数控电源报告

课程设计
（说明书）
数控式电源的设计
班级/ 学号
学生姓名
指导教师
课程设计任务书
课程名称数字逻辑课程设计
课程设计题目数控式电源的设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明与技术指标
设计一个可控制的且具有LED显示的可调电源，输出电压有3V、6V、9V (24V)
及熄灭等九档，其步进值为3V。

技术指标如下：
①主要由直流电源的输出电路，数控电压选择电路和数字显示电路三部分组成。

②利用编译码电路及LED数码管完成数字显示功能，要求至少含有8个数字及熄灭等九个显示状态。

二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料
1．全新实用电路集粹编辑委员会著. 全新实用电路集粹（下册）.[M]北京：机械工业出版社，2006年
2.卿太全，李萧，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用.[M]北京：人民邮电出版社，2006年
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩指导教师日期
一、概述
随着人们生活水平的不断提高，数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子，但人们对它的要求也越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好、更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展。

本文所介绍的数控制流稳压电源共有八个档位，用数码管显示器分别能显示3V 、6V 、9V 、12V 、15V 、18V 、21V 和24V ，同时可实现全灭状态。

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。

二、工作原理
在本设计中，数控式电源主要有直流电源的输出电路，数控电压选择电路和数字
显示电路三部分组成，工作原理框图如图1所示。

图1 数控式电源的原理框图
输出电路采用的是24V 直流电，能够稳定的输出。

数控电压选择电路采用的有8
个同阻值电阻，起到分压作用，并用8个对应的开关来进行不同档位的选择。

另外还采用多个或门组成的电路用来选择不同档位的电压。

数字选择电路用两个4511芯片和两个数码管组成，两个数码管分别显示个位和十位的电压。

三、电路设计
本设计电路主要有三个部分，直流电源输出电路，数控电压选择电路以及数字显示电路。

1.直流电源输出电路
本课设是数电课设，直接采用24V 直流电压作为输出电压，使得输出较为稳定，不会受电网波动影响。

提供稳定的24V 直流电压如图2所示。

直流电源的输出电路 数控电压选择电路
数字显示电路
24V
图2 24V直流电压
2.数控电压选择电路
根据课设要求，输出电压有3V、6V、9V……24V八档，所以采用八个相同阻值的电阻、八个开关及数个或门组成相应的逻辑电路来实现选择所需的电压。

八个开关分别八个不同档位电压的选择。

开关后连接两个个4511芯片，芯片连接两个数码管，根据开关闭合情况，来输出高低电平，经过4511芯片以达到驱动数码管显示对应电源档位读数目的。

4511芯片是四个输入端DCBA，七个输出端，输出端接在数码显示管对应的位置。

输入端输入的二进制数为多少，数码管显示的数就是对应的十进制数。

例如，输入端DCBA为0110，数码管显示的数就为6。

数控电压选择电路如图3所示。

图3 数控电压选择电路图
3.数字显示电路
数码管采用的是七段发光二极管，有七个输入端，分别对应相应的二极管，只有输入端接入高电平时，相应的二极管才会发光，数码管原理图如图4所示
图4 7段发光二极管组成的数码管图
数码管的输入端接4511芯片的输出端，通过开关选择不同的电压档位，经过4511芯片后，输出对应的高低电平来使数码管显示相应的数字。

4511芯片的另外三个输入端至关重要，分别是LE、BT、LT。

BT是消隐控制输入端，只有当BT接入高电平时，4511芯片才能正常工作，接入低电平时，无论DCBA输入什么，输出全为低电平，即七段数码管均处于熄灭（消隐）状态。

4511芯片工作原理如表1所示。

表1 4511芯片工作原理表
利用4511芯片这一功能，在BT端外接一开关来控制高低电平，以达到设计的另一个要求：数码管熄灭状态。

数字显示电路如图5所示
图5 数字显示电路
四、性能的测试
利用利用Multisim2001来仿真验证测试结果，分别测试四组数据来验证，分别为6V、18V、21V、24V.
（1）6V档位电压测试
把开关S7闭合，其他开关处于打开状态，并用万用表测S7节点的电压。

仿真电路测试如图6所示
图6 6V仿真电路图的测试电压表测试结果如图7所示
图7 6V电压测试结果
把开关S3闭合，其他开关处于打开状态，并用万用表测S3节点的电压。

仿真电路测试如图8所示
图8 18V仿真电路图的测试
电压表测试结果如图9所示
图9 18V电压测试结果
把开关S2闭合，其他开关处于打开状态，并用万用表测S2节点的电压。

仿真电路测试如图10所示
图10 21V仿真电路图的测试
电压表测试结果如图11所示
图11 21V电压测试结果
把开关S1闭合，其他开关处于打开状态，并用万用表测S1节点的电压。

仿真电路测试如图12所示
图12 24V仿真电路图的测试
电压表测试结果如图13所示
图13 24V电压测试结果
（5）全灭状态测试
将全灭控制开关打开，此时不论其他档位电压开关是否闭合，数码管总是熄灭，仿真测试图如图14所示
图14 全灭状态仿真电路图的测试
各档测试数据结果如表2所示。

表2 各档直流电测试数据
直流电
3V 6V 9V 12V 15V 18V 21V 24V 压档
3V 6V 9V 12V 15V 18V 21V 24V 实际测
试读数
课设内容是数电成分，采取的输入电源为稳定直流电24V，仿真图用的导线和电
阻都是理想的，没有误差，所以测得的节点电压与对应开关闭合显示的读数才保持一致，达到实验要求。

五、结论
本设计电路简单，具有操作方便、电压稳定等特点，同时连接方式也较为方便，采取的原件也不是太多，使得仿真的时候比较容易，完成了课设要求指标。

六、性价比
本设计采用的原件主要为74F32D、4511、七段数码管，它们的价格基本在2元左右。

在较为低廉价位的情况下完成了课设的要求，因此本电路具有较高的性价比。

七、课设体会及合理化建议
刚拿到设计题目时，我还是比较迷茫的，感觉无从下手。

所以我并没有急于下手，而是花了一天的时间去分析题目，设计出其大致运行原理，并进行一定的论证和改进。

在方案确定之后，我再去查阅资料，选定芯片，通过所选芯片的参数和功能来重新改进设计方案。

在本次课程设计中，我发现了很多问题，虽然上学期也做过这样的课程设计，但是这次设计让我有了很大的长进。

通过这次设计，我把理论和实际紧密的联系在了一起，感觉学习的深度在课本的基础上更深入了一层。

有些事情，只有我们真正去做了，才能真正的掌握它，理解的更加深刻。

光学理论知识是远远不够的。

总的来说，此次课程设计虽有挫折，但还是收获颇丰。

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

在整个设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

尤其学习软件Multisim，除了可以提高仿真能力、综合能力和设计能力外，还可进一步提高实践能力。

参考文献
[1]．全新实用电路集粹编辑委员会著. 全新实用电路集粹（下册）.[M]北京：机械工业出版社，2006年
[2].卿太全，李萧，郭明琼.常用数字集成电路原理与应用. [M]北京：人民邮电
出版社，2006年
[3].华成英，童诗白.模拟电子技术基础.（第4版）[M]北京：高等教育出版社，2006年
[4].阎石.数字电子技术基础.（第4版）[M]北京：高等教育出版社，1998年
[5].李秀人.电子技术实训指导.[M]北京：国防工业出版社，1998年
[6].陆坤.电子设计技术.[M]北京：电子科技大学出版社，1997年
附录I 总电路图
附录II 元器件清单
序号编号名称型号数量
1 S1～S9开关9
2 U1、U2 译码器4511 2
3 U3、U
4 七段数码管共阴 2
4 U5A～U15A或门74F32D 11
5 R1～R8电阻100Ω8。