。圖4.8中所畫的包圍圈得到式（41） （41）第三步：根據(jù)狀態(tài)圖畫次態(tài)卡諾圖，求次態(tài)方程先根據(jù)狀態(tài)圖填寫次態(tài)卡諾圖，如圖4.9所示。圖4.9 次態(tài)卡諾圖000110111213+nnnnQQQQnQ3nQ2nQ1nQ00010010000110101011010000111 X X XX X00001001 X000111100

14、0011110例如，現(xiàn)態(tài)時，由狀態(tài)圖可知，其次態(tài)，所以在次態(tài)卡諾圖的左上角方格填“0001”。為了能由次態(tài)卡諾圖直觀的得到次態(tài)方程，將次態(tài)卡諾圖分成四個小的卡諾圖，如圖4.10、圖4.11、圖4.12和圖4.13所示。13+nQnQ3nQ2nQ1nQ0000111100001111000000100XXXX0XX1 12+nQnQ3nQ2nQ1nQ0000111100001111000101011XXXX0XX0圖4.10 的次態(tài)卡諾圖 圖4.11 的次態(tài)卡諾圖11+nQnQ3nQ2nQ1nQ0000111100001111001010011XXXX0XX0 10+nQnQ3nQ2nQ1nQ0

15、000111100001111010011X1XXXXX0XX1圖4.12 的次態(tài)卡諾圖 圖4.13 的次態(tài)卡諾圖由的次態(tài)卡諾圖4.10，可得的次態(tài)方程（42）： （42）由的次態(tài)卡諾圖4.11，可得的次態(tài)方程（43）： （43）由的次態(tài)卡諾圖4.12，可得的次態(tài)方程（44）： （44）由的次態(tài)卡諾圖4.13，可得的次態(tài)方程（45）： （45）第四步：檢驗系統(tǒng)能否自啟動由次態(tài)方程，可直接畫出包括無效狀態(tài)的完整狀態(tài)圖，如圖4.14所示。0000000100100011010001010110011110001001/0/0/0/0/0/0/0/0/0/1111011111011110110101

16、100圖4.14 完整狀態(tài)圖當(dāng)電路進入無效狀態(tài)時，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，再代入次態(tài)方程，得次態(tài)，進入正常狀態(tài)；當(dāng)電路進入無效狀態(tài)時，代入次態(tài)方程，得次態(tài)時，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，進入正常狀態(tài)；當(dāng)電路進入無效狀態(tài)時，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)進入正常狀態(tài)。由此，基于8421BCD碼的十進制同步遞增計數(shù)器具有自啟動的特性。第五步：確定觸發(fā)器類型和數(shù)目根據(jù)要求的進制數(shù)N（）來選擇觸發(fā)器的數(shù)目，由可知，至少要求，所以確定選用4個JK觸發(fā)器。表43是JK觸發(fā)器的激勵表。表43 JK觸發(fā)器激勵表000X011X10X111X0 由表43可知，當(dāng)需要JK觸發(fā)器從0翻轉(zhuǎn)到0狀態(tài)時，在有效的時鐘

17、脈沖觸發(fā)下，要求，為任意態(tài)；當(dāng)需要JK觸發(fā)器從0翻轉(zhuǎn)到1狀態(tài)時，在有效的時鐘脈沖觸發(fā)下，要求，為任意態(tài)；當(dāng)需要JK觸發(fā)器從1翻轉(zhuǎn)到0狀態(tài)時，在有效的時鐘脈沖觸發(fā)下，要求，為任意態(tài)；當(dāng)需要JK觸發(fā)器從1翻轉(zhuǎn)到1狀態(tài)時，在有效的時鐘脈沖觸發(fā)下，要求，為任意態(tài)。第六步：根據(jù)次態(tài)卡諾圖和JK觸發(fā)器的激勵表填激勵卡諾圖，求激勵方程激勵卡諾圖是在已知輸出變化的條件下，得到輸入信號。圖4.15是基于8421BCD碼的十進制同步遞增計數(shù)器的激勵卡諾圖iizJ3Q2Q1Q0Q00011110000111101XX1X11X1XX1XX1 X X X XX1 XX1X000111100X1XX1X00XX1X01

18、X X X X X0X XX0X000111100X0X1X0XX0X10XX0 X X X X0XXX0X000111100X0X0X0X0X1X0XX0 X X X XX1 X XX000KJ11KJ22KJ33KJ圖4.15 激勵卡諾例如，由的次態(tài)卡諾圖4.10可知，左上角第一方格是由“0”變化到“0”，對照JK觸發(fā)器的激勵表，要求，為任意態(tài)。所以。同理，可推出其它激勵。為了能由激勵卡諾圖直觀的得到激勵方程，將激勵卡諾圖分成八個小的卡諾圖，如圖4.16、圖4.17、圖4.18、圖4.19、圖4.20、圖4.21、圖4.22、和圖4.23所示。0J3Q2Q1Q0Q0001111000011

19、1101XX11X1XXXXXXXX1 0K3Q2Q1Q0Q0001111000011110X11XX1X1XXXX1XXX圖4.16 的激勵卡諾圖 圖4.17 的激勵卡諾圖1J3Q2Q1Q0Q000111100001111001XX0XX1XXXX0XX0 1K3Q2Q1Q0Q0001111000011110XX10X10XXXXXXXXX圖4.18 的激勵卡諾圖 圖4.19 的激勵卡諾圖2J3Q2Q1Q0Q00011110000111100010XXXXXXXX01X0 2K3Q2Q1Q0Q0001111000011110XXXX0100XXXX0XX0圖4.20 圖4.20 的激勵卡諾圖

20、 圖4.21 的激勵卡諾圖3J3Q2Q1Q0Q000111100001111000000100XXXXXXXX 3K3Q2Q1Q0Q0001111000011110XXXXXXXXXXXX1XX0圖4.22 的激勵卡諾圖 圖4.23 的激勵卡諾圖由的激勵卡諾圖4.16，可得的激勵方程（46）： （46）由的激勵卡諾圖4.17，可得的激勵方程（47）： （47）由的激勵卡諾圖4.18，可得的激勵方程（48）： （48）由的激勵卡諾圖4.19，可得的激勵方程（49）： （49）由的激勵卡諾圖4.20，可得的激勵方程（410）： （410）由的激勵卡諾圖4.21，可得的激勵方程（411）： （411

21、） 其中一項，是可以化簡為的，這是為了簡便電路，因為的激勵方程中也需要一項，兩者可以取同一信號。由的激勵卡諾圖4.22，可得的激勵方程（412）： （412）由的激勵卡諾圖4.23，可得的激勵方程（413）： （413）第七步：根據(jù)激勵方程和進位方程，畫計數(shù)器的邏輯電路圖 由、和的激勵方程，以及進位方程，即式（41）、（46）-（413），畫出8421BCD碼的十進制同步遞增計數(shù)器的邏輯電路圖。如圖4.24所示。 同步計數(shù)器中所有的觸發(fā)器時鐘端接在一起，受時鐘同步控制。CLR為清零端，低電平清零。、和是計數(shù)輸出。是進位輸出。6. 設(shè)計報告總結(jié)在計數(shù)器的整個設(shè)計過程，我們通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計計算和選取元器件，電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了計數(shù)功能同時也初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設(shè)計方法。7. 參考文獻1<<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編,康華光主編,高等教育出版社。2<<電子線路設(shè)計>>,(第二版)華中科技大學(xué)謝自美主編,華中科技大學(xué)出版社。三個人心得做了兩周的課程設(shè)計，有很多的心得體會，有關(guān)于計數(shù)器方面的，更多的是關(guān)于人與人之間關(guān)系方面的。我們組一共有三個人，都是