北京電子科技職業(yè)學(xué)院電信工程學(xué)院 劉麗華 胡 健 霍平平

直流電源方向顯示器的電路設(shè)計(jì)

北京電子科技職業(yè)學(xué)院電信工程學(xué)院 劉麗華 胡 健 霍平平

本文設(shè)計(jì)的直流電源方向顯示器是利用三極管是否導(dǎo)通對外接的直流電源正負(fù)極進(jìn)行方向判斷，通過二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)、四-十六線譯碼器譯碼后，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管按不同的方向依次點(diǎn)亮。當(dāng)電路中沒有外接直流電源時(shí)，則發(fā)光二極管將不發(fā)光。

直流電源；計(jì)數(shù)；譯碼；顯示

電流的形成是由于導(dǎo)體中的自由電子在電場力的作用下，做有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)，但是習(xí)慣上規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。為了形象直觀地表示出直流電源中電流的運(yùn)動(dòng)方向，本文設(shè)計(jì)了直流電源方向顯示器，可以對電路中是否外接直流電源以及直流電源方向進(jìn)行判斷并顯示。

1.電路框圖

直流電源方向顯示器電路是由電源電路、方向檢測和邏輯控制電路、閘門電路、計(jì)數(shù)電路、譯碼電路、顯示電路六部分組成。其原理框圖如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)頻率顯示器電路框圖

2.電路設(shè)計(jì)

2.1 電源電路

電源電路由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路組成。在此設(shè)計(jì)中變壓電路采用220/18V的變壓器；整流電路是采用整流橋?qū)崿F(xiàn)，也可以采用四個(gè)整流二極管組成橋式整流（例如用1N4001）；濾波采用電容濾波實(shí)現(xiàn)；穩(wěn)壓電路是采用LM317三端集成穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)中可輸出1.25～27V電壓，將輸出調(diào)節(jié)成5V直流電壓給各芯片供電即可。具體原理圖如圖2所示。

圖2 電源模塊原理圖

2.2 方向檢測和邏輯控制電路

方向檢測電路主要由兩個(gè)NPN三極管9014組成，六反相器CD4069實(shí)現(xiàn)邏輯控制，原理圖如圖3所示。當(dāng)輸入模塊外接上正下負(fù)3V電池時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，Q2截止。電流經(jīng)Q1的發(fā)射結(jié)、R4電阻形成回路。Q1的集電結(jié)將低電平輸入到CD4069的1腳，2腳輸出高電平到CD4516芯片的第10腳，使=1；同時(shí)，2腳的高電平使二極管D1導(dǎo)通，CD4069的5腳輸入高電平，6腳輸出低電平到CD4516的5腳端，從而控制芯片CD4516進(jìn)行加計(jì)數(shù)。

反之，當(dāng)輸入模塊外接上負(fù)下正的3V電池時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，Q1截止。電流經(jīng)Q2的發(fā)射結(jié)、R5電阻形成回路。Q2的集電極輸出低電平到CD4069的3腳，4腳輸出的高電平使二極管D2導(dǎo)通，5腳輸入為高電平，6腳輸出低電平到CD4516的5腳端；同時(shí)，由于Q1截止，集電極輸出高電平到CD4069的1腳，2腳輸出低電平，使=0，從而控制芯片CD4516進(jìn)行減計(jì)數(shù)。

當(dāng)輸入模塊沒有外接直流電源時(shí)，三極管Q1、Q2均截止，方向檢測電路不工作。

圖3 方向檢測和邏輯控制電路原理圖

2.3 閘門電路

閘門電路由晶體振蕩器電路和分頻器電路組成，原理圖如圖4所示。晶體振蕩器電路采用32.768kHz石英晶體，通過CD4060內(nèi)部振蕩電路外加電阻構(gòu)成。分頻器由CD4060實(shí)現(xiàn)14分頻后從3腳輸出2Hz的脈沖信號(hào)。

圖4 閘門電路原理圖

表1 CD4516 功能表

表2 CD4514 功能表