可编程直流电源.docx
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可编程直流电源
电子技术课程设计报告
题目：
可编程直流电源
专业：
生产过程自动化
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
设计日期：
摘要：
整个电路整体的思想是利用了三端集成稳压器LM317的可调电压的原理，再加上大功率的三极管8050作为开关管，去调LM317的负载电阻来达到改变输出电压的目的，用74HC154加上74HC14去驱动8050，每次选通一路，每一路都加上电位器，调节每一路的电位器，从而达到调节电压的目的。
显示部分利用了74HC192可加可减计数器的原理，再加上一些数字芯片用作复位端的触发信号来完成了现实部分的操作。
本电路使用了最基本数字电子芯片，没有运用单片机等可编程芯片，电路原理简单，易于理解。
显示部分用了两个数码管，这样使得显示更加清晰易懂。
关键词：
三极管8050稳压器LM31774HC15474HC1474HC192
一、设计目的作用
随着现在电子技术的发展，电子行业对电源的要求越来越高。
现在的数字电源不但在电源的精度上达到了要求，更是在其他一些方面超越了以前比较落后的老式电源，我选择这个题目是因为它的技术比较前沿，符合未来电子技术的发展要求，可以强化我关于数字电源的原理及知识，增加我的就业机会。
二、设计要求
设计一线性输出电压可调的直流电源，输出电压为５V~１２V，电路形式不限，满足设计要求即可。
电源有电压增（+）和电压减（－）两个键，按电压增时电压步进增加，按电压减时电压步进减小。
具体要求如下：
（１）输出电压5~12V,步进１V；
（２）输出电压误差最大±0.1V；
（３）输出电流最大１A；
三、设计的具体实现
1、方案论证
方案一：
采用单个数码管显示，开关管使用三极管8550，这样的电路原理较为简单，但是在调试的时候才发现8550管子的驱动能力不够，当发射极的电压高于基极的电压后，发射极与基极之间互相导通，从而无法达到电路设计的要求，方案不可取。
方案二：
在吸取了方案一的教训后，我又经过综合考虑，在三极管的驱动及显示上都做了进一步的改进，三极管我改用了8050这个驱动能力较大的大功率三极管，从而改善了那个三极管驱动的问题，显示部分我又设计出了双管显示，这样使显示更加直观。
最后综合考虑我选用了方案二，在作品的外形上我也费了一番心思，作出了一个分为三层叠加的作品，这样使作品更加直观更加美观，整个思路也更加清晰。
2、系统概述
通过74HC192可加可减的计数器通过两个按钮开关控制加减，将输入信号输入74ls192加减计数器，再通过74HC1544-16线译码器，再给每一路接入一个非门，使其有效电平为高电平，利用这个高电平去驱动大功率8050三极管，从而使相应的一路导通，通过调节每一路上的电位计，从而调节了LM317的第一个引脚与地之间的电阻值，达到了调节输出电压的目的。
显示部分利用了192及CD4511的联合效果，使两个数码管显示5，6，7，8，9，10，11，12.达到了显示相应电压的目的。
电源的变压部分，首先我将220v电源经18V20w变压器降压，整流桥整流后接入两个LM317第三端，一个用来提供数字芯片所需要的5V供电，一个用来做那个要求的八路可变电压的输入端。
键盘的消抖部分我用了一般的单列键盘的接法，后面加上了两个74HC14去做消抖，效果非常好。
接着将键盘的两个输出端接在了74HC192的4端和5端，用来做数字的加和减从而达到数码管上的加和减及74HC154不同路的选通的=和有效，使每一路相应的三极管导通达到了改变电压的目的，设计总方框图如图3-1：
图3-1系统总方框图
3、单元电路设计与分析
3.1显示部分原理图
显示部分原理图如下图3-2，主要还是74HC192和CD4511的级联再加上数字逻辑关系芯片的置位和键盘的命令从而达到了设计要求。
图3-2显示部分原理图
3.274ls192简要说明
十进制可逆计数器74LS192引脚图管脚及功能表如下图：
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如图3-3所示：
图3-374HC192管脚图
74HC192功能如表3-1：
表3-174HC192功能表
3.374HC154简要说明
74HC154为一个4-16线译码器，其应用和74HC138类似，管脚如图3-4：
图3-474HC154管脚图
功能表如下表3-2：
表3-274HC154功能表
3.4LM317简要说明：
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
其可变压的范围较广。
原理如下图3-5：
图3-5LM317原理图
3.5原理总图如下图3-6：
图3-6电路总原理图
3.6调试过程及测试数据
3.6.1仿真测试
如图3-7，此仿真proteus仿真软件制作的，仿真电路的各种参数及显示都达到了要求。
图3-7电路仿真图
3.6.2实际电路检测
（1）通电前检查
电路安装完毕后，经检查电路各部分接线正确，电源、元器件之间无短路，器件无接错现象。
（2）74HC192模块的调试
调试192和他相关的4511及数字逻辑芯片检查他们的逻辑关系时，首先用信号源调了一个1HZ的方波脉冲出来，然后再将信号源加到192的4脚和5脚上观察数码管的显示是不是正常，当时显示是出了问题的，我就用万用表接着调试，检查电平的问题，最后检查出来了问题，置位和加减及数码管的显示都正常了，接着我就开始了进行了下一步的调试。
（3）按钮开关的检查
我首先将74HC192模块的4脚和5脚与按钮开关的输出连接起来，接通电源，依次按开关加或减，看计数是否正常，当时接上后的抖动十分严重，我就在按键后加了一个74HC14，但是效果不是很好，后面我再加了一个，效果非常好，这样，键盘部分就得到了解决，经检测，计数正常。
（4）74HC154单元电路的调试
上述检查正常后，我把192的输出和74HC154的输出连接起来，检查译码是否正常，选通路是否对应，经过检查及查看其功能表，电路正常，然后通过测8050三极管的基极及导通情况，一切都比较好，可以进入下一步的调试。
（5）整流桥的调试
将220V交流电源接上220-18v变压器，再通过整流桥整流看输出是否为直流18V，经用万用表测得直流电压为22v正常，故该模块正常。
可以进入下一步的调试。
（6）电位计及三极管的调试
当以上的步骤都进行的没有问题后，就可以进行三极管和电位计的调试了，首先将按键调节一下，然后去找相应的导通的三极管然后再调节相应的电位计，使输出的电压达到相应的要求。
就这样，一路一路的调，直至所有的路都调好为止。
3.6.3结果分析
各部分都正常时，连接所有模块，接通电源，测得所需电压是否为所需值。
检测时，发现许多问题，首先干扰不可避免，其次，输出要多次调试才能实现，经过不断的排查，改进，最后得出正确结果，按一下开关，电压步进1v从5—12V依次步进，，再按另一开关，电压从12-5v依次递减，这样所有的都调好了。
就可以整体进行组装。
四、总结
1.体会
本次课程设计可以说是对我自己的一次考验，同时也是对我自己所学数电及模电理论知识的一次重大考验，这样加深了对所学知识的记忆及应用，懂得多了许多处理问题的方法，明白了理论与实践之间的差距，也进一步提高了我的动手能力及解决问题的能力，更重要的是明白了合作精神的伟大。
由开始的茫然到最后的喜悦，每一次的失落到最后的成功，然我对生活乃至生命的意义感到若此美妙。
在做课设的过程中虽然遇到了很多问题，但是凭借着自己在科技创新竞赛中的经验，最终解决了所有的困难，看似小小的电路板却有着很大的功能，我们都开玩笑说这个要是用单片机来做的话就太简单了，但是这是老师对我们数电和模电所学知识的检查，我们一定要努力做好这一切。
开始做时仿真虽然成功但是在实际操作中也不见得会如仿真中那么顺利，毕竟仿真的过程是一个理想的环境，理论和实际还是有差距的。
虚拟与现实总是存在着一定的差距，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应在仿真成功的基础上再次对电路进行改进，找出最佳合的设计方法。
本实验的仿真是通过软件proteus实现。
虽然以前我是用proteus作单片机仿真的但是通过这次课设，让自己对proteus有了更进一步的了解，对它的基本操作也更加熟练了，通过此软件让自己避免了许多在实际操作中所遇到的事故。
这次课设，考验了我的书本知识，也考验了我的动手能力，让我对自己有了更清楚的定位，对我的前两年所学知识的总结我认为自己还是有很多不足的地方，特别是对一些细小环节上，每一个细小的环节都关乎着整个电路的成败，对于最基本的数模电知识我还需要更好的去学习，打好自己的基础。
通过这次的实际操作，让我对自己有了重新的去学习与应用，将理论与实践相结合，也让我体会到纸上谈兵终是不可行了。
对于知识的学习，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是远不够的。
所以以后我一定要加强实践方面的能力，使自己在这一方面有更大的突破。
最后感谢我的指导老师和我的同学朋友，让我从中学到了许多新的东西，让我在以后人生路上明白学习和实践的重要性，我也会更加努力，争取以后做的更好。
2.本方案特点及存在的问题
这个方案整体上的感觉是比较好的，精度也比较好，但是他的抗干扰能力较差，体积也较大，对环境的要求也比较大，所以通用的地方不是很多，如果要将其普及通用，可能还要通过一系列的改造。
3.改进意见
虽然这次我的作品成功了，但是他还是存在一系列的问题，如果要改进的话，饿哦希望用单片机去做，这样不仅可以使电路更加简单，同时，也是成本可以降下来，如果再能加上蓄电池的话，就可以作为一个较大功率的移动电源。
五、附录
元器件清单
元器件
个数
元器件
个数
按钮开关
2
8050三极管
8
10k电阻
2
74HC21
1
104电容
2
510欧姆电阻
22
220uf电解电容
3
10k电位器
9
74HC08
1
整流桥
2
74HC192
2
变压器
2
74HC154
1
LM317
2
74HC14
2
74HC04
2
参考文献
【1】阎石.《数学电子技术基础》.清华大学.高等教育出版社.2006
【2】马全喜.《电子元器件与电子实习》.机械工业出版社.2006
【3】华成英、童诗白.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2006
【4】李志健.《数字电子技术基础实验任务书》.陕西科技大学教务处.2007
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