课 程 设 计 说 明 书.docx

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课程设计说明书

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电子抢答器制作

3流水彩灯的制作与调试

指导教师：

****

2014年12月22日

目录

第1章可调直流稳压电源的制作与调试2

1.1设计任务2

1.1.1设计目的2

1.1.2设计要求及技术指标2

1.2总体设计方案2

1.2.1直流稳压电源的基本原理：

2

1.3系统分析与设计3

1.3.1整流、滤波电路3

1.3.2电源变压器4

1.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单5

1.4.1总电路图5

1.4.2元器件清单5

1.4.3仪器仪表清单6

1.5系统安装、调试与参数测量6

1.5.1系统的安装与调试6

1.5.2参数的测量7

1.6改进意见与收获体会7

1.6.1改进意见7

1.6.2收获体会7

第2章电子抢答器制作8

2.1设计任务8

2.2总体设计方案8

2.3系统分析与设计8

2.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单9

2.4.1总电路图9

2.4.2元器件清单9

2.4.3仪器仪表清单10

2.4.4重要器件的功能介绍10

2.5系统安装、调试与参数测量11

Ⅰ

2.5.1系统的安装与调试11

2.5.2参数的测量11

2.6改进意见与收获体会12

2.6.1改进意见12

2.6.2收获体会12

第3章流水彩灯的制作与调试13

3.1设计任务13

3.2总体设计方案13

3.3系统分析与设计14

3.3.1芯片功能介绍14

3.3.2工作原理分析14

3.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单15

3.4.1总电路图15

3.4.2元器件清单15

3.4.3仪器仪表清单15

3.4.4部件的功能介绍16

3.5系统安装、调试与参数测量16

3.5.1系统的安装与调试16

3.5.2问题与解决方法17

3.5.3参数的测量17

3.6改进意见与收获体会17

3.6.1改进意见17

3.6.2收获体会18

参考文献18

Ⅱ

第1章可调直流稳压电源的制作与调试

1.1设计任务

大多数电子电路都需要用稳定的直流电源来供电，但目前使用的电网都是50Hz的交流电，因此，需要将交流电源变换成直流电源。

设计出满足技术指标要求的稳压电源。

1.1.1设计目的

1、学习直流稳压电源的设计方法；

2、研究直流稳压电源的设计方案；

3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。

1.1.2设计要求及技术指标

1、完成可调直流稳压电源的制作及调试。

2、直流稳压电源的输出有3V、4.5V、6V、7.5V、9V、12V共六档。

1.2总体设计方案

1.2.1直流稳压电源的基本原理：

电路由一块三端可调集成稳压电路组成。

电路中的变压器T输出电压为15V，整流电路采用的是由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。

直流稳压电源由电源变压器T、整流电路、滤波电路及稳压电路4部分所组成，基本框图如1。

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。

该电路能实现直流、稳压、可调这三个作用。

该电路输入电压为15v的正弦交流电，桥式整流电路和滤波器就能实现交流到直流的转化；由模电知识可知，输出电压会随着电网电压的波动而波动，用一个稳压集成电路就能实现稳压的目的；经查阅相关资料，并结合自身实际可设计出通过接入不同的电阻，采用分压式来实现可调的目的。

（b）整流与稳压过程

图1.1稳压框图与过程图

UO

0

t

t

t

t

t

UI

0

U3

0

U2

0

U1

0

（a）稳压电源的组成框图

+

UO

-

+

UI

-

+

U3

-

+

U2

-

+

U1

-

整流

电路

滤波

电路

稳压

电路

电源

变压器

1.3系统分析与设计

1.3.1整流、滤波电路

我们采用单向桥式整流电路，电路如图2所示，电路的输出波形如图3。

图1.2整流电路图1.3输出波形图

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，即。

电路中的每只二极管承受的最大反向电压为（是变压器副边电压有效值）。

将电容器和负载电阻并联，如图2所示，以达到滤波的目的。

此时整流滤波电路的直流输出电压为，直流输出电流为。

1.3.2电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

选用功率为20W的变压器，效率=0.7，即可满足使变压器副边输出功率。

1.3.3稳压电路

采用LM317可调式三端稳压器电源，其管脚图如图4。

LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压。

不过它只能输出连续可调的正电压，稳压器内部含有过流、过热保护电路，由一个电阻（R）和一个可变电位器（RP）组成电压输出调节电路，如图5。

输出电压为：

。

由此可见LM317稳压器具有安全可靠、性能优良、不易损坏等优点。

图1.4LM317元件图

图1.5稳压调节电路图

以下是LM317的特性参数：

输出电压可调范围：

1.2V~37V

输出负载电流：

1.5A

输入与输出工作压差：

3~40V

1.3.4可调性

电压是跟电阻成正比的，由此我们采用分压式，负载端是电阻的串联。

要实现可调，就相当于接入不同的电阻。

因此在电阻的末端引出线，选择合适的电阻就可达到需要的输出电压。

它的输出由3V、4.5V、6V、7.5V、9V、12V共六档。

各引线分别与S1相联，即可得到相应的电压值。

1.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单

1.4.1总电路图

如图6

图1.6总电路图

1.4.2元器件清单

表1-1元器件清单

元器件名称

具体说明（大小、型号等）

数量

电阻（欧）

1500

1

300

1

150

3

120

1

139

1

160

1

电容（微法）

1000

1

100

1

33

1

LM317

无

1

二极管

IN4007

4

发光二极管

无

1

1.4.3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

若干

电工钳

1

导线

若干

直流稳压电源

1

1.5系统安装、调试与参数测量

1.5.1系统的安装与调试

直流稳压电源的安装与调试加深理解整流、滤波与稳压电路原理。

掌握稳压电源的主要性能指标及其测试方法。

系统安装步骤为：

（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）准备电烙铁等材料，检查各项安全项目，预热；

（3）根据电路图,布线,焊接（防止虚焊,漏焊）；过程中先安装较小的元件，再安装较大的元件。

（4）用万用表反复测量电路焊接部分是否正常导通，各元件极性连接是否正确；

（5）接通电路测试稳压电源能否正常工作（谨防电流过大损坏元件），并测量实验参数。

1.5.2参数的测量

在整个电路连好之后，用万用表测该电路的输出电压。

若接入不同的电阻，有不同的电压时。

则说明该电路焊接成功。

将万用表的红表笔与C3的正极相连，黑表笔与不同的电阻负极相连。

当黑表笔接每一个的负极时，记录下电压表的读数，之后与所要求的各档读数做差，对比，若误差稳定在允许范围之内，则此稳压电源设计成功。

1.6改进意见与收获体会

1.6.1改进意见

虽然该电路的设计比较简单，但我们第一次做课程设计，要在理解的基础上焊接还是比较困难的，尤其是为了了解LM317，我们还专门上网搜查了一番。

而且负载端多个电阻的串联，对跟导线的引出是电路板看起来更复杂。

为使电路板更简化，可用滑动变阻器来代替。

但是LM317集成电路的引入简化了电路，使电路比较紧凑。

我们还发现12V的变压器输出的电压可能会比12V略高，这是造成误差的一个可以避免的因素。

1.6.2收获体会

这次课程设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

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。

培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

第2章电子抢答器制作

2.1设计任务

电源接通后，LED5亮，表示抢答器处于等待状态。

4名选手分别对应K1~K4四个抢答键，假如K1最先被按下，则发光二极管LED1发光，LED5熄灭，此后再按下K2~K4时，SCR2～SCR4维持关断状态，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，抢答器复位，LED1熄灭，LED5亮，抢答器又处于等待状态。

2.2总体设计方案

此抢答器要求我们利用NE555构成的施密特触发器来实现这个抢答器的主要功能：

点亮第一个接通的LED，同时熄灭LED5，并封锁之后接通的LED。

图2.1Ne555元件图

1接地2触发3输出4复位5控制电压6门限7放电8电源电压

2.3系统分析与设计

NE555是一块时基电路，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SCR1~SCR4的控制端无触发脉冲，SCR1~SCR4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，此时抢答器处于等待状态。

220V市电经变压器降压，为抢答器提供＋9V直流电压。

R1和R2选1KΩ，LED1~LED4选红、黄色发光二极管，LED5选绿色发光二极管。

单向可控硅选2P4M。

K1~K4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K2~K4时，SCR2~SCR4不能获得触发脉冲，SCR2～SCR4维持关断状态，LED2~LED4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。

2.4总电路图、元器件清单、仪器仪表清单

2.4.1总电路图

图2.2总电路图

2.4.2元器件清单

表2-1元器件清单

元器件名称

个数

NE555芯片

1

电阻

2

二极管

8

发光二极管

5

开关

5

2.4.3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

若干

电工钳

1

导线

若干

2.4.4重要器件的功能介绍

NE555----

其应用十分广泛，可装如下几种电路:

1。

单稳类电路作用：

定延时，消抖动，分（倍）频，脉冲输出，速率检测等。

2。

双稳类电路作用