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1、电工学综合课程设计设计题目： 12V直流稳压电源设计 发光二极管循环闪烁电路设计学 院： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012年 1 月 9日目 录任务书1任务一：设计一个12V直流稳压电源1任务二：LED循环闪烁电路1第1章 设计要求及主要技术指标21.1 设计要求21.1.1 直流稳压电源电路设计要求21.1.2 发光二极管循环闪烁电路设计要求21.2 主要技术指标21.2.1 直流稳压电源技术指标21.2.2 发光二极管循环闪烁电路技术指标2第2章 电路原理设计32.1 原理分析32.1.1 直流稳压电源电路原理分析32.1.2 发光二极管循环闪烁电路原理分析3
2、2.2 整体构思32.2.1 直流稳压电路结构32.2.2 发光二极管循环闪烁电路结构42.3 具体实现42.3.1 直流稳压电源电路的实现42.3.2 发光二极管循环闪烁电路的实现4第3章 元件说明及参数计算53.1 直流稳压电源电路元件说明及计算53.2 发光二极管循环闪烁电路元件说明及计算6第4章 焊接与调试84.1 焊接步骤及过程84.2 电路调试步骤及过程84.2.1 直流稳压电源电路调试84.2.2 发光二极管循环闪烁电路调试84.3 遇到问题及解决措施8心得体会9参考文献10附录一 直流稳压电源电路原理图11附录二 发光二极管循环闪烁电路电路原理图12附录三 直流稳压电源电路元件
3、清单13附录四 发光二极管循环闪烁电路元件清单14任务书任务一：设计一个12V直流稳压电源设计一个12V，300mA直流稳压电源，采用桥式整流，电容滤波，用万能板焊接出实物并调试成功，要求：1、元件布局合理、美观，焊接良好，无虚焊、漏焊；2、输入220V交流电由插头引入，做好绝缘安全措施；3、输出电压可由相应接口引出；4、具有电源开关指示功能。任务二：LED循环闪烁电路设计一个12V电源供电的LED循环闪烁电路，LED按一定规律和顺序循环点亮，用万能板焊接出实物并调试成功，要求：1、元件布局合理、美观，焊接良好，无虚焊、漏焊；2、12V直流电源供电，由相应接口引入电源；3、10个LED点亮的循
4、环速度在一定范围内可调，有相应调节元件并且调节方便（每个发光LED点亮时间在0.5S5S可调）；4、具有复位功能（扩展）。第1章 设计要求及主要技术指标1.1 设计要求1.1.1 直流稳压电源电路设计要求答：1、将原件焊接在一块100X100（mm）左右的电路板上；2、元件布局合理、美观，焊接良好，无虚焊、漏焊；3、输入220V交流电由插头引入，做好绝缘安全措施；4、输出电压可由相应接口引出；5、指示灯正常发光，做好电路的过载保护。1.1.2 发光二极管循环闪烁电路设计要求答：1、元件布局合理、美观，焊接良好，无虚焊、漏焊；2、12V直流电源供电，由相应接口引入电源；3、10个LED点亮的循环
5、速度在一定范围内可调，有相应调节元件并且调节方便（每个发光LED点亮时间在0.5S5S可调）；4、做好电路过载保护，注意接地；5、具有复位功能（扩展）。1.2 主要技术指标1.2.1 直流稳压电源技术指标答：1. 220V/15V 交流变压器； 2. 桥式整流器； 3. W7812 稳压器； 4、滤波电容：C1=1000uF，C2=0.1uF，C3=470uF，C4=0.1uF； 5、滤波电压为：（15X1.414）V； 6、过载保护电阻R1=1K。1.2.2 发光二极管循环闪烁电路技术指标 答：1、 555定时器 产生连续脉冲； 2、 CD4017 控制脉冲的输出端； 3、过载保护R=0.6
6、8K。 第2章 电路原理设计2.1 原理分析2.1.1 直流稳压电源电路原理分析 答：将220V交流电源通过降压转变为15交流电源，所用的器件为200V/15V的交流变压器；再通过二极管桥式整流，得到只有半个周期的电流；再通过电容滤波器，充放电使其图像趋近于平滑的直线；再进行稳压，可以获得稳定的直流稳压电源。2.1.2 发光二极管循环闪烁电路原理分析 答：通过上一步设计的12V直流稳压电源可以直接用于此处的电源供给，选用555定时器，调整好时钟脉冲的周期，再用芯片CD4017，CD4017是一个十进制的计数器，有10个输出端，当脉冲来临的时候，通过计算脉冲的个数来实现各个输出端的输出，这个就可
7、以达到使LED灯循环点亮的目的。2.2 整体构思2.2.1 直流稳压电路结构2.2.2 发光二极管循环闪烁电路结构2.3 具体实现2.3.1 直流稳压电源电路的实现 答：1. 选用220V/15V交流变压器获得15V交流电； 2. 二极管桥式整流获得15V的单向电压； 3.使用电容滤波使单向12V电压趋于稳定 4.三端集成稳压器获得较稳定的12V直流电压；2.3.2 发光二极管循环闪烁电路的实现 答：1.选用555定时器获得连续脉冲信号； 2.用CD4017计数，控制各个输出口的输出； 3.选用限流电阻，确保合适的电流； 4.连接LED发光二极管，控制其点亮。第3章 元件说明及参数计算3.1
8、直流稳压电源电路元件说明及计算1. 电源变压器：将220V交流电压转变为12V交流电压，需要一个220V/15V的交流变压器。2.桥式整流器： 由于负载电流为300mA，所以整流器中每个电阻中流过的电流为： =150，输出直流电压为=15V，取可以得： 二极管所承受的最高反向电压： 因此可以选着二极管,其最大整流电流为1000mA，反向工作峰值电压为25V。 3. 电容器滤波： 由：，此处选择： S=0.05S 已知：0.3A，=12V，所以负载电阻为： 此处选用1000的电容4.稳压： 由以上数据可以得知：0.3A=300,已经超出了稳压二极管的范围，故采用三端集成稳压器：W7812 输出电
9、压为12V，最大输出电流1.5A。3.2 发光二极管循环闪烁电路元件说明及计算555定时器成本低，性能可靠，计时精确度高。只需要外接几个电阻，电容，就可以实现多谐振荡器，单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生和变换电路。其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载555定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。1.555定时器的功能主要由两个比较器决定，两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。2.在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的
10、反相输入端的电压为VCC/3。3.若触发输入端V2的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，是输出端OUT=1.4.如果输入端使比较器C1电压大于2VCC/3,同时C2电压大于VCC/3,则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，是输出为0电平 CD4017引脚功能：CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为315V之外，其余接脚为：A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。B、数据输出脚：a、 Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9
11、，11)，为解码后的时进制输出接脚，被 计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。D、 控制脚：a、 CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。第4章 焊接与调试4.1 焊接步骤及过程 答：1.焊接较小的元件，如：限流
12、电阻、LED灯、各个电容等； 2.焊接较大的元件，如：变压器、较大的电容等； 3.焊接导线，开关保险丝等； 4.焊接555定时器、CD4017 芯片。4.2 电路调试步骤及过程4.2.1 直流稳压电源电路调试 答：1.确认无误后接上220V交流电源； 2.打开电源开关，用电压表确认输出电压的范围； 3.用电流表测量输出电流的大小； 4.调节滑动变阻器，使电流表、电压表读书与所要求的输出相同。 5.确定滑动变阻器的阻值，换成定值电阻。4.2.2 发光二极管循环闪烁电路调试 答：1.连接已经制作好的12V稳压电源； 2.调节可变定容，使定时器输出的频率符合设定值； 3.调试CD4017 使起处于复
13、位状态； 4.连接上555定时器，打开开关检测LED等的点亮状态。4.3 遇到问题及解决措施 1.焊接途中的错误连接 措施：找指导老师，吸掉各个焊点的焊接金属，重新焊接 2.调试输出电压时电压过高 措施：检测各个电阻的阻值，检查电阻是否真确，重新换上合适的电阻 3.LED灯点亮时间过短 措施：调节可变电容频率符合所需的要求心得体会通过本次实习是我懂得一下几点：1. 书本上所学习的知识必须要以实际相结合，元件的选择无法按实际所算出的值去选择，只能选择相近的值；2. 动手能力有和很大的提高；焊接技术是有讲究的，焊接方法只有通过实际操作才可以掌握，没有我所认为的那么简单；3. 很多时候都必须去大胆的
14、尝试，只有尝试了，你才知道成功其实不是很难；4. 对于555定时器有很更多的了解，对其工作原理有了透彻的理解；5. 对于CD4017有个更多的认识，掌握了其使用的场合和方法，如：彩灯的引用；6. 对于设计的基本思路有了了解：第一：要知道其原理；第二：画出原理图;第三：计算各个元件的参数；第四：购买各个元件；第五：焊接各个元件；第六：检查和调试。参考文献附录一 直流稳压电源电路原理图：附录二 发光二极管循环闪烁电路电路原理图附图2：发光二极管循环闪烁电路原理图附录三 直流稳压电源电路元件清单序号元件名称元件参数数量单价备注1234567891011121314151617181920212223附录四 发光二极管循环闪烁电路元件清单序号元件名称元件参数数量单价备注123456789101112131415161718192021222324