多路控制开关电路设计
多路输出开关电源设计
多路输出开关电源设计安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器，它使用内部固定的定时器，可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。
文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计，分析了开关电源的工作原理，给出了设计步骤。
该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能，并将该电源成功用于某型雷达收发机，验证了分析、设计的有效性。
标签：NCP1252芯片；多路输出；开关电源Abstract：The ON Semiconductor’s NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi-output switching power supply based on NCP1252 chip，analyzes the working principle of switch power supply，and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start，short circuit protection，over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver，which verifies the effectiveness of the analysis and design.Keywords：NCP1252 chip；multiplex output；switching power supply引言电源如同人的心脏，为各种电子设备提供电能，性能优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。
多路输出开关电源的设计及应用原则
多路输出开关电源的设计及应用原则引言对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由＋5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了.目前主要由下述诸多电压组合而成：＋,＋5V,±15V,±12V,－5V,±9V,＋18V,＋24 V、＋27V、±60V、＋135V、＋300V、－200V、＋600V、＋1800V、＋300 0V、＋5000V包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源等.不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力输出电流,电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等.2多路输出电源对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误.仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的.为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起.从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux 2等辅电路都处在失控之中.从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动包括电压变动,负载变动等,在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度一般优于％,也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例.对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面：1T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32辅助电路的负载情况.3主电路的负载情况.注：如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了. 在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况.在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率.为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下.电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1测试仪表及设备连接如图2所示.2调节被测电源变换器的输入电压为标称值,合上开关S1、S2…Sn,调节被测电源变换器各路输出电流为额定值,测量第j路的输出电压Uj,用同样的方法测量其它各路输出电压.3调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值,测量第j路的输出电压ULj.4按式1计算第j路的交叉负载调整率SIL.式中：ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时,Uj与该路输出电压ULj 之差的绝对值；Uj为各路输出电流为额定值时,第j路的输出电压.根据上面的测试及计算方法可以将交叉负载调整率理解为：所有其它输出电路负载跨步变100％－0％时对该路输出电压精度影响的百分比. 多路输出开关电源由图1原理所构成的实际开关电源,主控电路仅反馈主输出电压,其它辅助电路完全放开.此时假设主、辅电路的功率比为1：1.从实际测量得主电路交叉负载调整率优于％,而辅电路的交叉负载调整率大于50％.无论开关电源设计者还是应用者对大于50％的交叉负载调整率都将是不能接受的.如何降低辅电路交叉负载调整率,最直接的想法就是给辅助电路加一个线性稳压调节器包括三端稳压器,低压差三端稳压器如图3所示.从图3可知,由于引入了线性稳压调节器V,所以在辅路上附加了一部分功率损耗,功率损耗为P=而要使辅电路的交叉负载调整率小,就必须有意识地增大线性调整器的电压差,即就是要有意识增大,其带来的缺点就是增加了电源的功率损耗,降低了电源的效率.以图1及图3原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为：1主电路实际使用的电流最小应为最大满输出电流的30％；2主电路电压精度应优于％；3辅电路功率最好小于主电路功率的50％；4辅电路交叉负载调整率不大于10％.改进型多路输出开关电源在很多应用场合中,要求2路输出的功率基本相当,比如±12V/0.5A,±1 5V/1A.我们通过多年的实践,设计了如图4所示的电路,能较好地达到提高交叉负载调整率的目的.图4电路设计思想的核心有以下2点.1将正负2路输出滤波电感L1、L2绕制在同一磁芯上,采用双线并绕的方法,从而保证L1、L2电感量完全相同.并注意实际接入线路时的相位差模方法关系,这种滤波电感的连接方法使2路输出电流的变化量相互感应,在一定程度上较大地改善了2路输出的交叉负载调整率.2从图4可以看到,采样比较器Rs1、Rs2不像图1那样接到主电路Vp上,而是直接跨接到正负电源的输出端上,并且逻辑“地”不是电源的输出地,而是以负电压输出端作为采样比较和基准电压的逻辑“地”电位.这样采样误差将同时反映出正、负2路输出的电压精度变化,对正、负2路同样都存在有反馈作用,能在很大程度上改进2路输出的交叉负载调整率.以±15V/1A电源为例,采用图4的电路设计,实测得的2路交叉负载调整率优于2％.以图4原理为基础设计和应用电源时,应注意的原则为：12路最好为对称输出功率对称,电压对称,无明显的主、辅电路之分,比如我们常用到的±12V,±15V等都属于此类；22路输出电压精度要求都不是太高,1％左右；32路输出交叉调整率要求相对较高,2％左右.下面介绍一种通用性极强的3路电源设计方案,如图5所示.从图5可以看到,主＋5V输出与辅路±Vout可以是±15V或±12V输出电路不但反馈相互独立,而且其PWM脉宽调制器,功率变换和变压器都是相互独立的.可以将此3路电源看成是由相互独立的1个＋5V电源和1个±Vout电源共同组合而成.为了进一步减少二者之间的相互干扰和降低各自输出电压纹波的峰－峰值,应当进一步减小各独立电源的输入反射纹波一般纹波峰－峰值应小于50mV,纹波有效值应小于10mV和采用同步工作方式.高频磁放大器稳压器在多路输出电源中,输出电路经常采用高频磁放大稳压器,它以低成本、高效率、高稳压精度和高可靠性,而在多路输出的稳压电源中得到了广泛应用.磁放大器能使开关电源得到精确的控制,从而提高了其稳定性.磁放大器磁芯可以用坡莫合金,铁氧体或非晶,纳米晶又称超微晶材料制作.非晶、纳米晶软磁材料因具有高磁导率,高矩形比和理想的高温稳定性,将其应用于磁放大器中,能提供无与伦比的输出调节精确性,并能取得更高的工作效率,因而倍受青睐.非晶、纳米晶磁芯除上述特点外还具备以下优点：1饱和磁导率低；2矫顽力低；3复原电流小；4磁芯损耗少；磁放大输出稳压器没有采用晶闸管或半导体功率开关管等调压器件,而是在整流管输出端串联了一个可饱和扼流圈如图6所示,所以它的损耗小.由图6可知,磁放大稳压器的关键是可控饱和电感Lsr和复位电路.可控饱和电感是由具有矩形BH回线的磁芯及其上的绕组组成,该绕组兼起工作绕组和控制绕组的作用.复位RESET是指磁通到达饱和后的去磁过程,使磁通或磁密回到起始的工作点,称为磁通复位.由于磁放大稳压器所用的磁芯材料的特点良好的矩形BH回线及高的磁导率,使得磁芯未饱和时的可控饱和电感对输入脉冲呈现高阻抗,相当于开路,磁芯饱和时可控饱和电感的阻抗接近于0,相当于短路.目前开关电源工作频率已提到几百kHz以上,磁放大器在开关电源中的广泛应用对软磁材料提出了更高的要求.在如此高的频率下,坡莫合金由于电阻率太低约60μΩcm导致涡流损耗太大,造成温升高,效率降低,采用超薄带和极薄带虽能有所改善,但成本将大幅度上升；铁氧体具有很高的电阻率大于105μΩcm,但其Bs过低,居里点也太低.由于工作环境恶劣,对材料的应力敏感性、热稳定性等都有严格要求,上述材料是很难满足要求的.非晶合金的出现大大丰富了软磁材料.其中的钴基非晶合金具有中等的饱和磁感应强度,超微合金具有较高的饱和磁感应强度,它们都具有极低的饱和磁致伸缩系数和磁晶各向异性.钴基非晶和超微晶在保持高方形比的同时可以具有很低的高频损耗,用于高频磁放大器中,可大大提高电源效率,大幅度减小重量、体积,是理想的高频磁放大器铁芯材料.3高频磁放大输出稳压器典型应用电路图7所示的多路输出电源,其主路为闭环反馈PWM控制方式,辅路为磁放大式稳压电源.由于辅路磁放大输入电压波形受控于变压器主、辅绕组比,以及主路的工作状态主路输出电压的高低和主路负载的高低等,所以辅路的交叉负载调整率仍然不能够达到理想的状态.图8所示是一种完全利用磁放大器稳压技术设计的多路输出稳压电源.此电源前级为双变压器自激功率变换电路,后级多路输出均为磁放大器稳压电路.并且各路之间无关,前后级之间无反馈,无脉宽调制器PWM.此电路的优点如下：1电路结构简单,使用元器件数量少,除了两只功率管以外,其它元器件均是永久性或半永久性的,可靠性极高,制作也很方便；2电路中没有隔离反馈放大器,因此调整极其容易,而且一旦调整好后就无须维护,前级变换功率取决于后级总输出功率；3各路的输出特性相互独立,独自调整稳压,无主、辅路之分,所以,各输出电路的负载调整率的交叉负载调整率都非常理想,小于05％；4磁放大器在功率开通瞬间,处于“开路”状态,功率管在此刻的导通电流趋近于零,因而,损耗减到了最低限度,这有利于变换器的高频化和高效率；5由于前级功率变换器为不调宽的纯正方波,以及后级接了磁放大器,这样可以大幅度地降低输出纹波的峰－峰值,普通PWM型电源的输出纹波大约为输出电压标称值的1％左右,而采取带磁放大器的整流电路,纹波的峰－峰值可比较容易地降低到％左右.上述磁放大型稳压电源的综合电特性都是其它PWM隔离负反馈多路电源所无法比似的.尤其对多路电源实际应用来讲,可以对电源内部特性和电子系统的负载特性不予考虑,拿来就能使用,用上就无问题.但是,现代磁放大型稳压电源还存在如下一些问题,有待解决.1电路形式需进一步完善尤其是电源前级功率变换电路,应加入过、欠压保护,过流、短路保护,电源使能端.2进一步提高工作频率,以便减小体积.3进一步提高效率,减小磁损.4结语综合上述,对多路电源应用者而言,可以根据电子系统用电情况,更切实际地提出所用电源的特性参数.对多路电源设计者而言,可以更多更系统地了解现今多路电源设计方法,减少新产品的开发周期,做到事半功倍.。
多路中间继电器控制电路
多路中间继电器控制电路1.引言1.1 概述多路中间继电器控制电路是一种常见的电路设计方案，在各种电子设备和系统中广泛应用。
该电路通过使用中间继电器，实现了多个电路开关的控制和管理。
这种电路设计方法具有灵活性高、可靠性强、安全可控等优点，因此被广泛应用于工业自动化、电力系统、通信设备等领域。
在传统的电路设计中，只能实现单一路线的电路控制，而多路中间继电器控制电路的出现改变了这种局限性。
它通过引入中间继电器，实现了多个电路间的独立控制。
中间继电器可以理解为一种电子开关装置，它使得我们可以根据需要对多个电路进行分组控制，提高了电路的灵活性和可扩展性。
在实际应用中，多路中间继电器控制电路常常被用于控制各种电气设备的启停、电路的切换和保护等功能。
例如，在工业自动化中，我们可以通过多路中间继电器控制电路来实现对不同设备的自动化控制，提高生产效率和工作安全性。
在电力系统中，多路中间继电器控制电路常常被用于智能开关、断路器控制以及负荷管理等方面。
此外，在通信设备中，多路中间继电器控制电路也可以用于连接切换、信号传输和故障诊断等领域。
综上所述，多路中间继电器控制电路在现代电路设计中具有重要的地位和作用。
它不仅提高了电路的灵活性和可靠性，还为各种应用场景提供了多种解决方案。
随着技术的不断发展，多路中间继电器控制电路有望在更多领域得到应用和推广，并为我们创造更加便捷、高效和智能化的电路控制系统。
1.2文章结构文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个方面。
在概述部分，我们将对多路中间继电器控制电路进行简要介绍，说明其在电路控制中的重要性和应用场景。
在文章结构部分，我们将详细说明本文的框架和各个部分的内容安排，为读者提供对文章整体结构的了解。
在目的部分，我们将明确本文撰写的目的和意义，以便读者更好地理解本文所要传达的信息和知识。
正文部分将重点介绍多路中间继电器控制电路的原理和设计要点。
单片机课程设计--多路开关
多路开关1．实验任务如图4.3.1所示，AT89S51单片机的P1.0－P1.3接四个发光二极管L1－L4，P1.4－P1.7接了四个开关K1－K4，编程将开关的状态反映到发光二极管上。
（开关闭合，对应的灯亮，开关断开，对应的灯灭）。
2．电路原理图图4.3.13．系统板上硬件连线（1．把“单片机系统”区域中的P1.0－P1.3用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1－L4端口上；（2．把“单片机系统”区域中的P1.4－P1.7用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1－K4端口上；4．程序设计内容（1．开关状态检测对于开关状态检测，相对单片机来说，是输入关系，我们可轮流检测每个开关状态，根据每个开关的状态让相应的发光二极管指示，可以采用JB P1.X，REL或JNB P1.X，REL指令来完成；也可以一次性检测四路开关状态，然后让其指示，可以采用MOV A，P1指令一次把P1端口的状态全部读入，然后取高4位的状态来指示。
（2．输出控制根据开关的状态，由发光二极管L1－L4来指示，我们可以用SETB P1.X和CLR P1.X指令来完成，也可以采用MOV P1，＃1111XXXXB方法一次指示。
5．程序框图读P1口数据到A CC中A CC内容右移4次A CC内容与F0H相或A CC内容送入P1口<![endif]-->图4.3.26．方法一（汇编源程序）ORG 00HSTART: MOV A,P1ANL A,#0F0HRR ARR ARR ARR AORl A,#0F0HMOV P1,ASJMP STARTEND7．方法一（C语言源程序）#include <AT89X51.H> unsigned char temp;void main(void){while(1){temp=P1>>4;temp=temp | 0xf0;P1=temp;}}8．方法二（汇编源程序）ORG 00HSTART: JB P1.4,NEXT1 CLR P1.0SJMP NEX1NEXT1: SETB P1.0NEX1: JB P1.5,NEXT2CLR P1.1SJMP NEX2NEXT2: SETB P1.1NEX2: JB P1.6,NEXT3CLR P1.2SJMP NEX3NEXT3: SETB P1.2NEX3: JB P1.7,NEXT4CLR P1.3SJMP NEX4NEXT4: SETB P1.3NEX4: SJMP STARTEND9．方法二（C语言源程序）#include <AT89X51.H>void main(void) {while(1){if(P1_4==0) {P1_0=0;}else{P1_0=1;}if(P1_5==0) {P1_1=0;}else{P1_1=1;}if(P1_6==0) {P1_2=0;}else{P1_2=1;}if(P1_7==0) {P1_3=0;}else{P1_3=1;}}}。
基于DM0265的多路输出开关电源设计
轻； ③稳压范围广 ； ④性能灵活， 驱动能力强 ； ⑤可靠性
０ 引 言
随着变 频调 速技 术 的发 展 ， 频 器 在交 流 电机调 变
谷 利 飞 ， 敏 明 ， 海鹏 顾 潘
（ 江理工 大学 机械 与 自动控制 学 院 ， 浙 浙江 杭州 ３０ １ ） １０８
摘要： 开关电源设计是变频器硬件设计 的核心 内容之一 ， 其性能 的好坏 直接影响变频调 速系统 的整体工作 性能。针对变频器 内部
电路 多 种 电压 等 级 供 电的 需 要 ， 计 了一 种 基 于 Ｆ ｉ ｈ ｄ公 司 的 Ｄ ０ ６ 片 的反 激 式 多路 输 出 隔 离 型 开 关 电源 。介 绍 了 该 电 源 设 ａ ｃｉ ｒ ｌ Ｍ ２ ５芯
ＧＵ Ｌ — ｉ ｉ ｅ ，ＧＵ Ｍｉ — ｎ ｆ ｎ ｍｉｇ，Ｐ ＡＮ ｌｐ ｎ Ｈａ — ｅ ｇ
（ ａｕｔ ｏ Ｍｅｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＡ ｔｍ ｔ ｏｔ ｌ ｈｊ ｎ ｃ Ｔ ｃ ｎｖｒｔ ， ａ ｇｈ ｕ３ ０ １ ，Ｃ ｉａ Ｆ ｃ ｌ ｆ ｃ ａｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ｎ ｕｏ ａ ｃＣ ｎｒ ，Ｚ ｅｉ ｇＳ ｉ ｅｈＵ ｉ ｓｙ Ｈ ｎｚｏ １０ ８ ｈｎ ） ｙ ｎ ｎ ｉ ｏ ａ — ｅｉ
第２ ７卷 第 ９期
２１ ０ ０年 ９月
机
电
工
程
Ｖ０． ７ Ｎｏ ９ １２ ． Ｓｅ ２ ０ ｐ． ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅ ｅ ｔｉａ ｇｎ ｅ ｎ ｏ ｒ ａ ｃ ａ ｉａ ｏ ｌ ｃｒ ｌ ｃ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ ｉ
基 于 Ｄ ２ ５的 多 路 输 出开 关 电 源 设 计 Ｍ０ ６
文章 编 号 ： ０ ～ ５ １ ２ １ ）９— １０— ４ Ｉ １ ４ ５ （０ ０ ０ ００ ０ Ｏ
基于CPLD的多路数字开关电路的设计
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基于ＣＰＬＤ的多路数字开关电路的设计
作者：曾全胜
来源：《电子世界》2005年第04期
摘要文中介绍了多路数字开关电路的基本结构及工作原理，采用VHDL语言实现了基于
多路选择的数字开关电路，并通过计算机仿真进行了验证。
由于采用CPLD芯片来实现，因而具有高集成度与高可靠性的特点。
在现代工业自动控制系统、测量仪器仪表及家用电子产品中，广泛应用着各种多路机械触点的旋钮开关。
这类开关存在故障率高、换挡易错位、不易维护等缺点。
本文提供的数字开关电路，不仅克服了机械开关的上述缺点，若采用不同的外围电路，还具有自动换挡、高速切换等优点。
单片机多路开关课程设计
常见问题：程序运行异常、死机、 数据错误等
添加标题
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调试方法：单步调试、断点调试、 观察变量等
调试技巧：设置合理的断点、观察 变量变化、分析程序逻辑等
测试目的：验证 单片机多路开关 的功能是否正常
测试方法：使用测 试仪器进行测量， 如示波器、逻辑分 析仪等
测试项目：开关状 态、输入输出信号、 响应时间等
更新输出状态
程序优化：减少 程序运行时间，
提高响应速度
中断服务程序的作用：处理 外部中断请求，实现多路开 关功能
中断服务程序的结构：包括 中断入口、中断处理和退出 三部分
中断入口：响应外部中断请 求，保存现场，跳转到中断 处理程序
中断处理：根据中断类型， 执行相应的处理程序，如开 关控制、数据采集等
结束程序：完成所有任务后，结束程序 运行
输入信号的采集和处理 信号的滤波和放大 信号的转换和编码 信号的传输和接收
程序功能：控制 多路开关的输出
状态
程序结构：主程 序、子程序、中
断服务程序
主程序：初始化、 设置输出状态、 循环等待
子程序：根据输 入信号改变输出
状态
中断服务程序： 处理输入信号，
测试结果：记录测 试数据，分析测试 结果，判断功能是 否正常
测试目的：验证单片机多路开关的性能指标 测试项目：开关响应时间、开关切换速度、开关稳定性等 测试方法：使用示波器、逻辑分析仪等设备进行测量
测试结果分析：根据测试数据，分析开关性能是否满足设计要求，找出存在的问题并提出改进措施。
单片机多路开关的 优化与改进
工作原理：通过单片机的程序控制，实现对多路开关的开关状态进行控制，从而实现对 多个信号通道的控制。
多路控制开关的设计制作
模块3.1 触发器
• 3. 1. 2 D触发器
• 1.同步D触发器 • 为了避免同步RS触发器同时出现R和S都为1的情况，在同步RS触
发器前加一个非门，使S=R便构成了同步D触发器，而原来的S端改 称为D端。如图3-9 (a)所示，这种单端输入的触发器称为D触发器， 图3一9 (b)为逻辑符号，D为信号输入端。在各种触发器中，D触发器 是一种应用比较广泛的触发器。 • 2.边沿D触发器 • 同步触发器在一个CP脉冲作用时，出现两次或两次以上翻转的现 象称为空翻。
模块3.1 触发器
• 时钟控制的RS触发器在CP=1时与基本RS触发器具有相同的真值表， 所以时钟控制RS触发器的特性方程与基本RS触发器的特性方程相同。
• 触发器的逻辑功能还可用状态转换图来描述。它表示触发器从一个状 态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号(R, S)提出的 要求。图3 -5所示为CP=1时，同步RS触发器的状态转换图。
项目3 多路控制开关的设计制作
• 模块3.1 触发器 • 模块3.2 项目的实施
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模块3.1 触发器
• 组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电路的两大类。触发器是时序逻 辑电路的基本单元，时序逻辑电路逻辑功能的特点是:任一时刻电路 的输出状态不仅与该时刻的输入状态有关，而且与电路原来所处的状 态有关。
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模块3.1 触发器
• 当输入信号出现扰动时输出状态将发生变化;不能实现时序控制，即 不能在要求的时间或时刻由输入信号控制输出信号;与输入端连接的 数据线不能再用来传送其他信号，否则在传送其他信号时将改变存储 器的输出数据。
• 为了克服非时钟触发器的上述不足，给触发器增加了时钟控制端 CP 。 CP为控制时序电路工作节奏的固定频率的脉冲信号，一般是 矩形波，称为时钟信号。具有时钟脉冲CP控制的触发器称为同步触 发器(时钟触发器或钟控触发器)，该触发器状态的改变与时钟脉冲同 步。
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课程设计报告题目：多路控制开关电路设计课程名称：学生姓名：学生学号：年级：专业：班级：指导教师：电子工程学院制2017年3月目录1多路控制开关电路设计的任务与要求 (1)1.1 多路控制开关电路课程设计的任务 (1)1.2 多路控制开关电路课程设计的要求 (1)2 多路控制开关电路设计方案制定 (1)2.1多路控制开关电路设计的原理 (1)3 多路控制开关电路设计方案实施 (2)3.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计 (2)3.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择 (4)3.3 多路控制开关电路系统整体电路图 (8)3.4 元器件清单 (8)4 多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试） (9)4.2 多路控制开关电路设计仿真实现 (10)4.4 多路控制开关电路设计数据分析 (11)5.多路控制开关电路实物设计 (11)5.1设计过程 (11)5.2硬件实现 (12)6.总结及心得体会 (12)7.参考文献 (12)8. 附录 (13)多路控制开关电路设计电子工程学院电子信息工程专业1多路控制开关电路设计的任务与要求1.1 多路控制开关电路课程设计的任务设计多路开关控制多路，用多个开关控制数码管1.2 多路控制开关电路课程设计的要求1 用多个开关控制，用不同的开关控制数码管显示不同的数字，实现不同的功能。
八组参赛者在进行抢答时，抢发先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断出抢先者，并以蜂鸣器声为标志。
抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。
3系统应具有一个总复位开关。
2 多路控制开关电路设计方案制定2.1多路控制开关电路设计的原理接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，多路控制开关电路处于禁止状态主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"工作。
扬声器给出声响提示。
选手在定时时间内按键时。
多路控制开关电路完成优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
锁存器输入信号均为同一电平时，锁存器控制电路的输出信号使锁存器打开，这时锁存器输入端的信号送往相应的输出端。
当有一输入端的电平发生条便是其对应输出端点评也随着发生变化，次变化的输出电平送入锁存器控制电路，控制电路立即产生控制信号封锁锁存器，让锁存器进入锁存工作状态。
此时无论那个输入端电平发生变化，锁存器各个输出端电平保持不变。
发生变化的输出端经过编码器编码之后，将相关信息由译码器送入数码显示器，显示相应的组别，并发出响声。
2.2 多路控制开关电路设计的技术方案图一总电路图二原理图3 多路控制开关电路设计方案实施3.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计1.输入电路：图三输入电路输入电路有锁存器和按键组成。
当锁存器CD4511的LE端为高电平时，锁存器DA~DD QA~QG LE断变为低电平时,锁存器封锁,即锁存器输入端的电平不能送到相应的输出端，各输出端保持封锁前的电平。
2. 锁存器控制电路：图四锁存器锁存器控制电路由相应的门电路组成。
当主持人控制开关S9关闭时,CD4511的LE端为高电平,锁存器输入端DA~DD的高电平直接送到相应的输出端QA~QG,随后主持人将开关S置于开启，LE控制端仍然保持高电平，抢答贮备工作已经完成。
当8个抢答开关S1~S8中有一个先按下时，其对应的D端为低电平，次低电平送到锁存器对应的输出端，LE控制端为低电平,CD4511执行锁存功能,这时如果有按键按下锁存器的输出端也不会跟着改变,从而实现了自锁。
3.数码管显示电路：图五数码管输出的高电平和低电平分别输入共阴极数码管a~g，显示0~8抢答者的编号。
脉冲发生器：图六脉冲由555定时器产生时间基准信号秒脉冲。
3.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择1.CD4511CD4511 是一片CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD 码-七段码译码器。
图七译码器A0~A3：二进制数据输入端/BI：输出消隐控制端LE：数据锁定控制端/LT：灯测试端Ya~Yg：数据输出端VDD：电源正VSS：接地真值表：其中a b c d 为BCD 码输入，a为最低位。
LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。
另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。
LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。
a～g是7 段输出，可驱动共阴LED数码管。
下图是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。
所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。
限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。
2.LM555CM图八 LM555CM精确定时,脉冲发生,连续定时,频率变换,脉冲宽度调制,脉冲相位调制. 引脚说明：1 GND 地线2 TR 触发3 OUT 输出4 RES 复位5 CV 控制电压6 TH 阀值7 DIS 放电8 VCC 电源3.共阴极数码管：数码管的一种是半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。
图九数码管4.蜂鸣器图十用于报警发声。
3.3 多路控制开关电路系统整体电路图图十一整体图3.4 元器件清单4 多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试）4.1 仿真软件介绍Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。
发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。
EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。
EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。
美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim 软件就是这方面很好的一个工具。
而且Multisim 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。
并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。
极大地提高了学员的学习热情和积极性。
真正的做到了变被动学习为主动学习。
这些在教学活动中已经得到了很好的体现。
还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。
4.2 多路控制开关电路设计仿真实现图十二各开关对应显示数字电路可同时进行8个抢答，按键按下后，电路有蜂鸣器，同时显示优先抢答者的号数，抢答成功后，再按按键，显示不会改变，除非按s9复位键，复位后，显示清零，可继续抢答，对呀按键数码管显示对应的号数。
4.3 多路控制开关电路设计系统测试用mulitisim进行仿真测试，实现其多路控制开关电路功能。
整体电路如图：图十三电路仿真图依次打开s1~s9，测试仿真电路的性能。
4.4 多路控制开关电路设计数据分析测试的系统功能参数与设计要求相符。
5.多路控制开关电路实物设计5.1设计过程1.先确定要使用的元器件。
了解各部分元器件的功能与各引脚对应的位置。
2.构建电路图，并画出仿真测试构建的电路是否可行。
3.仿真成功后，购买所需元器件。
4.设计元件的排版，按排版放置元件。
5.焊接并测试电路是否可实现功能。
5.2硬件实现焊好电路如图所示：6.总结及心得体会在此次电子技术课程设计中，我更深入的了解了各种门电路的功能和应用，多路控制开关设计电路刚开始拿到的时候看着很简单，实际做起来感觉其所涉及的范围很广，最后我通过室友自己参加比赛的八路抢答器联想到了多路控制开关设计电路这个命题，并一步步的自己构建电路图，画仿真，在仿真的过程中也遇到了很多问题，好在经过一步步的修正以后，终于成功的实现了仿真，也培养了自己动手的能力，最重要的是要互相合作，多学学别人又是如何发现并解决问题然后自己找原因。
7.参考文献[1]《National Semiconductor Corporation Linear Databook 3（1987 Rev.1）》。
[2]《脉冲与数字电路》（第二版）陈传虞主编，高等教育出版社 1991 年 4 月第二版。
[3]《无线电》 1991 年第 7 期《555 电路的复合应用》俞鹤飞。
[4]《无线电》 1993 年第 8 期《电路图中的 555 时基电路（上）》俞鹤飞。
[5] 艾永乐，付子义《数字电子技术基础》，北京，中国电力出版社，2008。
[6] 邱关源《电路第五版》罗先觉，北京，高等教育出版社，2008。
[7] 蔡明生《电子设计》北京，高等教育出版社，。
[8] 李银华《电子线路设计指导》北京，北京航空航天大学出版社，200。
8. 附录学院分管领导签字：二级学院盖章：年月日。