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直流稳压电源的设计方案范文1
【关键词】电子 线路实验 分析
一、电源的应用背景
电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50HZ电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源，如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种：一类是能直接供给直流电流或直流电压，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压，这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220V、50HZ的单向交流电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而，由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路。
二、总体设计
（一）设计的目的和任务
1、设计目的
（1）了解整流、电容滤波电路的工作原理；（2）掌握集晶体管稳压电源设计方法；（3）掌握仿真软件EWB使用方法；（4）掌握稳压电源参数测试方法。
2、设计任务
（1）稳压电源的主要技术指标：① 电网供给的交流电压为220V，50Hz；② 输出电压为6～12V；③ 输出电阻《0.4Ω；④ 最大允许输出电流2A； ⑤ 稳压系数S《8*10-?；⑥ 输出纹波电压《10mv（当Io=2A）；⑦ 具有限流保护功能，输出短路电流
（2）设计要求：① 根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。② 完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。③ 完成电路的安装、调试、使作品能达到预期的技术指标。④ 给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。
（二）设计原理
1.设计原理
电子线路在多数情况下需要用直流电源供电，而电力部门所提供的电源为220V、50HZ交流电，故应首先经过变压，整流，然后在经过滤波，和稳压，才能够获得稳定的直流电稳压电路稳定后再提供给负载，框图如下：
2.串联型晶体管稳压电路
晶体管串联稳压电源的组成，220V交流市电经过变压，整流，滤波后得到的是脉动直流电压Vi，他随市电的变化或直流负载的变化而变化，所以，Vi是不稳定的直流电压，为此，必须增加稳压电路。稳压电路取样电路，比较电路，基准并电压，和调整元件等部分组成
（三）总体设计方案
1.变压环节
通电为电压220V，频率为50Hz，为了保证后面可调范围为6～12V，选择初次级线圈匝数比为2000：141的pq4-10
2.整流、滤波环节
实验选择4个IN4002的二极管作为整流电路
因为市电频率是50Hz为低频电路，选择RC滤波电路。本实验选择的电容为1200μF
3.稳压环节
（1）调整元件。作为一个理想的电源，其内阻应该尽量小才能保证具有稳压的效果，根据晶体管放大器的知识可知：共集电极电路的输出阻抗最小。所以选择共集电极电路来实现，且尽量选择β值较大的晶体管，但是后来会发现并不是如此。由于电流和功耗等的影响，所以最好采用复合管来实现该要求，且有一个大功率管就可，本实验该电路选择的晶体管型号为2N3414（早期电压为51V，测试前高电流拐点为4.6A，功率很大），其它两管为小功率管MRF9011
（2）取样电路。这部分由两个电阻和电位器来实现，通过调整电位器的使输出电压的可调范围从6V到12V。
4.参数计算
输出电压 V0=5.982～12.15V
最大输出电流2A
R0计算：Ro=ΔVo/ΔIo*Vo
RL=50 Vo=7.177V，Io=143.5mA
RL=100 Vo=7.181V，Io=71.82mA
R0=0.35
稳压系数：s=0.038
Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0
当vi=23.16v时候，v0=7.176
当vi=20.86v时候，v0=7.146
通过计算可得S=0.038
符合要求
纹波电压20.1mv
输出电流=3.016A
三、结束语
通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对串联直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。在电路的仿真过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣，理论与实践得到了很好的结合，加深自己对实用价值和理论的统一的了解，但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。
直流稳压电源的设计方案范文2
【关键词】稳压 三端稳压器 CW7805
在电子电路设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，目前，很多直流稳压电源都是采用串联反馈式稳压原理，即通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压的范围。
1 设计任务和要求
输出电压： UO= +5V UO= 0 ～ +12V （两组电压不能同时输出）
输出电流：IO= 0 ～ 500mA
2 电路的确定
整流器件采用硅桥，数字滤波器采用大容量的电解电容和小容量的有机薄膜电容器，稳压电路选择用集成稳压器组成串联电路。
3 设计方案
电路图如图1所示：
在图1中，当转换开关S投向“固定”时，此稳压电路就通过三端稳压器CW7805输出+5V电压，是一个固定输出的直流稳压电源；
当转换开关S投向“可调”时，此时输出电压为：
UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RPUZ （1）
式（1）中：UXX ― 所用集成稳压器标称输出电压值，此处为+5V
UZ― 硅稳压管电压，值为-5V，加稳压管是为了可调输出从0V开始
ID― 集成稳压器的静态工作电流
R1，RP ― 为适应固定输出改为可调输出而设置的外接取样电阻和电位器
式（1）中，UZ= UXX，输出电压可写成：
UO=UXX+（UXX/R1+ID）×RP
UO与RP成正比，即在RP= 0时，输出电压UO= 0 V，随着RP阻值的增大，输出电压UO亦提高，实现了输出电压从0 V起的可调。
4 元件选择与电路参数的计算
4.1 选择集成稳压器
CW7805的起点参数典型规范值为：
输入直流电压UI= 10V
输出直流电压 UO= 5V
4.2 确定输入电压
（1）当输出电压最低时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最高，但不得超过允许值，即UI UOmax< 35V。
（2）当输出电压最高时，此时加于CW7805输入，输出两端之间的电压最低，但要稳压器正常工作，即 UI UOmax > 2V。
结合设计的具体要求，选UI= 15V。当 UO= 0V时，UI UO = 15V，稳压器输入，输出端之间的电压为超过允许值；当UO= 12V时， UI UO= 3 V，稳压器亦能正常工作。
4.3 确定变压器次级电压有效值U2，U3
采用桥式整流电容滤波电路，则输出电压：
U2=（1.05 ～ 1.1）UI/1.2
得U2= 13.125V 取 U2= 14V
同理，取U3 = 5 V
4.4 选择硅桥
在图2中，根据桥式整流电容滤波电路的输出电压公式：
（1）硅桥（Bridge1）的耐压值为：
URm1= U21.4×14V = 19.6V
硅桥的额定电流为 ：
ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA
由此，可选用500mA＼50V的硅桥
（2）硅桥（Bridge2）的耐压值为：
URm2==7V
硅桥的额定电流为 ：
ID= 1/2×I0max=1/2×500mA=250mA
由此，可选用500mA＼14V的硅桥
4.5 确定滤波电容C1
取RLC1≥ 3 ×T/2，则有：
C1≥ =0.003F （T为交流电网电压的周期）。
选取C1和C4为3300uF/25V的铝电解电容器
4.6 确定外接取样电阻R1
取样电流IR1≥（3 ～ 5）ID，取IR1= 3ID，
则：R1=UXX / IR1=5V/3×3.2mA≈0.521K
可取R1= 510?
4.7 选择可调电位器RP
当RP的下端不接-5V辅助电源，而直接接地时，可得：
U0= UXX+ （UXX/R1+ ID） ×RP
RP=（U0- UXX）/ （UXX/R1+ ID）≈0.538K
所以，可取RP 为600?的可调电位器。
4.8 确定R2
2CW13是硅稳压二极管，最大工作电流 IZM=38mA，稳定电压UZ=5.5～6.5V，R2为限流电阻，有： R2=UZ / IZM
R2范围为140?～ 170?，可取R2=150?。
4.9 C2，C3的选取
电路中C2，C3是为减小纹波，消除自激振荡而设立的。
C2=C3=C5= 0.1 ～ 0.33uF
4.10 -5V辅助硅稳压管稳压电路的设计
为抵消+5V而设置的-5V辅助硅稳压管稳压电路。
5 结论
本设计是一个直流稳压电源，可以不同时输出两组电压（+5V和0～+12V），电路简单，易于实现。但在输出0～+12V时，用电位器对电压进行调节，由于电位器阻值的非线形和调整范围窄，使直流稳压电源难以实现输出的电压的精度调整。在稳压器公共端电流 变化时，输出电压会受到影响，为进一步改善电路，可以在实用电路中加电压跟随器，将稳压器与取样电阻隔离。
参考文献
[1]张友汉著.电子线路设计应用手册[M].福州：福建科学技术出版社，2007（07）.
[2]杨欣，王玉凤主编.电路设计与仿真[M].北京：清华大学出版社，2006（04）.
[3]黄继昌主编.电子元器件应用手册[M].北京：人民邮电出版社，2004（07）.
[4]童诗白，华成英主编.模拟电子技术[M].北京：高等教育出版社，2001（01）.
作者简介
李翠翠（1983-），女，陕西省咸阳市人。大学本科学历。现为西安汽车科技职业学院助教。研究方向为汽车电子技术。
直流稳压电源的设计方案范文3
关键词 智能汽车竞赛；电源管理模块；电机驱动模块
中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0032-02
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励创新的一项科技竞赛。以飞思卡尔半导体公司的微处理器为核心，通过自主设计传感器、电源管理模块、电机驱动模块和编写控制程序，制作一个能按照比赛规则自动识别赛道完成比赛的模型汽车。
硬件是智能车的基础，其影响着车模系统稳定性。基于此，本文主要提出一套电源管理模块、电机驱动模块的可行设计方案。
1 电源管理模块
根据调整管的工作状态，直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源通过采样、反馈等方式来控制调整管的导通程度，其输出电压文波比较小、工作噪声小、反应速度快；调整管工作在放大状态，效率比较低，发热量大。在开关稳压电源中，开关管工作饱和或者截止状态，对应开、关两个状态；效率高，功耗小，存在比较严重的开关干扰。
电源管理模块为车模系统的各个模块供电，其供电稳定性是车模稳定运行的基础。在设计中，不仅要考虑各个模块的正常工作电压、电流，还要做好各个模块的隔离，减小模块之间的噪声干扰。总的来说，通过三端集成稳压芯片来给各个模块来供电。竞赛中，常用的电源有串联型线性稳压电源（LM2941、TPS系列等）和开关型稳压电源（LM2596、LM2575、AS1015等）两大类。
车模电源是7.2V2000mAh的镍镉可充电电池，其对车模的各个模块供电。系统的供电示意图如图1所示，7.2V电压给不同电压的模块供电，主要的模块电压有12V、5.5V、5V和3.3V。用电池给电机供电，将电源电压经升、降压再给其他模块供电。电机驱动芯片IR2104的供电电压为12V，S-D5舵机的供电电压为5.5V，线性CCD的供电电压为5V，单片机的供电电压为5V，调参模块等供电电压为5V和3.3V。
MC9S12XS128单片机是系统的控制中心，其工作的稳定性直接影响车模运行。为了减少其他模块对其干扰，采用低压差线性稳压电源供电。TPS7350具有过流、过压和电压反接保护电路，可以有效地保护单片机；最大输出电流500mA，大于单片机工作电流；稳压线度相对比较好。所以选用TPS7350对其单独供电。线性CCD工作条件电源电压为-0.3V-6V，考虑到单片机的AD采样转化精度和线性CCD推荐工作条件等原因，选其最佳工作电压5V。VDD最大连续电流为40mA，在比赛中一般需要用到2-4个线性CCD，最大电流一般不超过200mA。线性CCD是模拟传感器，其供电电源的波动将影响其性能， TPS7350稳压后电压波动较小，用其对线性CCD单独供电。
S-D5是数字舵机，工作电压4.5V-5.5V，正常工作电流200mA，堵转电流是800mA；工作电压在5.5V下，带有堵转保护功能。舵机在实时控制时存在滞后性，滞后时间的大小主要由舵机的响应时间和转向传动比决定。在转向传动比不变时，舵机的响应时间与供电电压有关；舵机的工作电压越高，响应越快，同时扭矩力越大。选择5.5V供电，既可提高舵机响应速度，又可以保护舵机。LM2941S是低压差线性稳压芯片，原理图如其输出电压，在输出电流时，。选用为，为，计算得。
常用的调参模块主要有蓝牙、SD卡、OLED显示屏和按键等。不同调参模块的电压不同，SD卡供电电压为3.3V，蓝牙、OLED显示屏可以接3.3V或者5V，按键一般接5V。测速模块一般供电5V。这些模块电流一般较小，可以根据PCB设计的需要调整各模块的电压分配。
2 电机驱动模块
在竞赛中，电机驱动的方式一般有两种方式：集成芯片、栅极驱动芯片和N沟道MOSFET。常用的集成驱动芯片有BTN7970、BTN7971等；常用的栅极驱动芯片有IR系列的IR2104、IR2184等；常用N沟道MOSFET型号多样。
集成驱动芯片在过流、短路、过温和欠压时，芯片自动关断输入。为了防止车模在运行过程中因为芯片保护而停止工作，在设计时要考虑过流保护、散热等情况并采取措施。而B型车模电机功率比较大，正常工作电流都要大于1A，在启动或者堵转的情况下，电流会更大，很容易造成驱动芯片发热；如若散热不好，会影响芯片正常工作，进而影响车模运行。所以采用半桥驱动芯片IR2104驱动4个LR7843型N沟道MOSFET H桥的方式来驱动电机。
首先了解一下H桥驱动原理，电机和4个N沟道MOSFET共同构成一个类似于字母H的驱动桥，如图4所示。当Q1、Q4导通时，直流电机中通过从左到右的电流；当Q2、Q3导通时，直流电机中通过从右到左的电流；流经电机电流方向的改变就可以实现电机的正反转。但是，在控制4个N沟道MOSFET导通时，同一桥臂的Q1和Q2、Q3和Q4不能同时导通，导通会造成源地的短路；在两次状态转换过程中可能出现瞬时短路，需要在转换时插入“死区”。在这里，采用一片栅极驱动芯片IR2104来驱动同一桥臂上下两个NMOS管导通。IR2104内部集成升压电路，一个自举二极管和―个自举电容便可完成自举升压。IR2104内部设置死区时间，存在于在每次状态转换时，可以保证同一桥臂上、下两管的状态相反。
NMOS管是电压驱动型器件，栅极电压高于源极电压即可实现NMOS的饱和导通。电压通断MOS管时，要比大10V以上，而且开通时必须工作在饱和导通状态。IR2104工作电压为10-20V，采用B0512S隔离电源升压模块来供电，IR2104输出达到15V左右，可以驱动NMOS管。NMOS管栅源极之间是容性结构，栅极回路存在寄生电感，合适的栅极电阻可以迅速衰减栅极回路在驱动芯片驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡。LR7843型N沟道MOSFET，。电机驱动模块设计电路图如图4。
3 结论
本文的电路方案经过测试，证明了其可行性与可靠性。在车模系统中，各个模块能稳定可靠地运行。
直流稳压电源的设计方案范文4
关键词：Atmega16单片机；DA转换器；开关稳压芯片；BUCK电路
数控直流电压源，就是输出电压可控的直流电压源。如今，电子设备己成为人们日常工作和生活中必不可少的一部分，而电源恰恰是电子设备的心脏，为电子设备提供所必需的能量，起着万分关键的作用。电源系统对安全性、可靠性、便捷性以及实用性的要求正变得越来越高，数控直流电压源也因此逐渐受到人们的青睐。传统可调电源往往通过电位器来达到目的，虽然这样的电源有很大的输出功率，但很难做到精确调整，效率也不高。而数控直流电压源输出精确可调，亦有较高的输出功率以及转换效率，且更加轻便。本文的目的就是研究和实现高效低耗的数控直流电压源。
1数控直流电压源基本组成及工作原理
本文所设计的数控直流电压源的基本组成结构框图如图1所示，系统中，MCU选用AVR单片机Atmega16，它内部资源丰富，功耗低，可以保证系统稳定、可靠运行。DA转换器选用TLC5615，其基准源由基准源芯片REF5020产生。模拟电路模块包括开关稳压芯片LM2596_ADJ，运放芯片TL082，开关型电压转换芯片LMC7660以及功率电感等器件，共同构成一个BUCK电路。输出电压、电流经采样电路采入MCU并由液晶LCD5110进行显示。按键作为输入设备，对输出电压进行设置。
本设计工作原理是将单片机与DA转换器进行SPI通信，使DA输出可调的控制电压，送到运放TL082反相端。而以开关稳压芯片LM2596_ADJ为核心的BUCK电路上电后即输出电压，经分压后送到运放同相端，此时TL082作为比较器使用以比较上述两个电压。运放输出信号经二极管IN4148送入LM2596-ADJ的反馈脚（FB端）控制输出电压，由于LM2596-ADJ内部有1.235V基准电压以及比较器，当FB脚处电压小于基准时，会抬高输出电压；反之，则会降低，最终达到稳定从而达到数控的功能。接上负载后，输出电压、电流经采样点路送入MCU，就能在LCD5110上显示输出电压与输出电流。当采得电流值大于额定值，则将软件关闭LM2596_ADJ的使能端，进行过流保护。
2系统硬件电路设计
2.1 单片机最小系统电路设计
单片机最小系统是利用最少的器件而使单片机工作的电路组织形式。 最小系统电路原理图如图2，包括单片机、振荡电路、复位电路及供电电路。
2.2 DA转换器及其基准源电路设计
DA转换器及其基准源电路设计如图3所示， REF5020电路简单，在其2脚（Vin）与4脚（Gnd）之间加上18V以下直流电压，再在6脚（Vout）接小电容即可得到基准电压。TLC5615为10位DA转换器，其1～4脚可与单片机标准SPI口PB4～7相连，通过收到的10位数字码控制输出电压。它的5脚与8脚加上供电电压，6脚（REFIN）接来自基准源的2.048V电压，就能在7脚获取DA的输出电压。
2.3 稳压电路及其后级滤波电路设计
LM2596系列是降压型开关稳压芯片，其电路为一标准BUCK电路。稳压电路及其后级滤波电路设计如图4所示，输入电压从其1脚（IN）与3脚（GND）接入，输入电压为40V以下直流电压。开关信号由其2脚（OUT）输出，加到电感与吸纳二极管上。5脚（ON/OFF）为芯片使能端，低电平有效。4脚（FB）为反馈端，接入反馈信号以控制输出电压。图中上半部分为5.0V稳压输出，为单片机供电。下半部分为主稳压电路，输出可数控的电压。PCB设计要点，输出电感、电容以及后级滤波电路参数设计可按实际设计要求参考芯片技术手册。
2.4 负电压产生电路设计
由于需为运放提供双电源，故需产生一负电压，可利用开关型电压转换芯片LMC7660。负电压产生电路设计如图5，在芯片8脚（V+）与3脚（GND）加入一正直流电压，并在2脚与4脚之间串上一10～22μF电容，即可在5脚得到对应正电压的负电压。
2.5 比较电路设计
比较电路设计如图6所示，本部分电路的核心思想是将输出电压（经分压后）与DA输出的控制电压进行比较，若输出电压小，则抬高输出电压；反之，则降低，使两个电压达到动态平衡以达到数控目的。本电路中，运放与反相端之间的电容，与反馈端的电阻构成一个类似积分器的结构，当平衡时，正负偏移量相等，故系统输出将很稳定。
3系统软件设计
系统软件总流程图如图7所示，本部分设计包括单片机与DAC的SPI通信子程序、AD采样子程序、掉电保持子程序、液晶显示子程序以及键盘扫描子程序，从而达到控制DA输出电压、获取实时电压电流、掉电保持、实时显示以及键盘控制等多项功能，具体见下文分析。
3.1 单片机SPI通信程序设计
AVR单片机Atmega16的标准SPI口为PB4～PB7，当直接使用时，只需配置若干相关寄存器即可进行数据的主从机传输，且由于本程序无需从DA传数据到单片机，故实际上MISO（PB6）口是不需工作的。工作时，需要配置SPI相关寄存器，即SPCR寄存器以及确定主机模式、时钟频率等。当使能端（PB4）有效，将一个字节数据赋给数据寄存器SPDR，就可传送一个字节的数据到TLC5615，完成后状态寄存器SPSR中的SPI完成标志位置位，在下次传送时需软件清零，完成后PB4拉高以停止SPI数据传输。
3.2 AD采样程序设计
Atmega16单片机内部集成了一个8通道10位的AD转换器。使用时，首先需要配置AD模式寄存器ADMUX以确定AD的参考电压选取、采样通道、放大倍数等。下面要配置ADC控制和状态寄存器ADCSRA寄存器以决定分频率，AD中断是否使能，AD是否启动等。另外，若要使用AD中断，还要配置全局中断寄存器SREG。完成后就会开始进行AD转换，转换得到的10位数字码存在两个寄存器ADCH与ADCL，在程序中取出两个寄存器内容后进行一定的转换即可。
3.3 掉电保持程序设计
Atmega16内部具有512字节EEPROM，地址范围为0～511。EEPROM的读写方便，ROM的每个地址可存储一个字节。每当用于控制的10位数字码变化，就将其按高低8位拆分，存入ROM中，当开机时再取出相应地址里的内容，重组10位数字码，即可完成掉电保持功能。
3.4 液晶显示程序设计
LCD5110是84*48点阵液晶显示屏，它采用串行接口与MCU进行通信且支持多种串行通信协议。液晶显示字符的原理就是将每个6*8的点阵进行选择性点亮，使其显示出相应字符的形状。本设计需显示电压、电流，当得到AD采样结果后，将数据按位拆分，并显示在不同位置即可。
4结论
通过测试，本文所设计的数控直流电压源性能稳定可靠，设计电路实用、简单，效率高，带负载能力较强，该系统有如下特点：
（1）本系统输出电压在0～24V可调，步进为0.1V，输出电流最大可达3A，输出电压值、电流值由液晶LCD5110显示。
（2）最大输出功率45W以上，电源效率在80%以上，纹波不大于100mV。
（3）具有掉电保持、过流保护、常用电压预置等多种功能。
本数控直流电压源设计方案巧妙、电路及控制原理简单，输出可调且具有不错的带负载能力、很高的转换效率，可应用于供电电压在24V以下的各类电子设备供电。
参考文献：
[1]左现刚，张志霞.基于AVR单片机的数控直流稳压电源的设计[J].微型机与应用2012，31（8）：84-86.
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[4]路秋生.开关电源技术与典型应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
作者简介：
沈瀚祺，男，（1991～）浙江桐乡人，杭州电子科技大学电子信息学院本科生，研究方向：数字图像处理与DSP芯片设计。
直流稳压电源的设计方案范文5
【关键词】单片机；模块化 ；超声波传感器 ；现代化农业
Abstract： according to the needs of agricultural production and life， using AT89C51 microcontroller as the core of a modular design of intelligent sprayer. The design is divided into four modules： spray theme module， water tank， the nozzle and the propulsion system. The theme of the internal power supply module realization and external non power supply； the water tank using the ultrasonic sensor and the buzzer can realize the medicine barrel water level monitoring and alarm； the nozzle part can realize manual control and automatic control； power propulsion system by actuator and sensor modules. The design of application can improve agricultural operation efficiency and safety， and the modular combination allows users to freely choose collocation function， very adapt to modern agricultural management.
Keywords： single chip microcomputer； modularization； ultrasonic sensor； modern agriculture
0引言
农业用喷雾器是农业机械的重要组成部分，是农民在喷药、施肥过程中不可缺少的常用小型农用机械。施药效率高低、喷药范围远近、农药浪费等问题直接影响生产生活效率和经济效益。目前市场上有的自动喷雾器虽已解决了背负喷雾器喷洒过程中人的手动操作喷药过程，但离人们的想象中的还相差甚远；有的虽然不用人力背负，但需拖拉机等农用机械的拖动，不能够轻松省力的喷药。随着科学技术的发展，模块化的方法和理念被引入到企业的生产和管理中，成为推动产业结构调整和升级的革命性力量。该模块化电动喷雾器的出现方便了人们的生产生活，解决了轻松喷药的问题。它的设计结构简单、使用安全、市场需求量大、生产投入不大，容易拼装，模块化电动喷雾器的研制有了更大的发展空间。
1系统设计方案
使用时，打开系统电源，超声波传感器开始检测药液位置，防止装水过量。开始工作时，舵机开始转动为整个系统动力，节省人力。当药液不足时，系统报警，喷雾器停止工作，提醒加药。水泵的开关可以有遥控开关实现。当到达地头时，关闭水泵和机器。当工作中系统电量不足时，可以用蓄电池供电，不影响作业效率。系统设计方案如图1-1：
图 1-1 整体控制框图
2硬件设计
2.1硬件整体设计
模块化电动喷雾器主要由电动喷雾器主体模块、水箱、喷雾头和动力系统四部分组成。其中喷雾器的抽水和喷水都通过电动隔膜泵实现；水箱部分盛放药物；喷雾头采用机载喷头；动力系统采用舵机提供动力。
电动喷雾器主体模块由电动隔膜泵、蓄电池、直流变压器、电动车电源接头、喷雾器进水管、出水管构成。其中所采用的电动隔膜泵结构紧凑，体积小，重量轻，运转平稳，噪音低，使用寿命长；电动车电源接头的使用方便了充电，为喷雾器的使用时间提供了保障。
水箱部分由单片机和超声波传感器、蜂鸣器组成检测模块。蜂鸣器驱动电路是采用三极管驱动，经过三极管的放大给蜂鸣器提供稳定的电流输出。当启动喷雾器时，单片机开始检测水位，提醒加药；当过量时，提醒停止加药。喷雾头可以根据需求自主更换。动力推进系统采用单片机控制舵机转动，通过机械结构连接轴承带动轮子转动节省人力。
2.2 DC-DC变换
电路上电时，外接的启动电路通过引脚7提供芯片需要的启动电压。在启动电源的作用下，芯片开始工作，脉冲宽度调制电路产生的脉冲信号经⑥脚输出驱动外接的开关功率管工作。功率管工作产生的信号经取样电路转换为低压直流信号反馈到3脚，维护系统的正常工作。电路正常工作后，取样电路反馈的低压直流信号经②脚送到内部的误差比较放大器，与内部的基准电压进行比较，产生的误差信号送到脉宽调制电路，完成脉冲宽度的调制，从而达到稳定输出电压的目的。然后在经过变压器降压到16V输入到LM317内。经过1、2引脚的电路组成辅助关断电路。辅助关断电路的实现原理：在过载或短路时，输出电压降低，电压反馈的光耦不再导通，辅助关断电路当检测到光耦不再导通时，延迟一段时间就动作，关闭电源。如图2-1所示：
图2-1硬件设计图
LM317三端可调节输出稳压器，输出电压范围1.2v-37v，提供电流超过1.5A电流。R11和R12调节输出电压，可以根据需求使用适当的电阻；C5提高抵抗谐波能力，保护LM317不受损；D3在电容放电时保护LM317不受损；D2是在Vin输入短路时保护LM317不受损。输出电压为：Vout=1.25*（1+R12/R11）。
3主程序设计流程图
该程序主要是检测药桶液位的情况，实现对液位的监控并报警提醒。以及控制遥控开关对喷雾器的开闭。如图3-1所示：
4结束语
该作品主要体现了模块化，当自带电源耗尽时可以切换电动车电源。可以通过电动车直流变压器直接将电动自行车、电动三轮车的48v-64v电压变压为水泵所需要的12v电压；本设计方便实用，可以安装在独轮小推车、电动三轮车等工具上，与普通背式喷雾器相比省时省力、效率高、噪声小；操作简单方便，遥控手动开关自由切换、压力大、喷药范围广、射程远；电动喷雾器的设计结 构 简 单、价 格 低 廉、市 场 需 求 量 大、生 产 投 入不 大，容 易 拼 装 ；模块化的组合可使用户自由选择搭配功能，非常适应现代化农业管理。
图3-1主程序流程图
参考文献：
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【2】李全利，迟荣强编著单片机原理及接口技术高等教育出版社，2004.1
【3】赵贺. 一种实用可调直流稳压电源电路的设计[J]. 自动化与仪器仪表，2015，02：23-24.
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直流稳压电源的设计方案范文6
论文关键词：电子系统；设计方法；设计能力
随着科学技术的发展、知识经济时代的到来，社会对大学生提出了许多新的要求。大学生应该具有扎实的基础理论知识、较强的实践能力、创新意识、创业精神和协调能力、强烈的责任感和服务意识等。
当今世界，电子产品不断更新发展，并且向智能化方向发展，日益突出单片机和FPGA等可编程器件在电子产品设计和创新中的重要性。新产品的更新换代促使用人单位对电子信息专业的学生有更高的要求：第一，要有扎实的专业基础知识，例如学习和掌握“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“高频电子技术”、“单片机原理”和“微机原理”等主要课程；第二，动手能力要强；第三，要能紧跟电子信息产业的迅速发展，要有较强的适应工作的能力，使用先进应用软件的能力，例如会利用诸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具软件进行电路设计和仿真调试。用人单位对毕业生的要求除了能够掌握一定的基础理论和工具之外，还要求毕业生具有基于单片机系统的电子产品的设计经验。
电子设计竞赛正是对人才全面培养、更新教育理念、改革教学方法和内容等起到了促进作用，具有极其重要的现实意义。电子设计竞赛的选题引进了新的理论与技术，是跨学科的、系统的和综合的。为了有效指导学生参加各类电子竞赛，特对综合电子系统设计的教学模式、课程内容、教学方法及考评进行改革。
一、综合电子系统设计课程的性质
电子系统设计主要是指基于单片机控制的完整应用系统的设计，包括系统软硬件设计及系统调试等多方面的知识。电子系统设计课程体系是以“单片机原理及应用”课程为核心，由“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“传感器技术”、“电子设计自动化”、“可编程逻辑器件及应用”、“C语言程序设计”等相关课程组成。它是一门综合性较强的专业课程，通过本课程的理论学习和动手实验，培养学生的专业知识综合运用能力、系统分析能力和电子产品开发创新能力。
学生经过前期基础课的学习，通过随课的验证性实验，对于电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，在老师的指导下基本能够进行单元电路的设计和调试，通过课程设计也能完成本课程简单的综合性实验。但一些验证性实验多数是教材内容原理的演示和再现，实验内容和方法都是老师指定，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，积极性不高，不利于创新性人才的培养。
鉴于上述情况，对综合电子系统设计的理论内容和实践方法进行改革创新。
二、综合电子系统设计理论课内容
根据本课程的实际情况和学生所具备基础知识，安排如下几个环节：模拟电路单元设计，数字系统单元的设计，微处理器单元电路的设计以及电子系统抗干扰技术等环节。
结合全国电子大赛，模拟单元电路主要讲述运算放大器的设计以及正确使用、有源滤波器的设计方法、外围电子元器件（电子、电容）的计算和选择；直流稳压电源的设计方法以及参数元器件的选择；各种信号产生的方法，重点讲述数字频率合成DDS的原理和实现技术。以上这些单元内容的安排是结合历年来全国电子设计大赛有关模拟电路环节而选择的，通过这些内容的讲解有利于提高学生模拟电子技术的设计方法。
数字系统设计单元主要讲解数字系统设计方法，突出现代数字系统设计——EDA设计方法；可编程逻辑器件的特点及选择；数字系统设计举例，比如AD、DA控制器的实现、交通灯控制器的实现、电子密码锁的设计等。通过大量实例的讲解使学生能初步掌握用大规模可编程逻辑实现中等难度的数字逻辑系统。
微处理器单元主要讲述目前流行的各种处理器，例如51内核单片机、MSP430单片机、AVR单片机、PIC单片机等型号，介绍它们的特点、应用范围、怎样根据项目需求来选择合适的微处理器；根据学生目前对微处理器的掌握和学习情况，重点讲述基于单片机串行通信的设计，包括几种流行的串行通信协议：SPI协议、IIC协议、UART协议以及one—wire协议，分析它们的特点，在不具有SPI总线、IIC总线的微处理器中怎样通过IO口模拟它们的总线协议；以具有这些总线协议的集成电路芯片的利用提高学生的C语言编程能力。
在微处理器单元里，另外的重点内容多基于单片机的并行通信设计，包括常用的人机接口电路（键盘、LCD、LED显示），这是在大多数的电子系统设备中都具有的，学生有必要掌握它们的设计方法以及编程技术。
电子系统抗干扰技术也是综合电子系统设计中非常重要的内容。当系统处在比较恶劣的环境下，抗干扰设计的好与坏直接决定了系统能否正常工作。微处理器虽然本身的抗干扰能力较强，但是用微处理器构造的控制系统仍存在着抗干扰的问题。为防止外界对系统的干扰，并确保电子系统安全可靠运行，必须采取相应的抗干扰措施。电子系统的干扰主要来自于供电系统、过程通道及空间电磁波。电子应用系统的抗干扰设计应针对不同的干扰源采取必要的抗干扰措施。具体方法有硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
在这一章节里主要讲解电磁兼容设计、器件选型、降热散热计算、电路板和电子系统可靠性测试等综合知识。通过对本小节的学习，使学生应达到以下目标：熟悉系统的各种干扰来源及形式；学会供电系统及过程通道的抗干扰措施；能说出在印制电路板设计中体现的抗干扰措施；学习设计软件陷阱及看门狗电路，从而为综合电子设计系统设计打下良好的基础。
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三、精心设计安排实验
这门课实践性很强，除了教师讲述的理论内容和方法外，安排大量的实验以及鼓励学生去参加科技创新和各种电子设计的比赛，提升学生分析问题、解决问题的能力，从而提高他们的实际动手能力。根据课程的内容合理安排一些设计性的实验题目。安排的实验不同于在学习相应的基础时所做的实验，要体现独立思考的能力。
教师布置实验题目、讲述方法，学生以实验项目为中心，整合理论知识，查阅相关资料，具体的实验方案和电路要学生自己去网上或图书馆查阅资料独立完成。在做实验前，电路图以及程序代码要在课下完成，实验室只是调试电路和程序以及老师考核实验成绩。这样做可以更好地将理论与实践结合到实验项目中去，使学生在动手实践能力和分析解决问题的能力上有一定的提升；也可以锻炼学生学会搜集资料、整理资料，提高他们独立自主的学习能力。同时，教师在带领学生学习的过程中也在不断地提升自己，积累经验。
结合电子设计竞赛，安排各章节相应的实验项目：模拟电路单元主要是运算放大器和二阶有源滤波器的设计；重点是直流稳压电源的设计；数字系统单元设计安排了数字频率计、交通灯控制器，重点是DDS数字频率的合成实验。微处理器单元安排了基于单片机SPI总线时钟显示器和基于单片机并行通信的LCD显示系统。鉴于目前的实验条件，这些实验主要是通过仿真软件来完成。模拟单元电路里，利用Multisim电子电路仿真软件来完成运算放大器和有源滤波器以及直流稳压电源的设计；在数字电路系统设计中，利用MAX+PLUS II软件完成DDS数字频率合成的实验；微处理器单元，利用PROTEUS软件完成单片机的并行和串行通信实验。这样在不需要任何实验仪器和元器件的情况下，为学生提供了一个展示才华的平台，充分发挥学生的想象力和创造力。
四、综合电子系统设计的考核标准
目前我国教育领域使用的最普遍的考核方式仍是闭卷考试。闭卷考试对于考核学生的知识掌握情况是非常重要的，但对于综合电子系统设计这门技术性实践性和综合性非常强的课程，不适合采用闭卷考试对学生能力进行考查。
为了真正锻炼学生的实际动手能力，对这门课的考核采取如下方式：平时上课出勤、答疑以及学习的主动性占20%；实验占30%（其中课前预习的情况比重占80%）；最后50%的成绩是学生的作品。学生可以完成一个老师指定的题目，在确定最佳设计方案后，到实验室完成了系统单元电路的仿真，进行安装、测量和调试，把实际的设计作品做出来。也可以根据学科专业方向并结合自身兴趣，自主选择一个课题作为课程的设计项目，经过系统规划、设计、电路实现、系统调试完成一个完整的电子作品；最后通过验收、答辩、总结、演讲结束课程的学习。在系统的制作和调试过程中，让学生想方设法采取各种措施解决所遇到的实际问题，不断调整参数，修改和完善设计方案，得到真正的训练。
