直流稳压电源和汽车尾灯控制的设计.doc

淮海工学院课程设计报告书 课程名称： 电子技术课程设计及电子CAD实习题 目： 直流稳压电源和汽车尾灯控制的设计系 （院）： 电子工程学院 学 期： 12-13-2 专业班级： 姓 名： 学 号： 评语：成绩：签名：日期： 1 设计目的和要求电子技术课程设计是一门十分重要的实践基础课，学生不仅需要有较高的理论素养，同时也要掌握基本的设计知识和技能，为今后各课程的学习打下坚实的基础。通过此设计使学生达到以下目的：（）巩固加深对模拟和数字电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。（）通过查找资料、选方案、设计逻辑电路等环节的训练，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。（）通过对设计出的电路原理图的绘制、选择合适的封装最终生成PCB图，进一步提高对电子CAD的驾驭能力。（4）了解电子技术电路设计的工程、工艺技术规范，学会书写设计说明书。 （5）培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。2 设计指标2.1 模拟部分：直流稳压电源2.11设计内容设计一直流稳压电源2.1.2 主要技术要求：（1） 要求输出直流电压315V；连续可调。（2） 输出电流01A 。（3） 稳压系数SV0.05。（4） 输出电阻R00.05。（5） 输出纹波电压5mV。2.2 数字部分：汽车尾灯控制器的设计2.21设计内容：设计一个汽车尾灯控制器，实现对汽车尾灯显示状态的控制。2.2.2设计要求：在汽车尾部左右两侧各有三个指示灯（假设采用发光二极管模拟），根据汽车运行情况，指示灯具有4种不同的显示模式。（1） 汽车正向行驶时，左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态。（2） 汽车右转弯行驶时，右侧的3个指示灯按右循环顺序点亮。（3） 汽车左转弯行驶时，左侧的3个指示灯按左循环顺序点亮。（4） 汽车临时刹车时，左右两侧的指示灯同时处于闪烁状态。3 总体框图设计3.1 直流稳压电源图1 直流稳压电源原理框图1、变压器：将正弦工频交流电源电压变换为符合用电设备所需要的正弦工频交流电压。2、整流滤波电路：将交流电压变成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波输出直流电压。3、稳压电路：（1）由调整管构成，其基极受比较放大电路的输出电压控制，通过调整管集电极与发射极之间的压降变化来抵消输出电压的变化（2）、保护电路：保证电路正常工作而不被损坏。（3）比较放大电路：对取样电压和基准电压的差值进行放大。（4）基准电压电路：为比较放大电路提供基准电压。（5）取样电路：将稳压电路的输出电压分压后送到比较放大电路。 Uo调整管比较放大电路基准电压取样电路负载Ui 图2 取样电路原理框图3.2汽车尾灯控制器的设计由于汽车左右转弯时，四个指示灯循环点亮，所以用四进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件(S1、S0、CP、Q1、Q0)的关系，即逻辑功能表如下表1所示(表中0表示灯灭状态，1表示灯亮状态)。 表1 汽车尾灯控制逻辑功能表由尾灯控制逻辑功能表得出总体框图，如下图3所示。译码电路三进制计数器开关控制电路显示、驱动电路 尾灯显示电路S0 S1图3 汽车尾灯控制器的原理框图4 功能模块设计4.1直流稳压电源4.1.1变压器变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2，如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率。电源变压器的效率为：（是变压器副边的功率，是变压器原边的功率）图4 直流稳压电源变压器图4.1.2整流电路整流电路将交流电压U1变换成脉动的直流电压。图5 单相半波整流电路 图6 半波整流电路的波形图图7 单相桥式整流电路 图8 桥式整流电路的波形图整流电路参数：输出电压平均值：输出电流平均值：平均整流电流：最大反向电压：整流二极管的选择（考虑电网%波动）：4.1.3滤波电路经滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。图9 单相桥式整流滤波电路图10 放电时间常数不同时输出波形滤波电容的选择：由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为10%，电容的耐压值应大于4.1.4稳压电路有两种形式：一是稳压管稳压电路，二是串联型稳压电路。二者的工作原理有所不同。稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。它一般适用于负载电流变化较小的场合。串联型稳压电路是利用电压串联负反馈的原理来调节输出电压的。4.2 汽车尾灯控制器的设计4.2.1开关控制电路 设74LS138和显示驱动电路的使能端信号分别为G和A，根据总体逻辑功能表分析及组合得G、A与给定条件（S1、S2、CP）的真值表，如表2所示，结果整理得逻辑表达式为：表2 S1 S2 CP G A 逻辑功能真值表 开关控制CP使能信号S1S2GA00X0101X1110X1111CP0CP图11 汽车尾灯控制器的开关控制电路图 输入输出ABY110011101000表3 74LS86真值表 图12 74LS86管脚图 实现功能：Y=ABC图13 74LS10管脚图4.2.2 三进制计数器电路由于汽车左转弯时，三个灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。三进制计数器可由双JK触发器74LS76构成，如图14所示。计算过程：JK触发器实现功能 图14 汽车尾灯控制器的三进制计数器电路图JKQ*输出状态00Q输出状态不变010同J状态101同J状态11Q输出状态翻转表4 JK触发器状态表4.2.3 尾灯电路汽车尾灯电路如图15所示，其显示驱动电路由6个发光二极管和6个反相器构成，译码电路由38译码器74LS138和6个与非门构成。74LS138的三个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0，而Q1Q0是三进制计数器的输出端。当S11，S20时，使能信号AG1，计数器的状态为00，01，10时，74LS138对应的输出端、依次为0有效（、信号为“1”无效），即反相器G1G3的输出也依次为0，故指示灯D3D2D1按顺序点亮示意汽车左转弯。若上述条件不变，而S10，S21时，则74LS138对应的输出端、依次为0有效，即反相器G4G6的输出端依次为0，故指示灯D4D5D6按顺序点亮示意汽车右转弯。当G0，A1时，74LS138的输出端全为1，G1G6的输出端也全为1，指示灯全灭；当G0,A=CP时，指示灯随CP的频率闪烁。图15 汽车尾灯电路图 表5 74LS04真值表输入输出AY0110图16 74LS04管脚图图17 74LS138管脚图表6 74LS138功能表当附加控制门的输出为高电平 （S1）时，可由逻辑图写出：5 总电路图设计5.1 直流稳压电源在完成各个部分电路设计之后，就可以画出直流稳压电源的总体电路图，如图18所示。图18 直流稳压电源总电路图5.2汽车尾灯控制器的设计图19 汽车尾灯控制器的总电路图6 元件清单6.1直流稳压电源表7 直流稳压电路元件清单序号名称封装1R1AXIAL0.32R2AXIAL0.33R3AXIAL0.34R4AXIAL0.35R5AXIAL0.36R6AXIAL0.37RWVR47D1DIODE0.48D2DIODE0.49D3DIODE0.410D4DIODE0.411D5DIODE0.412C1RB.2/.413C2RAD0.214T1TAPE84-2015VT1 VT2 VT3TO-92A6.2汽车尾灯控制的设计表8 汽车尾灯控制器的元件清单序号名称规格数量1JK触发器74LS7622四二输入异或门74LS8613138译码器74LS13814四二输入与非门74LS0025六反相器74LS0416三输入与非门74LS1027电阻20087 PCB图7.1直流稳压电源图20 直流稳压电源PCB图7.1汽车尾灯控制器的设计图21 汽车尾灯控制器的设计PCB图8 参考文献1 模拟电子技术基础（第四版） ，童诗白 主编，北京：高等教育出版社，2006年。2 电子设计与制作技术，程远东、曾宝国主编，北京：科学出版，2011年。3 电子线路CAD实用教程（第三版），潘永雄、沙河编著，西安：西安电子科技大学出版社，2007年。4 电子技术课程设计指导，彭介华主编，北京：高等教育出版社，1997年。5 国防科技大学 高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计第二版9 总结这次设计是通过查阅各种资料、以及同同学讨论并且独立思考设计出来的。在设计过程中，我用到了前一两个学期所学过的数字电路部分中的各种芯片，如：74LS138和74LS10以及反相器74LS04等。因此，我对他们的功能和运用有了更深一步的了解。同时通过软件protel画电路原理图和制作PCB板。通过这次课程设计环节，是我了解到模拟电路和数字电路之间的联系，是我对单元功能电路的了解和运用能力有了一定的提高。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力，现在设计已经做好了，自己感觉良好，虽然花了很多的时间，但学到了很多的东西，做课程时间的时候，自己把相关书本都看了几遍，增强了自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了，在课程设计的过程中，我想了很多种方案，对于运用不同的芯片进行了比较，最后还是采取了上面的方法进行连接，在制作PCB板时，生成网络表后，加载网络表是有多处错误，比如：封装名错误，电路缺少节点等。在反复查找改正后，终于可以制板了。这过程不仅考验我的细心程度，更体现了我们是否有足够的的耐心。总之如下，在为课程设计写说明书时，为了让说明书内容更充实，使自己的书面语言更趋向于专业化，我们组到图书馆去借了相关的书籍来翻阅。在查找资料、阅读资料的同时，我还知道了更多以前课本上没有学到过的知识。经过课程设计的学习及研究，我明白了许多在课堂上不懂的知识，也让我深刻体会到实践学习的重要性。实践是学习的目的，也是学习的方法。这次课程设计，使我有了很大的收获，锻炼了我解决实际问题的能力，使我学会了勇于创新，扩展思路的解决问题的方法。