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1、设计题目 课程名字 班 级 学生姓名 学 号 指导老师 开课日期数控基准电压源 电子电路课程设计B090609罗鹏飞B09060929李旭平-2011年8月29日至9月9日目录第一章课程概述1.1整机功能要求1.2电气指标1.3结构要求1.4基本电气框图1.5扩展指标1.6设计条件第二章系统设计计2.1.1工作原理2.2数字显示电路设计2.2.1工作原理2.3 28C64B码制转换的电路设计2.3工作原理2.4 DA转换电路（数模转换器）的设计2.4.1 DAC0832 工作原理2.4.2 DAC0832芯片主要引脚的名称和作用2.4.3 DAC0832芯片的特点八、2.5功放输出电路设计2.
2、7整机原件清单第三章测试与调3.1显示电路调3.2电压输出和比例放大电路输出调3.3扩流输出电路调第四章设计小4.1设计任务完成情4.2问题及改4.3心的体a会.附录参考文献第一章课程概述电子电路课程设计是集中性的实践类教学课程，一般分为2 周。这门课要求的前期课程有：数字电路、模拟电路、电子电路 实验。开设这门课的目的是：让学生巩固和深化前期电子电路类 所学课程的理论，进一步提高电子电路的设计和实践能力。1.1整机功能要求数控基准电压源应具有以数字方式控制其输出电压的功能， 通过编码开关选择输出的直流电压值，因输出电压精准度高，故 可作为基准电压使用。1.2电气指标1、数控基准电压源范围：0
3、3.3V;2、步进电压步长：0.1V；3、预置电压值用两位数码管显示；4、输出电压值与显示值之间误差小于2%。5、附加指标：输出电流33mA。1.3基本电气框图输出1.4结构要求数控基准电压源结构要求如上图，其中步进开关用于用户设 置输出电压值，数控电源用于产生标准直流电压，显示电路以数 字对显示输出电压值。1.5扩展指标数码管显示值取自“电压放大”电路的输出端。1.6设计条件电源电压+ 5V第二章系统设计此数控基准电压源主要包括步进控制、电压预置、计数器、 显示电路、D/A转换器和功率放大电路。计数器的内容对应于输 出电压，该电压通过锁存译码显示电路显示。计数器的输出量送 D/A转换器的输入
4、端。D/A转换结果送入功放输出电路。2.1可逆计数器的选择与设计此部分电路主要用两按钮开关作为电压调整键，一个开关与 可逆计数器的10号管脚U/D（加减），另一个与15号管脚时钟 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CD4029级联而成CD4029是十进制（BCD码）可逆计数器。CD4029四位可预置可逆计数器，1.pe. 2.Q3 3.P34.P05.CARRY IN6.Q09.B/D10.UP/DOWN11.Q115.CL16.VDD7.CARRY12.P1Q代表输出 由OUT 8.VSS 接地13.P214.Q2U/D=1，Ci 与 Co来控制，以提供串级使用B
5、/D=0；则为上数十进计数jam是输入DuaMn-Line PackageJAM inputsVDDCLOCK161514131211ID步进预置电路如下图58Q1JAM INPUTSCARRYINBINARY/UP/DOWN DECADEQ3 J3 J2 Q2PRESET Q4 J4 J1ENABLECARRY VggOUT可增诚计数器码字变换电压 输出预置 显小2.2数字显示电路设计2.2.1工作原理数字显示驱动采用两块4511芯片，4511为四线七段译码 驱动器，内部输出带上拉电阻，它把从计数器传送来的二十进 制码，驱动数码管子显示数码。此芯片管脚与功能所示。4511，七段译码器，输出高
6、电平有效，适合于共阴极接法的 七段数码管用A3，A2，A1，A0，为8421BCD码输入，a b c d e f g为七段数码输出，LT为试灯输入信号，用来检查，数码管的 好坏，IBR为灭、零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR为灭灯 输出信号，该端既可以作输入也可以作输出，具体工作如下真值 表所示。e2prom4537126 BI/RBOa. RBIb. LTc Ad Be，Cf. Dg1312 T1109151428C64卜进数输入RT .DDn输出111 y K nlj/1 Us 1 Kz成功能LTRBTD C B Aacder0IIFf；)0 匚 0II11111i匚1IIXD 0 0
7、 1II 01000Q2IIXU 0 1 0II 101c1311XU 0 1 1ff 1111Dc11IIX；)1 匚 0II 0110；）i15IIXD1OIII010i16IIX0 110II u0111i17IIX;)1 1 1II11I0；）：:T8IIX0 0 0II!111i1JUIIX10 0 1II 1I00i11011X1 0 1 Uff 0。01101IIIIX10 11II 0|o11fji)12IIX1 0 0II 01000I13IIX1 U 1II 001Jl11111X1 1 1 Uff 0u0111113IIX1111II 0000fji)0BTXX X X
8、X0p00DCC2说明叉代表泛任意输入高低*电平句可I.T1K X X XII11111I12.3 28C64B码制转换的电路设计2.3工作原理用存储器作为十翻二实现较简单，即以十进制BCD码作为 寻址，对应二进制码存储并输出即可完成码制转换EEPROM2L+5V 27 7F+5V2S23222120181615-C 14 -O 7 G -5 J4 3MWEHCA9A8A1UI就花/0/0/0/0/02 0002 u 1 7 B 5 4 3 2 1 H00-00H05-05H10-0AH15-0FH20-14H2530-1EH35-19H23H40-28H45-2DH50-32H55603CH
9、65-37H-41H70-46H75-4BH其中程序是依次写入0、5、10、15到165的十六进制数80-50H8555H905AH 955FH100-64H105-69H110-6EH115-73H120-78H 125-7DH130-82H135-87H140-8CH 145-91H150-96H155-9BH160-A0H165-A5H个人对每5递增的理解是：既然要求步长为0.1V,而对于 DAC0832它的变化的最小单位是Vref/2A8,而我Vref取得是+5V，那么这个变化的最小单位约等 于0.02V，那么每5个数据写一个代码，就相当于步长变成了 0.02*50.1V。2.4 DA
10、转换电路（数模转换器）的设计2.4.1 DAC0832工作原理数模转换电路，采用一块DAC0832集成块，它是一个8位 数/模转换电路，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，才构成完整的D/A转换器。2.4.2 DAC0832芯片主要引脚的名称和作用8位乘法D/A转换器IEE O-XFER O冬O-WR1 O 23-O GNDovw1G O GNDQQQQQQQQ 喙存器4SB)DI7DI5DI4DI3DI2Dll LSBJDIODDDDDDDDQQQQQQQQ位8O R15图1 DAC0832的内部结构框图DI7DIO为8位二进制数据输入端；ILE :输入锁存
11、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=15KQ； 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。当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据DI7DIO存入8位输入寄存器 中，当WR2=0，Xfer=0时，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄 存器并进行D/A转换。当DAC0832外接运放A构成D/A转
12、换电路 时，电路输出蚩0和输入DI7DIO的关系式为:Vo=VrefXRf(DI7 X 27 +.+DI0 X 20)/(28 X R)2.4.3 DAC0832芯片的特点DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入 D/A转换前，需经过两个独立控制的8位锁存器传送。其优点是 D/A转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存 器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内可用一公共的选 通信号选通输出。由于DAC0832输出端没有加集成运放，所以需 外加LT084相配适用。2.5功放输出电路设计TL084引脚功能与LM324 一样的。TL084放大倍数比Z1 93 81
13、UJ 13I 122 Output 1 1 匚Invertmg Input 1 2 匚Non* in verting Input 1 3 匚奴* 4 CNor-irvertirg Input 2 5 匚Inverting Input 2 6 QOutput2 7 匚LM324要大些。两者都可以用来做放大，电压比较器等等。Output 4Inverting Irpu4Noncrvertir g IrpLt 4Ndoinverting Input 3Inverting Ir.pU 3Output 3整机电路图里用到了三个运放，作用分别如下，第一个运放是把 输出的电流信号转变成电压信号，第二个是反向
14、比例放大器，具 体放大倍数通过电位器调节，第三个是扩流输出。2.6整机电路图见图纸7400 X 1CD4029 X 27448 X 2C392(数码管)X2DAC0832 X 1TL084 X 128C64BX 19013X1 (D313)按键开关X210K电位器乂110uf电容X2,不同阻值的电阻若干第三章测试与调整3.1显示电路调测调整电源电压至5V左右，给血包板上电后，数码管显示结 果为0.0,按步进开关每按一下数值逐步增大，再按下增减按键， 再按步进开关，数码逐次减小。一下是我测试的所记录的一组数据：0.0V 009V 0.18V0.27V0.36V0.47V 0.56V0.65V0.
15、74V0.82V0.91V1.02V 1.12V 1.01V 0.92V0.81V0.55V 0.44V0.34V0.23V0.17V0.08V 0.0V3.2电压输出和比例放大电路输出调测将双电源，一个电源的负极和另一个电源的正极相连，前者 的正极为+5V，后者的负极为一5V接运放的11脚，相连的两个 极为地，接好电源以后，将万用表调至电压20V挡，将红表笔 接第一个运放的输出，黑表笔接地，观测到电压读数随按键的按 动在大约3.4至0之间变化，当数码管示数大于一定值时，电 压表读数基本不变，读数始终为负。当把红表笔接第二个运放的 输出时，因为它是一个反向比例放大器，所以观测到电压读数始 终为
16、正，电压也在一定的范围变化，具体范围视电位器的调整而 定，电位器的阻值决定放大倍数。3.3扩流输出电路调测电源依旧如上连接，把万用表的红表笔从vn孔拔出插入20mA 孔，调至电流档，把红表笔接9013三极管的发射极，黑表笔接 地，观测到电流读数随按键的变化依次变化，但达到一定范围时 也停止变化。第四章设计小结4.1设计任务完成情况1. 8月29号，在实验室，半天，老师对我们说明了设计要求 和进行了提示，8月29号下午至31号查阅资料、设计电路。2. 8月31号上午老师给我们讲述装配方法和调测要求。3. 8月31号至9月2号调测成功，所有指标都达成，虽然精 度不是很高。4. 9月25号验收。5.
17、 9月5号下午开始撰写报告。4.2问题及改进问题1：步进开关，犹豫面包板一列是相连的的，所以不可 能实现双刀双掷，只能采用单刀双掷，一个开关控制计数脉冲一 个控制选择加还是减。问题2：数码管有时候感觉比较热，是由于其中电流过大， 可以接个限流电阻保护电路，或者调低电压，但个人觉得前者措 施比较妥当。问题3：导线的颜色代表不同的意思，为防止混乱，我把所 有的黑导线接地，凡是有黑色导线经过的孔都是地势0点，类似， 红线都是正，等等，这样不容易造成把地线和电源线搞混了，有 效的防止了短路的发生。问题4：不到逼不得已不要用飞线，一个是影响美观还有是 造成电路的紊乱，不容易排错，对了还有导线一定要插到一
18、定深 度，不然容易接触不良，那样的话麻烦就大了。问题5：这次实验中，有些芯片我们不熟，有些管脚接地还 是接电源一定要清楚，要多查资料，防止接错烧坏芯片。问题6：不要想当然的把LT084的7管脚认为地段，14管脚 要接正，不能想当然。问题7：我最后出的一个问题是，在扩流输出时，由于第二 极的反向比例放大器选用电阻过小，而当时我也不知道电位器全 量程是10k，所以导致放大倍数达到几十甚至上百，险些把9013 烧掉，当时很烫的。4.3心的体会一：凡事预则立，不预则废，未雨绸缪，由于实验用到了很多 我们平时没用过的芯片，接触的是新知识，在实验装配之前我们 应该主动积极的去查阅资料，去熟悉各个芯片的管脚
19、功能，这样 才能事半功倍，我觉得我之所以比较早的成功，是因为那天的大 量的查阅资料，让我少走了很多弯路。二：在装配过程中，应该完成一个模块监测一个模块，这样可 以减少我们的工作量，也便于问题的发现。三：接线的时候要能静得下心，再大的工作量也是一步一步完成的，所以不能急躁，要平和的心态去面对。四：安全第一，一旦发现短路或者芯片温度过高，就应该立即 断电进行检查，不能盲目的在通电的情况下在那排错。五：虽然这不是一个合作性的项目，但是我们不懂的时候也要 多问身边的同学老师，这对于我们的进步也有帮助。六：对于我们学电气专业的学生来说，我们也要抓住机会培养 自己的动手能力，这对以后的工作大有裨益。参考文献1 唐竞新.数字电子电路M.第1版.北京：清华大学出版社，20032 康华光.电子技术基础M.数字部分.第4版.北京：高等教育 出版社，19983 电子工程手册编委会等.中外集成电路简明速查手册M-TTL,CMOS.北京：电子工业出版社，19914 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，2002.125 陈汝权编.电子技术常用器件应用手册.机械工业出版社,2004
