目 录
1. 课题背景 ................................................................. 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 ........................................................ 5 3 各主要电路及部件工作原理 .................................................. 5
3.1 74LS192 .......................................................... 5 3.2 DC0832 ........................................................... 7 3.3 CC4008 ........................................................... 8 3.4 CC4115 ........................................................... 8 3.5直流稳压电源 ..................................................... 3
4 原理总图 .................................................................. 9 5 元器件清单 ............................................................... 10 6 调试过程 ................................................................. 10
6.1 通电前检查 ...................................................... 10 6.2 数电部分调试 .................................................... 10
6.3 模电部分 ........................................................ 11 7 小结 ..................................................................... 11 8 设计体会及今后的改进意见 ................................................. 11
8.1 体会 ............................................................ 11
8.2 本方案特点及存在的问题和改进意见 ................................ 12 参考文献 ................................................................... 10
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1.课题背景
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也是不可否定的,其中数控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、提供更好的，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.。本次所设计的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，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。
1．1指导思想
操作人员通过按键对系统发出电压调整指令，该指令与输出电路的状态信号号一起送入数控部分电路，经过处理后产生符合指令要求的输出电压信号，并经输出电路功率驱动后输出驱动电流。当输出电路的输出电流超过极限值时，由过流保护电路产生的信号送入数控电路，关闭系统的电压输出，对系统的输出电路进行保护。另外，数控部分还产生显示信息送入显示电路，将输出电压或其它信息报告给操作人员。
1．2方案论证
方案一：用两片可逆计数器和D/A实现电压预置和电压步进控制，使用各自转换电压后，经过加法器相加；
方案二：用一片可逆计数器和D/A实现电压预置和电压步进控制，但需要用门电路对两片可逆计数器进行二进制数向两位十进制数的转换；
综合考虑，虽然方案二只用了一片D/A芯片（D/A是本次设计最贵的芯片），但是如果使用门电路转换，电路接线变得复杂，而且门电路芯片的价格加起来也不是很经济，所以我们采用了第一种方案。
1．3 基本设计任务
（1）输出电流0~99mA,手动1mA增减可调，误差≤0.01mA； （2）具有输出电流大小的数码显示；
（3）负载的供电电压为+12V，负载等效电阻为100Ω； （4）电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性； （5）设计电路工作的交流供电电路为给定的220V交流。 提示：
（1）方案一:用可逆计数器和D/A实现电压预置和电压步进控制，用线性稳压电源实现。
（2）方案二:用三端集成稳压块实现可控电源；发挥部分：输出电压可在0-9.9V范围任意预置。参考元器件：74HC190,DAC0832，三极管S8050/8550，3DD15等。
1．4电路特点
数控直流电源，既有数电的知识，又有模电知识。这个数控稳压电源实际上是用按键让加减计数器变化来控制输出电压的大小。也就是用数电部分的数字量去控制模拟部分的输出。我们用了两片10位加减计数器74LS192,两片数模转换器DAC0832作为数字部分的控制。两片计数器分别于两个模数转换器连接，两片计数器都是从0—9变化，一片作为个位控制，另一片作为十位控制，通过数模转换器后输出为电流量。再通过运放转换为电压的形式输出。一个运放输出接10K的电阻，另一个运放接100k的电位器同时接到加法器上，加法器上的反馈电阻也用100K的电位器.再通过运算放大器。就这
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样转化成了所需要的模拟量。又用数码管作为显示部分。数码管上显示输出的量。实现数字量控制模拟量。
2.电路设计
2.1 总体方框图
显示电路 直流稳压 电源电路 按键数字量调节 数字量产生单元 D/A转换单元 输出电压精确度调节单元 过流保护单元 2.2 工作原理 电压电流转换单元 此数控直流稳压电源共有五个部分，输出电压的调节时通过+、-两键操作 ，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。然后通过U/I转换器。将电压转换为电流输出。
3.各主要电路及部件工作原理
3.1 74LS192
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。
下面为其引脚图和功能表：
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D0-D3：置数输入 Q0-Q3：计数输出 PL：置数 MR：清零
TCU：加法输入 TCD：减法输入
VCC：电源电压，VCC的范围为+12V～-12V GND：接地端。
如图所示，采用了两个按键，分别为\"+\"和\"一\"，用来调节设定电压，可以以0．1V的步进增加或减少。按下\"+\"和\"一\"键，产生的脉冲输入到74LSl92N的CP的UP或DOWN端来控制74LS192的输出是作加计数还是减计数。
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3.2 DAC0832
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转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。
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~+5V； VREF：参考电压，范围在-12V~+12V; GND：接地端。
当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据D7~D0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。
DAC0832是一个8位的数模转换器，把输入的数字量转化为所需的模拟量，只要选取
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合适的参考电压VREF，便可以将将数字量转化为需要的模拟量。
3.3 CC4008
CC4008是具有超前进位功能的4位并行全加器。适用于2进制并行全加运算器。一般地说每一位全加器应有三个输入端即被加数、加数，上一位向本位的进位数，但在并行全加器中，除了最低包含有A1、B1和C1之外，其他各位进位输入都在内部连接好了，因此只有9个输入端，即被加数4个输入端（A1~A4),加数4个输入端（B1~B4)，还有一个最低位的进位输入端Ci,输入端包括4位和输出（S1~S4）以及这4位数的进位输出端C0。引脚图如图：
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3.4 CC4511
3.5直流稳压电源
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4 原理总图
5 元器件清单
名称 74LS192 DAC0832 参数 2 1 2 5V 5V 200nF 2 2 2 6 数量 名称 LM7812CT LM7912CT 1B4B42 电位器 普通电阻 普通电阻 普通电阻 100K 10K 1K 17K 参数 数量 1 1 2 2 7 2 1 8
LED显示灯 CC4008 CC4115 点触开关 电容
6 调试过程
6.1 通电前检查
电路安装完毕后，用万用表短路档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 数电部分调试
1.检查线路是否正确，有没有焊点连在一起，是否有虚焊，检查无误后，接通电源。测试主电源输出电压是否正确，检测主控电路、显示电路等的供电情况。
2.检测192输出电压是否正确，可以通过只一个数，看输出电压的高低情况。 3.检查清零（复位）和置数的正确性，如果一切都好，计数应从00开始，按“+” 数码管可以加法计数显示，按 “-” 数码管可以减法计数显示。随时按下复位键可以迅速清零，调整拨码开关，选定自己需要的数字后按下置数键后即可显示除指数结果。
6.3 模电部分
检测DAC0832的供电电压和参考电压是否正确，即参考电压应该为12V。
通电后置数到00，查看输出电压是否为零伏，在置数到99，观察结果，根据电位器的设置先调至9V将十位调准，再调至9.9V调整个位为0.9V，至此从00至99即可观察结果了。
7.小结
本次课程设计遇到了很多问题，但是认真完成，思考，便可以达到事半功倍的效果课程设计完后，我体会到了一个人，无论他时多么优秀，总是有他的局限性，很难把问题的方方面面都考虑到，必须相互协作才能更好的解决问题。要这次课程设计是我们第一次做 课程设计虽然耗费了大量时间，但是学到的东西很多，总的来说结果可以显示出来，开始由于对元件的不熟悉而浪费了大量的时间，最后从查看芯片手册和在网上查找元件的经典使用电路对将要使用的元器件有了更深刻的理解，在焊接电路板时，由于害怕接线特别多，所以规划了很长时间，最后得益于此，省去了不少麻烦，为电路的检查提供了方便，在调试过程中，出现的问题最多的是元器件本身除了问题，而非接线问题，于是芯片的交叉替换才让我们解决了最终的问题，让结果可以正确的显示出来了。
8.设计体会及今后的改进意见
8.1 体会
直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。本设计给出的稳压电源的输出电压范围为-12V～+12V，输出电流为0～99mA,误差≤0.01mA。
数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，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，采用4位A
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／D转换模块完成电压的测量，并用LED液晶显示，则提高了测量的准确性和直观显示能力等优点。
这次课程设计中，真正了解到设计一个电路器件的困难。原因有很多，譬如之前学习数电模电时，没有牢固的掌握好知识点。更主要的是平时动手机会少，难以将理论知识与实际结合。所以，设计期间我学会了将回顾之前的知识，学会参考和查阅其他资料。
8.2本方案特点及存在的问题和改进意见
本方案用到了很多芯片，可以置数，清零，没有做PCB板，选用的电子元器件，精度不够高，这样噪声比较大。对此，可以采用了以下改进措施： （1）采用RC消除抖动可以节省成本部分，也可简化硬件电路。
（2）采用稳压部分，用三端稳压或串联负反馈稳压让结果更加精确。 （3）十位数码管让小数点常亮，与结果更接近。
参考文献
【1】 康华光.电子技术基础（模拟部分）.华中科技大学. 高等教育出版社.2006 【2】 康华光.电子技术基础（模拟部分）.华中科技大学. 高等教育出版社.2006
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