数控直流电源.docx
- 文档编号:18086277
- 上传时间:2023-08-13
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:711.02KB
数控直流电源.docx
《数控直流电源.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数控直流电源.docx(14页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
数控直流电源
电子技术课程设计说明书
题目:
数控直流电源
学生姓名:
张燕鹏宋涛
学号:
200806030131
200806030122
院(系):
电信学院
专业:
电子信息工程
指导教师:
陈晓莉
2010年10月30日
目录
1选题背景3
1.1指导思想3
1.2方案论证3
1.3基本设计任务3
1.4发挥设计任务3
1.5电路特点4
2电路设计4
2.1总体方框图4
2.2工作原理4
3各主要电路及部件工作原理5
3.1“+”,“-”键控制的可逆计数器的设计5
3.2D/A转换电路(数模转换器)的设计5
3.3数字显示电路的设计……………………………………………………………………………………7
4原理总图7
5元器件清单7
6调试过程及测试数据(或者仿真结果)8
6.1通电前检查8
6.2通电检查8
6.2.1按钮开关的检查8
6.2.2计数器调试8
6.2.3D/A变换器电路调试9
6.3结果分析9
7小结9
8设计体会及今后的改进意见9
8.1体会9
8.2本方案特点及存在的问题10
8.3改进意见10
参考文献10
正文
1选题背景
随着时代的发展,数字电路技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域。
在此将介绍一种数控直流稳压电源,同时分析了数字电路和模拟电路相互转换的概念。
1.1指导思想
通过按键预置电压,可随时改变需要的电压,输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设备,或科研实验电源使用。
1.2方案论证
方案一:
数控直流稳压电源共有六部分,步进电压精确到0.1V控制可逆计数器分别作加,减计数,可逆计数器的二进制数字输出分两路运行:
一路用于驱动数字显示电路,精确显示当前输出电压值;另一路进入数模转换电路(D/A转换电路),数模转换电路将数字量按比例,转换成模拟电压,然后经过射极跟随器控制,调整输出级,输出稳定直流电压。
为了实现上述几部分的正常工作,需要另制±15V,和+5V的直流稳压电源。
方案二:
在方案一的基础上加上了以下功能:
输入电源直接是+15V的直流电压,还有开关部分加有消抖电路,预置数功能等电路。
综合考虑,方案二的的功能加强了许多,可以达到人们使用时需要的一切作为电源应该有的功能,并且操作方便,所以选择方案二来制作数控直流电源。
1.3基本设计任务
(1)可输出电压:
范围0~+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV。
(2)可输出电流:
<=500mA。
(3)可输出电压值由数码管显示。
(4)由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。
1.4发挥设计任务
(1)输出电压可预置在0~9.9v之间的任意一值。
(2)在扩展的基础上增加新的功能。
1.5电路特点
本文所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有预置功能,操作方便,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设备,或科研实验电源使用,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的可逆计数器,D/A转换器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
2电路设计
2.1总体方框图
图2-1总体方框图
2.2工作原理
由于输出电压从0V到9.9V可以调节,所以74LS192两计数器总计数范围从00000000到10011001(即0~99),而74LS192本身为十进制可逆计数器,所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的,PL是低电平有效的预置数允许端,PL=0时,预置数输入端P0~P3上的数据被置入计数器。
MR是高电平有效的复位端,MR=1时,计数器被复位,所有输出端都为低电平。
CPU是加计数时钟,CPD是减计数时钟,当CPU=CPD=1时,计数器处于保持状态,不计数。
当CPD=1,CPU由0变为1时,计数器的计数值加1;当CPU=1,CPD由0变1时,计数器的计数值减1。
TCU是进位输出端,当加计数器达到最大计数值时,即达到9时,TCU在后半个时钟周期(CPU=0)内变成低电平,其他情况均为高电平。
TCU是借位输出端,当减计数器计到零时,TCD在时钟的后半个周期(CPD=0)内变成低电平,其他情况下均为高电平。
为实现100进制的计数可把第一块芯片的TCU,TCD分别接后一级的CPU,CPD就可以级联使用,这就达到了0~99的计数。
3各主要电路及部件工作原理
3.1“+”,“-”键控制的可逆计数器的设计
此部分电路主要用两按钮开关作为电压调整键,与可逆计数器的加计数。
CPU时钟输入端和减计数CPD时钟输入端相连,可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74LS192级联而成。
74LS192是双时钟,可预置数,异步复位,十进制(BCD码)可逆计数器。
与之功能相同的还有其它芯片,比较容易找到。
由于输出电压从0V到9.9V可以调节,所以74LS192两计数器总计数范围从00000000到10011001(即0~99),而74LS192本身为十进制可逆计数器,所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的,此芯片封装和工作模式表如下图所示
图3-174ls192引脚
图3-174ls192功能表
数字显示电路采用共阴数码管,用它来显示输出电压的大小。
3.2D/A转换电路(数模转换器)的设计
DAC0832工作原理介绍
数模转换电路,采用两块DAC0832集成块,它是一个8位数/模转换电路,
这里只使用高4位数字量输入端。
由于DAC0832不包含运算放大器,所以需
要外接一个运算放大器相配,才构成完的D/A转换器。
具体封装图如下图
图3-2DAC0832引脚
DAC0832芯片主要功能引脚的名称和作用如下:
d7~d0:
8位二进制数据输入端;
ILE:
输入锁存允许,高电平有效;
CS:
片选信号,低电平有效;
WR1,WR2:
写选通信号,低电平有效;
XFER:
转移控制信号,低电平有效;
Rf:
内接反馈电阻,Rf=15KΩ;
IOUT1,IOUT2:
输出端,其中IOUT1和运放
反相输入相连,IOUT2和运
放同相输入端相连并接地端;
Vcc:
电源电压,Vcc的范围为+5V~+15V;
Vref:
参考电压,范围在-10V~+10V;
GND:
接地端。
由于DAC0832输出级没有加集成运放,所以需外加NE5532或NE5534相配
适用。
NE5534封装如下图所示。
图3-2NE5532引脚
3.3数字显示电路的设计
由于在protuce中四输入的七段显示器已经带有译码器功能,所以在本部分电路设计中,直接将计数器连接到显示器上,省去了译码器的加入。
高位连接计数器的高位,低位连接计数器的地位。
4原理总图
图4-1工作原理总图
5元器件清单
表格5-1
元器件
主要用途
数量
74LS192
十进制可逆加减计数器
2个
数码管
显示电压值
2个
DAC0832
数模转换
2个
NE5532
加法器
1个
开关按键
实现预置和加减计数
6个
UA741
电流转换电压
2个
10K电位器
调节输出电压
6个
CD4511
译码器
2个
74HC14
消抖电路
1个
电阻电容
降压分压等
电阻:
1k5个
10K5个
1001个
9001个
3308个
电容:
0.22uf2个
0.01uf2个
LED2个(红、绿)
6调试过程及测试数据(或者仿真结果)
为使电路便于调试我们采用分块调试的方法。
6.1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。
6.2通电检查
6.2.1按钮开关的检查
首先将按钮开关和其他电路模块断开,只留按钮开关部分。
其次,给电路两端接5伏直流电压。
理论上对于开关处于闭合状态时,两端电压也是5V电压,所以用万用表直接测量两端电压,应该为5V。
在断开开关,用万用表测量两端电压,输出0V说明开关达标。
6.2.2计数器调试
将计数器、数码管与按钮开关之间的电路连接起来,加入5V电源,用万用表测量计数器输出端,分别按动“+”“、-”键,观察计数器的状态变化.
6.2.3D/A变换器电路调试
断开其他单元,将计数器的输出端Q3--Q0分别连接到D/A转换器的数字输入端D3--D0,在Q3--Q0=0000,调节RW1,使运算放大器输出U02=0V;当Q3--Q0=1111时,调节10KΩ电位器,使U02=10V.
6.3结果分析
当电源开关打开,数码管显示为00,当按键1每闭合一次时,数码管显示就会步进0.1,当按键2没闭合一次时,数码管显示就会步减0.1。
同时输出端的电压为数显的电压。
开始时也可以先预置一个电压值,输出电压值仍然是数显值。
结果达到本次课程设计的要求,发挥部分也能够实现功能。
7小结
这次课程设计,也是考验我们的信息搜索能力,从互联网上找到我们所需要的相关资料,从中选择出我们真正需要和使用的到东西,然后组成自己所需要的电路。
在基本电路组成后,然后使用protuce进行仿真,仿真又是一个问题,由于对软件的不熟悉,仿真的过程也异常的困难,有的元件由于不知道型号,无法找到正确的元件放置上去,电路也是经过了多次的修改,才最终在仿真中达到要求的参数。
最后在购买元件时又遇到了问题,自己所需要的元件不一定能买到,只能购买与其功能相近的元件。
有的管脚布局不一样的,只能进行修改电路来完成。
并且有的电阻的阻值也是买不到的,这也需要用近似的来代替
在焊接过程中,第一个要面对的问题是布局,要使电路布局整洁也是需要考虑一番的,我们的制作中,数码管的各位和十位相反啦,这就是布局的不合理。
一个焊接的不好的焊接就可能导致短路,短路的后果是比较严重的,轻则元件烧毁重则电源损坏。
导线在焊接过程中也是要注意的,有时候不小心的虚焊,让你花大半天的时间去查找原因。
电路分部做也是非常重要的,刚开始的时候,由于电源部分一直存在着问题,最后就想办法直接做了一个降压电路,将直接输入的15V电压降至可以使电路正常工作的5V电压。
这都是一些宝贵的经验,对以后的工作一定很有帮助的。
8设计体会及今后的改进意见
8.1体会
从开学初准备到现在,准备了相当长的时间,从开始的选题到搜集资料,然后再进行仿真,整个过程给人的体会就是难。
第一次如此大规模的查找材料,第一次自己设计制作这么一个产品,也是颇有成就的。
从中也学到了不少的东西,很多都是书上所没有的,相信这次的课程设计,对毕业设计甚至是以后的工作,都将产生重大的影响。
这才真正做到了理论与实践相结合,发挥出我们电信专业的长处。
在本次设计过程中,对纹波也没有提出严格要求,所以常用的稳压集成电路就可以满足要求。
在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V和+、-15V电源供电。
本设计输出的电压稳压精度高,可以用在对直流电压要求较高的设备上,或在科研实验室中当作实验电源使用。
有了这次难忘的经历,我觉得自己充实了许多,学到了很多东西,更重要的是我们学会了如何协同合作,学会了遇到问题应该如何解决。
这将在我们以后的学习和工作中起着重要的作用。
8.2本方案特点及存在的问题
本文所介绍的数控制流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有可操作性,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设别,或科研试验用电源,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的可逆计数器,D/A转化器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
本电源输出电压大小尚受限制。
8.3改进意见
在需要较高输出电压时,在不改变调节精度(即步进电压值)前提下,只要增加计数器的级联数和相应D/A转换器的个数,扩大数显指示范围,配合选用高电压输出运放,就能轻易地满足要求。
当需要正负对称输出电压时,只要另增一组电源,对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。
参考文献
【1】康华光.电子技术基础【M】模拟部分.第5版。
北京.高等教育出版社
【2】康华光.电子技术基础【M】数字部分.第5版。
北京.高等教育出版社
【3】杨长春.论数字技术【J】.《电子报》合订本.成都.四川科学技术出版社
【4】唐竞新.数字电子电路【M】第1版.北京.清华大学出版社
陕西科技大学
电子技术课程设计任务书
电信学院电子信息工程专业信工081班级学生:
张燕鹏宋涛
题目:
数控直流电源
课程设计从2010年6月15日起到2010年11月15日
1、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):
设计要求:
(1)可输出电压:
范围0~+9.9V,步进0.1V,纹波不大于10mV。
(2)可输出电流:
<=500mA。
(3)可输出电压值由数码管显示。
(4)由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减。
2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕:
(1)论证硬件设计的总体思路
(2)对系统的每部分应做详细的说明
(3)打印设计原理图做出设计实物
(4)设计总结
(5)提供课程设计实物
3、课程设计工作进度计划:
时间
设计任务及要求
15/6-1/9
总体设计
1/9-15/10
硬件设计、实物焊接
15/10-15/11
编写课程设计报告、答辩并完稿
指导教师:
陈晓莉日期:
2010-11-21
教研室主任:
日期:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数控 直流电源