【正文】 ARM7畢業(yè)設(shè)計中的應用百例 [M].北京電子工業(yè)出版社 2020 [9] 李海鯤 ,Proteus在單片機課程設(shè)計中的應用 [J].電腦知識與技術(shù) ,2020年 35期 [10] 樓然苗 ,51單片機設(shè)計實例 [M].北京：北京航空航天技術(shù)出版 社 ,2020 29 。 結(jié)論 電源的調(diào)壓范圍是 ，最大輸出電流為 ，電源的調(diào)壓精 度較高，顯示準確，紋波系數(shù)較低，能夠驅(qū)動小功率負載。不僅如此，還大大地提高了我的動手能力，考驗了我們借助互聯(lián)網(wǎng)搜索相關(guān)文獻，還有組織材料的綜合能力。查找資料也花了比較多的時間，這提醒我們一定要 學會理論聯(lián)系實際，把書本上的知識和實際的電路設(shè)計聯(lián)系起來，這無論對我們以后的學習或者工作都是有很大幫助的。在做設(shè)計的過程中，我遇到了很多難題和挫折，看似原理比較簡單的電路，要自己動手設(shè)計并且做出實物，其實是很難的一件事。 在本次設(shè)計的過程中，因為對電壓的紋波沒有特殊的要求，普通的穩(wěn)壓集成電路就基本可以滿足要求了。 在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)了自己存在著很多的不足，對書本的知識運 用的也不是很熟練。在高興之余，也有很多感觸。經(jīng)過測試，數(shù)顯電壓表正常工作。 23 完整顯示電路就如圖 16 所示。 方案 三：用 LM317集成穩(wěn)壓模塊制作一個 +5V的電源，然后 用一只 NPN三極管，兩只電阻，一個電感來進行信號放大，把芯片 38腳的振蕩信號串接一個 20K－ 56K的電阻連接到三極管 “B”極，在三極管 “C” 極串接一個電阻（為了保護）和一個電感（提高交流放大倍數(shù)），在正常工作時，三極管的 “C” 極電壓為 － 。 ICL7660+5V轉(zhuǎn) 5V電路原理圖如圖 15所示。 方案二：利用 LM317集成穩(wěn)壓模塊做一個 +5V的電源，再利用 ICL7660芯片把 +5V電源變成5V的電源。所以需要額外做一個供電電源，以下有三種方案： 方案一：用 7805和 7905三端集成芯片提供 +5V和 5V的電壓，正負 5V供電電源電路原理圖如圖 14所示。 經(jīng)過校準后， ICL7107和萬用表的絕對誤差只有 。然后，用萬用表測電源的輸出，如 ，然后通過調(diào)節(jié)電位器 R2，使 LED上的數(shù)值與萬用表上的一致。 C1 選用 CCB電容， C2 選用 的 CCB電容， C3選用 ， C4選用 100 pF的 CCB電容。 元件的選擇 21 制作時，顯示用的數(shù)碼管為共陽型， 2 KΩ可調(diào)電阻最好選用多圈可調(diào)精密電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其他器件選用正品即可。由于我們電源的指標是5~12V，所以要求電壓表的量程為 0~20V。 參考電 壓 與輸入電壓的關(guān)系為 ： Vin = 2Vref 如果要求電壓表的量程 0~，參考電壓應設(shè)置為 100mV。 電阻 R2用于調(diào)整參考電 壓，參考電源為 0~200mV可調(diào)。 C2用于防止系統(tǒng)噪音的影響以及過載輸入時電路的恢復， 29腳的 C2取 。積分電路由 IC的 2 28腳決定。內(nèi)部振蕩頻率為 48Hz，顯示每秒刷 三 次。 ICL7107芯片的最大量程可以到達 ，如果需要用到其他的量程，可以通過修改輸出端電阻的參數(shù)來達到目的。 ICL7107本身帶有段式輸出，直接連接到 LED上就可以 顯示 了 ， 顯示用的數(shù)碼管應為共陽 極數(shù)碼管。 基于 ICL7107的數(shù)顯電壓顯示電路簡單可靠，雖然它只是三位半的 AD 轉(zhuǎn)換器，但是已經(jīng)可以滿足日常的電壓測量或者電壓顯示的要求，所以這種電路應用非常廣泛，它的具體電路原理圖如圖 13所示。所以最終決定用 ICL7107芯片制作數(shù)顯電壓顯示電路?？梢杂?ADC0808集成電壓轉(zhuǎn)換芯片和 AT89C51單片機設(shè)計制作 數(shù)字電壓表，具體方法是 A/D轉(zhuǎn)換器在單片機的控制下完成對模擬信號的采集和轉(zhuǎn)換功能，最后由數(shù)碼管顯示采集的電壓值。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而 廣泛應用于測量領(lǐng)域 。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更是經(jīng)常需要測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測量儀器?？紤]一定的設(shè)計余量，取保護電流設(shè)定值 IGIS，式 (1)同樣成立此為一階全響應方程，初始條件 uc4 (0+)=I0iR5, 強制分量 uc4 (∞)=I GR5, 求解得 ： 441554 () RCc o ccU I R R I I e?? ? ? 假設(shè) 增大到 V2導通電壓 ’, 則 ’ 必須小于允許短路時間 t,即： 5544539。此時為一階零狀態(tài)輸入響應，求解得： 44154 (1 )RCRRU ie??? 假設(shè)電容 C4的電壓達到 ，得： 5445ln RRiRC i????? 18 設(shè)電機負荷在額定狀態(tài)下運行，電機電流 I0已經(jīng)穩(wěn)定。由于啟動電流很大，一般是額定電流的 4~7倍，可看成不變，設(shè)為 I=5I0。一旦電機發(fā)生短路或堵轉(zhuǎn) ，使電容 C4 兩端電壓達到 Q1的導通電壓，則 Q1 導通，強制穩(wěn)壓器的輸出電壓降為基準電壓 。由于直流電機啟動瞬時電流 iout較大 (約為額定電流的 8～ 10倍 )， iout流過小電阻 R6，并經(jīng) R5對 C4充電。 Q190 1 3R4 R5R6C4 圖 12 過流保護電路原理圖 R6為取樣小電阻。由于霍爾元件體積 比較大，價格昂貴，因而考慮采用串聯(lián)一個小電阻的方法。過流保護電路作為電源電路中不可缺少的一個組成部分， 能夠有效地保護電子元件， 根據(jù)其控制方法大致可以分為關(guān)斷方式和限流方式，而直流電機電源較宜采用關(guān)斷方式。 過流保護 在目前 ，各種直流電源產(chǎn)品 的應用非常廣泛 ，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。設(shè)集成穩(wěn)壓器的最高允許結(jié)溫為 TJM，最高環(huán)境溫度為 TAM，加散熱器后器件的功耗為 PD，則有關(guān)系式： 39。若令 Rθ 1 表示從結(jié)到器件外殼的熱阻， Rθ 2 表示從器件外殼到散熱片表面的熱阻， Rθ A 表示從結(jié)到散熱片表面的熱阻，則 Rθ A=Rθ 1+Rθ 2。因此，穩(wěn)壓器的散熱能力愈強 , 結(jié)溫就愈低，它所能承受的功率也愈大。 LM317屬于深度負反饋的穩(wěn)壓電路，其功耗比較大，所以有必要討論一下 LM317穩(wěn)壓模塊的散熱問題。當輸入輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時，注意 317的功耗不要過大。輸入 12V的話，輸出最高就是 10V左右。輸入電要最高不能超過 40V。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 通常 LM117/LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317輸入端的連線超過 6英寸（約 15厘米）。 當然在 317穩(wěn)壓塊的輸出端并聯(lián)泄流電阻 R(如圖所示 ),也可以為 317穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)定工作電流。如果用 LM 317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時，沒有注意 LM317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。當 317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時， 317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 。 LM317內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。 D5， D6用于保護 LM317。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R3應小于 240歐姆。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R3和 R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。電子愛好者經(jīng)常 用 317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。 VI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2C310 u 圖 11 穩(wěn)壓電路原理圖 15 LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。保護電路主要起到限流保護，過熱保護和過壓保護的作用。采樣電路由兩個分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一步份送到 放大電路的輸入端。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。當電網(wǎng)電壓或負載電流波動時，調(diào)整自身的集 射壓降使輸出電壓基本保持不變。因此，在設(shè)計中，采用三端集成穩(wěn)壓器 lm317來實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能?？紤]到整流濾波電路的輸出電壓和理想的直流電源還是有相當?shù)木嚯x，主要是存在兩方面的問題：第一方面，但負載電流變化的時候，因為整流濾波電路存在一定的內(nèi)阻，所以輸出的直流電壓將有可能隨之發(fā)生變化。所以，研究和熟悉穩(wěn)壓電路的組成和設(shè)計具有非常重要的意義。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓，使負載電壓的波動大為減小。 設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定 t=0時接通電路，輸入電壓 U2 為正半周，當 U由零上升時， V V3導 通， C被充電，同時電流經(jīng) V V3向負載電 阻供電。 濾波電解電容 C的選擇原則是：取其放電時間常數(shù) RLC大于充電周期的 3～ 5 倍，其耐壓值必須大于脈動電壓峰值。 V3 V2V4 V1RLC 圖 9 電容濾波 電路 經(jīng)過分析，最終決定采用方案二。電容濾波電路比較簡單，而且負載直流電壓比較高，紋波也比較少，適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合，也減輕了電路設(shè)計和實際焊接的工作。電感濾波電路圖如圖 8所示： 12 V3 V2V4 V1RLL1 圖 8 電感濾波電路 方案二：采用電容濾波電路。在電感濾波電路中，整流管的導電角度比較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，但是由于鐵芯的存在，比較笨重，體積比較大，而且容易引起電磁 干擾。 對于濾波電路的選擇有兩種方案： 方案一：采用電感濾波電路。 濾波電路 整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為 紋波電壓）。 11 圖 7 橋式整流電路電壓和電流波形 如圖 7所示，在交流電壓 u2的整個周期內(nèi)，負載 Rl都有同方向的電流通過， 故 Rl 上得到單方向全波 脈動的直流電壓。根據(jù)計算， 1N4007的二極管符合設(shè)計要求，可以用作整流橋。二極管最大反向電壓： 2m a x 22 1 .2d iUU U?? 式中 U2為電源變壓器次級電壓有效值， Ui為整流輸出電壓 (即穩(wěn)壓器輸入電壓 )。由于濾