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1、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电子抢答器的制作3流水彩灯的制作与调试 指导教师： 张茂川 田海军 高经伍 王恭 黄俊峰 2013年12月26日18第1章 可调直流稳压电源的制作与调试1.1 设计任务直流稳压电源的基本功能就是将交流电转变为直流电，且在一定的技术要求下输出稳定的电压，为其它电子电路提供稳定的直流电源。要求用一只LM317三端集成稳压器，以及二极管、三极管、电阻、电容等辅助元件，设计、制作出一台可调式直流稳压电源。（1）查阅技术资料；（2）完成电路原理设计；（3）根据所设计的原理电路图，完成印制电
2、路的手工设计和制作；（4）将元器件正确焊接在印制电路板上；（5）调试整机电路，是否满足技术指标和功能要求；（6）排除可能产生的故障；（7）将印制电路板正确装配，完成一台具有实用价值的产品；（8）撰写技术报告（实训报告）。1.2 总体设计方案在本次设计中，应用到了LM317三端集成稳压器，利用可调试端接在不同位置上，改变接入电路的阻值，即可控制两端的电压，达到可调节的目的。1.3 系统分析与设计1.3.1 电路原理电路由一块三端可调集成稳压电路组成。它的输出由3V、4.5V、6V、7.5V、9V、12V共六档。电路中的输入电压为交流16V或18V，整流电路采用的是由4只整流二极管组成的桥式整流电
3、路。3V、4.5V等各档分别与S1相联，即可得到相应的电压值。虚线内的电阻可以去掉，将其换成1.2K的电位器，使该直流稳压电源变成在一定的范围内连续可调。直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路4部分组成，基本流程为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。该电路可实现直流、稳压、可调这三个作用。1.3.2 可调直流稳压电源设计任务分解1. 降压变压器降压变压器将电网220V、50Hz交流输入电压降压后变为所需的约18V交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。选用功率为20 W的变压器，即可满足要求。2 .桥式整流电路图1.1 桥式整
4、流电路二极管桥式整流电路将变压器变换后的交流电压转变为单向的脉动直流电压，由于这种电压存在着很大的脉动部分（即纹波），如果用它直接给负载供电，纹波的变化会影响后级电路的性能指标，所以还必须进行处理。 二极管桥式整流电路的优点是输出电压高，脉动系数小（纹波电压小），每管所承受的最大工作反压较其它方案低，电源电压利用率高，因而整流效率也较高，变压器无需中心抽头。电路的缺点是使用的二极管数量较多（D1D4可采用1N40011N4007），整流管总的压降较大，在大电流工作状态下，会使电路效率下降。3 .滤波电路电容滤波电路对整流部分输出的脉动直流进行平滑处理，使它成为一个含交流成分很小的、更加平滑的直
5、流电压。即滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定是低于整流输出电压基波频率的。虽然电容C1取得越大，脉动系数就越小，脉动成分就小，但一般取，T为交流电网电压的周期（）。 电容滤波电路的优点是在输出电流IO不高时，体积小，成本低。电容滤波适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。4. 稳压器 稳压器为电源的核心部分。尽管经过整流滤波后的直流电压，可以充当某些电子电路的电源，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大。因此还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。 稳压器电路采用LM317可调式三端稳压电源。图1.2 LM317稳压电路三端稳压器
6、的额定输出电压一般是不可调的，但可以通过外接元件R来扩展输出电压，达到调压作用，输出端和调节端之间在工作时产生标称值为1.25V的基准电压，这个基准电压加在电阻R2上，由于电压是恒定的，就有一个恒定的电流流过输出设定电阻，得到的输出电压是： UO1.25(1+R3/R2)即输出UO可调。 发光二极管LED与限流电阻R1串联接在稳压器的输入端，当电源开关K闭合时，指示灯亮。C2：应靠近稳压器，起消振作用（即防止自激振荡）。C3：为一旁路电容，可进一步抑制纹波，当输出电压升高时，C3可防止纹波的放大。（即将R3上的纹波旁路掉）C4：由于使用了C2、C3等 ，与任何反馈电路一样，某些数值的外接电容（
7、500F 5000F）可能引起振荡，C4的作用就是消除这种效应，确保工作稳定。1.4 可调性在电路中，利用LM317外接电阻控制分压的大小，在电阻的末端引出导线，选择合适的电阻可确定合适的电压，输出共有3V、4.5V、6V、7.5V、9V、12V六档。1.5 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1.总电路图图1.3 可调直流稳压电源2.元器件清单表1.1 元器件清单元器件名称规格数量电阻（欧）1500130011501120113911601 电容（微法）100011001331LM317无1二极管IN40074发光二极管无13.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
8、表1电烙铁1焊芯1电工钳1导线1直流稳压电源11.6 系统安装、调试通过直流稳压电源的安装与调试加深理解整流、滤波、稳压的工作原理。系统安装步骤：（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）准备实验材料；(3)根据电路图焊接，防止漏焊、虚焊等等；（4）用万用表检查电路；（5）接通稳压电源观察能否正常工作。1.7 改进意见与收货体会1.7.1改进意见在实验中，应该配置一个电位器，用来进行对比，可以使同学们更好地理解可调电压的具体实践原理。1.7.2 收货与体会在这次课程设计中,我遇到了许许多多的问题，通过我们不断的努力去解决实践中遇到的这些问题，自己也翻阅与在网上查找各种资
9、料，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。通过与任课老师的沟通和与同学们的共同协作，我不仅完成了这次课程设计，而且也深刻的体会到了团结和努力的意义。第2章 电子抢答器的制作2.1 设计任务 制作一个四路电子抢答器，K1K4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K2K4时，SCR2SCR4不能
10、获得触发脉冲，SCR2SCR4维持关断状态，LED2LED4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。2.2 总体设计方案利用555定时器，构成斯密特触发器，通过控制K1K4的开关，来接通发光二极管，用来判断哪个人按下按键，此时，熄灭处于等待状态的LED5。2.3 系统分析与设计2.3.1 电路原理本电路使用一块时基电路NE555，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
11、。按下开关SW，施密特触发器得电，因单向可控硅SCR1SCR4的控制端无触发脉冲，SCR1SCR4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。K1K4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K2K4时，SCR2SCR4不能获得触发脉冲，SCR2SCR4维持关断状态，LED2LED4不亮，LED1独亮说明按
12、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。16V市电经变压器降压，VD1VD4整流，C滤波，为抢答器提供9V直流电压。VD1VD4选IN4001,C选用220F/15V。R1和R2选1K，LED1LED4选红色发光二极管，LED5选绿色发光二极管。SW为拨动开关，K1K4为轻触发开关，单向可控硅选2P4M，IC为NE555。2.3.2 555定时器构成的斯密特触发器555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用
13、电器、电子测量及自动控制等方面。 图2.1 555定时器555可构成许多实用的触发器，如斯密特触发器。斯密特触发器又称斯密特与非门，是具有滞后特性的数字传输门。该器件既可以像普通“与非”门那样工作，也可以接成斯密特触发器来使用。斯密特触发器具有如下两个特点：1、电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压；2、与双稳态触发器和单稳态触发器不同，斯密特触发器属于“电平触发型”电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。它是一种阈值开关电路，具有突变输入输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。 当输入电压由低向高增加，到达2/3Vcc时，输出
14、电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达1/3/vcc时，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的。2.4 总电路图、元器件清单、仪器仪表清单1.总电路图 图2.2 电子抢答器电路图2.元器件清单表2.1 元器件清单名称规格数量电阻10012001二极管无4发光二极管无5开关无5NE555无13.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1电工钳1导线12.5 系统安装、调试与参数测量2.5.1 系统安装、调试系统安装步骤：（1）根据电路图，合理安排布局；（2）准备材料；（3）根据电路图，焊接电路，防止漏焊，虚焊；（4）用万用表检测电路；(5)接通直流电源，连接好电路，观察电路能否工作；2.5.2 参数的测量K1K4为抢答键，假如K1最先被按下，红色发光二极管LED1发光，此后按下K2K4时， LED2LED4不亮，LED1独亮说明按K1键者抢先成功，此后主持人将开关
