直流电源方向显示器电路设计范文

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摘要：

本文设计的直流电源方向显示器是利用三极管是否导通对外接的直流电源正负极进行方向判断，通过二进制可逆计数器计数、四-十六线译码器译码后，驱动发光二极管按不同的方向依次点亮。当电路中没有外接直流电源时，则发光二极管将不发光。

关键词：

直流电源；计数；译码；显示

电流的形成是由于导体中的自由电子在电场力的作用下，做有规则的定向运动，但是习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向。为了形象直观地表示出直流电源中电流的运动方向，本文设计了直流电源方向显示器，可以对电路中是否外接直流电源以及直流电源方向进行判断并显示。

1.电路框图

直流电源方向显示器电路是由电源电路、方向检测和逻辑控制电路、闸门电路、计数电路、译码电路、显示电路六部分组成。其原理框图如图1所示。

2.电路设计

2.1电源电路

电源电路由变压、整流、滤波、稳压电路组成。在此设计中变压电路采用220/18V的变压器；整流电路是采用整流桥实现，也可以采用四个整流二极管组成桥式整流（例如用1N4001）；滤波采用电容滤波实现；稳压电路是采用LM317三端集成稳压器实现，本设计中可输出1.25～27V电压，将输出调节成5V直流电压给各芯片供电即可。具体原理图如图2所示。

2.2方向检测和逻辑控制电路

方向检测电路主要由两个NPN三极管9014组成，六反相器CD4069实现逻辑控制，原理图如图3所示。当输入模块外接上正下负3V电池时，三极管Q1导通，Q2截止。电流经Q1的发射结、R4电阻形成回路。Q1的集电结将低电平输入到CD4069的1脚，2脚输出高电平到CD4516芯片的第10脚，使=1；同时，2脚的高电平使二极管D1导通，CD4069的5脚输入高电平，6脚输出低电平到CD4516的5脚端，从而控制芯片CD4516进行加计数。反之，当输入模块外接上负下正的3V电池时，三极管Q2导通，Q1截止。电流经Q2的发射结、R5电阻形成回路。Q2的集电极输出低电平到CD4069的3脚，4脚输出的高电平使二极管D2导通，5脚输入为高电平，6脚输出低电平到CD4516的5脚端；同时，由于Q1截止，集电极输出高电平到CD4069的1脚，2脚输出低电平，使=0，从而控制芯片CD4516进行减计数。当输入模块没有外接直流电源时，三极管Q1、Q2均截止，方向检测电路不工作。

2.3闸门电路

闸门电路由晶体振荡器电路和分频器电路组成，原理图如图4所示。晶体振荡器电路采用32.768kHz石英晶体，通过CD4060内部振荡电路外加电阻构成。分频器由CD4060实现14分频后从3脚输出2Hz的脉冲信号。

2.4计数、译码和显示电路

计数由二进制可逆计数器CD4516芯片完成，译码采用四—十六线译码器CD4514完成，显示电路由发光二极管和电阻组成，原理图如图5所示。CD4516的功能表如表1所示，当CD4516的5脚端、1脚EN端、9脚RD端均为低电平时，在15脚CP脉冲的上升沿作用下，=1，进行加法计数，=0时，进行减法计数。译码器CD4514的功能表如表2所示，当CD4516为加计数时，即外接直流电源的方向为上正下负时，译码器能够从左向右依次驱动发光二极管发光。显示电路如图5所示，由发光二极管和电阻组成。当发光二极管的阳极加高电平时，二极管发光；相反，发光二极管的阳极加低电平时，发光二极管不发光。

3.结论

本文介绍的直流电源方向显示器的设计，可以巩固数字电路的基础知识及增强理论知识的应用能力，控制发光二极管依次发光的速度也可以用非门和电阻组成的闸门电路完成。计数和译码也可以采用其它的可逆计数器和译码器实现。

参考文献：

[1]卿太全,李萧,郭明琼.常用数字集成电路原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2]秦曾煌.电工学(第六版)下册电子技术[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3]刘丽华,刘明辉,方超.电网频率显示器的设计[J].电子制作,2016(Z1):5-7.

作者:刘丽华 胡健 霍平平 单位:北京电子科技职业学院电信工程学院