直流穩(wěn)壓電源和計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、直流穩(wěn)壓電源和計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué)部： 電氣與信息工程學(xué)部 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 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(jì) 21. 任務(wù)書(shū) 22. 設(shè)計(jì)目的 33. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 34材料清單 35. 實(shí)踐步驟 31）設(shè)計(jì)思路 42）設(shè)計(jì)原理 43）仿真模擬電路圖 46. 設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié) 57.參考文獻(xiàn) 5二 課題三 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 61. 任務(wù)書(shū) 6 2. 設(shè)計(jì)目的 73. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 74材料清單85. 實(shí)踐步驟 96. 設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)187. 參考文獻(xiàn)18三 個(gè)人心得 19課題一 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)1. 任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)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(jì)方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)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(dòng)正負(fù)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(gè)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(shí)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(jì)，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(duì)電路調(diào)試和測(cè)量相關(guān)參數(shù)；5、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。五、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)計(jì)制作安裝，實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和功能，裝配工藝美觀，電路運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。六、設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)1、寫(xiě)出設(shè)計(jì)全過(guò)程，給出完整的電路原理圖。 2、對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行全面分析，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、元器件選擇。3、寫(xiě)出擬定的實(shí)驗(yàn)步驟和所選電子元器件清單，分析課程設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，總結(jié)收獲與體會(huì)。 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(jì)值比較是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 2. 設(shè)計(jì)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(jì)方法以及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題

4、、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)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(dòng)正負(fù)10%。4. 材料清單課題一 直流穩(wěn)壓電源元件類(lèi)型型號(hào)主要參數(shù)單組數(shù)量變壓器帶中間抽頭16V，40W1個(gè)二極管IN40024個(gè)獨(dú)石電容0.1F5個(gè)電解電容1000F，25V2個(gè)100F，25V3個(gè)三端穩(wěn)壓器LM78121個(gè)LM79121個(gè)LM78051個(gè)電源線(xiàn)帶插頭1條萬(wàn)能板17cm*22cm1個(gè)焊錫絲1.0mm2米單股導(dǎo)線(xiàn)0.3mm23米5. 實(shí)踐步驟1）設(shè)計(jì)

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(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)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(guò)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(fù)載RL。2）設(shè)計(jì)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(dòng)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(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)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(fù)載的變化而變化。在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)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(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突

7、變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)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(jì)報(bào)告總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì),讓我們更進(jìn)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(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問(wèn)題;而通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題.在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的同時(shí)自己也在其中有所收獲.7. 參考文獻(xiàn)1<<電子線(xiàn)路基礎(chǔ)>>,華東師范大學(xué)物理系萬(wàn)嘉若,林康運(yùn)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(xiàn)路設(shè)

8、計(jì)>>,(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(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)1. 任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的目的 1、熟悉計(jì)數(shù)器工作原理和不同的碼制的計(jì)數(shù)器原理；2、掌握計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。二 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)采用小規(guī)模數(shù)字集成電路的計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)圖如下：按學(xué)號(hào)從以下課題中選擇一個(gè)課題。要求：1.電路設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單，譯碼顯示器不需要做出實(shí)物，只要理論設(shè)計(jì)。2.必須按指定觸發(fā)器設(shè)計(jì)，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(jì)電路。4.計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間必須用4個(gè)LED指示計(jì)數(shù)的二進(jìn)制編碼值。5.理論設(shè)計(jì)中要

9、將其擴(kuò)展成4位十進(jìn)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(shí)踐步驟1、收集相關(guān)資料，完成相關(guān)電路的設(shè)計(jì)圖，正確選用適合設(shè)計(jì)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(jì)的電路圖，組裝調(diào)試計(jì)數(shù)器電路。3、檢查電路各部分的功能，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。五、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn) 完成設(shè)計(jì)制作安裝，實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和功能，裝配工藝美觀，電路運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。六、設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)1、說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)框圖，說(shuō)明各個(gè)部分的作用。

10、2、說(shuō)明各部分電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，并畫(huà)出各部分的電路圖。3、分析安裝調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。2. 課程設(shè)計(jì)的目的 1、熟悉計(jì)數(shù)器工作原理和不同的碼制的計(jì)數(shù)器原理；2、掌握計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。3、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)采用小規(guī)模數(shù)字集成電路的計(jì)數(shù)器。系統(tǒng)圖如下：按學(xué)號(hào)從以下課題中選擇一個(gè)課題。要求：1.電路設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單，譯碼顯示器不需要做出實(shí)物，只要理論設(shè)計(jì)。2.必須按指定觸發(fā)器設(shè)計(jì)，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(jì)電路。4.計(jì)數(shù)器與譯碼顯示器之間必須用4個(gè)LED指示計(jì)數(shù)的二進(jìn)制編碼值。5.理論設(shè)

11、計(jì)中要將其擴(kuò)展成4位十進(jìn)制。4. 材料清單課題三 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)元件名稱(chēng)元件型號(hào)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(xiàn)0.3mm2焊錫絲1.0mm萬(wàn)能板17cm*22cm822510103米1米1塊96024024060012001200360米120米120塊獨(dú)石電容0.1uF101200電解電容100uF/25V11205. 實(shí)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(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器有十個(gè)有效狀態(tài)，其真值表如表42所示，采用時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)，所以在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，進(jìn)位為1

12、，當(dāng)?shù)?0個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，進(jìn)位為0，出現(xiàn)下降沿，從而產(chǎn)生進(jìn)位。表42 真值表十進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)鐘脈沖進(jìn)位B0000000100011020010203001130401004050101506011060701117081000809100191100000100基于8421BCD碼的十進(jìn)制同步遞增計(jì)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(huà)進(jìn)位卡諾圖，求進(jìn)位方程 如圖4.8是根據(jù)真值表得出的進(jìn)位卡諾圖，其中編碼“1010”、“1011”、“11

13、00”、“1101”、“1110”、和“1111”是無(wú)效狀態(tài)，定為任意態(tài)。當(dāng)狀態(tài)為“1001”是，進(jìn)位為“1”，其它為“0”。OC3Q2Q1Q0Q0001111000011110000000X00XXXX1XX0 圖4.8 進(jìn)位卡諾圖 由進(jìn)位卡諾圖可得到最簡(jiǎn)的進(jìn)位方程。圖4.8中所畫(huà)的包圍圈得到式（41） （41）第三步：根據(jù)狀態(tài)圖畫(huà)次態(tài)卡諾圖，求次態(tài)方程先根據(jù)狀態(tài)圖填寫(xiě)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(shí)，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(gè)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(yàn)系統(tǒng)能否自啟動(dòng)由次態(tài)方程，可直接畫(huà)出包括無(wú)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(jìn)入無(wú)效狀態(tài)時(shí)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，再代入次態(tài)方程，得次態(tài)，進(jìn)入正常狀態(tài)；當(dāng)電路進(jìn)入無(wú)效狀態(tài)時(shí)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)時(shí)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，進(jìn)入正常狀態(tài)；當(dāng)電路進(jìn)入無(wú)效狀態(tài)時(shí)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)，代入次態(tài)方程，得次態(tài)進(jìn)入正常狀態(tài)。由此，基于8421BCD碼的十進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器具有自啟動(dòng)的特性。第五步：確定觸發(fā)器類(lèi)型和數(shù)目根據(jù)要求的進(jìn)制數(shù)N（）來(lái)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(gè)JK觸發(fā)器。表43是JK觸發(fā)器的激勵(lì)表。表43 JK觸發(fā)器激勵(lì)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(shí)，在有效的時(shí)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(shí)，在有效的時(shí)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(shí)，在有效的時(shí)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(shí)，在有效的時(shí)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(lì)表填激勵(lì)卡諾圖，求激勵(lì)方程激勵(lì)卡諾圖是在已知輸出變化的條件下，得到輸入信號(hào)。圖4.15是基于8421BCD碼的十進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器的激勵(lì)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(lì)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(duì)照J(rèn)K觸發(fā)器的激勵(lì)表，要求，為任意態(tài)。所以。同理，可推出其它激勵(lì)。為了能由激勵(lì)卡諾圖直觀的得到激勵(lì)方程，將激勵(lì)卡諾圖分成八個(gè)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(lì)卡諾圖 圖4.17 的激勵(lì)卡諾圖1J3Q2Q1Q0Q000111100001111001XX0XX1XXXX0XX0 1K3Q2Q1Q0Q0001111000011110XX10X10XXXXXXXXX圖4.18 的激勵(lì)卡諾圖 圖4.19 的激勵(lì)卡諾圖2J3Q2Q1Q0Q00011110000111100010XXXXXXXX01X0 2K3Q2Q1Q0Q0001111000011110XXXX0100XXXX0XX0圖4.20 圖4.20 的激勵(lì)卡諾圖

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

21、） 其中一項(xiàng)，是可以化簡(jiǎn)為的，這是為了簡(jiǎn)便電路，因?yàn)榈募?lì)方程中也需要一項(xiàng)，兩者可以取同一信號(hào)。由的激勵(lì)卡諾圖4.22，可得的激勵(lì)方程（412）： （412）由的激勵(lì)卡諾圖4.23，可得的激勵(lì)方程（413）： （413）第七步：根據(jù)激勵(lì)方程和進(jìn)位方程，畫(huà)計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖 由、和的激勵(lì)方程，以及進(jìn)位方程，即式（41）、（46）-（413），畫(huà)出8421BCD碼的十進(jìn)制同步遞增計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。如圖4.24所示。 同步計(jì)數(shù)器中所有的觸發(fā)器時(shí)鐘端接在一起，受時(shí)鐘同步控制。CLR為清零端，低電平清零。、和是計(jì)數(shù)輸出。是進(jìn)位輸出。6. 設(shè)計(jì)報(bào)告總結(jié)在計(jì)數(shù)器的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我們通過(guò)電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件，電路組裝、調(diào)試和檢測(cè)等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)功能同時(shí)也初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。7. 參考文獻(xiàn)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(xiàn)路設(shè)計(jì)>>,(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(gè)人心得做了兩周的課程設(shè)計(jì)，有很多的心得體會(huì)，有關(guān)于計(jì)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(gè)人，都是