數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)定時(shí)電風(fēng)扇電路

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著家庭生活質(zhì)量的提高，排氣扇已經(jīng)成為人們生活中必不可少的家用電器。為了保證家庭室內(nèi)空氣的流通，排氣扇越發(fā)顯得重要。隨著排氣扇的普及，人們對(duì)排氣扇的要求也越來(lái)越高，因此具有定時(shí)功能的排氣扇更顯得科學(xué)化。</p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)目的是：設(shè)計(jì)定時(shí)電風(fēng)扇電路，由兩個(gè)滑動(dòng)變阻器分別控制排氣扇的總定時(shí)時(shí)間

2、和間歇排氣的時(shí)間，并分別用發(fā)光二極管顯示狀態(tài)。首先由一個(gè)555多諧振蕩器來(lái)控制排氣扇的總定時(shí)時(shí)間，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)定時(shí)的長(zhǎng)短；然后再用一個(gè)555多諧振蕩器來(lái)控制排氣扇的間歇排氣時(shí)間，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)控制時(shí)間長(zhǎng)短。兩個(gè)555多諧振蕩器出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)與門處理后經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示其總的工作狀態(tài)以及間歇排氣功能。</p><p>　　通過(guò)查找一系列資料，得出此次方案，并借助mutisim仿真軟件，

3、本次設(shè)計(jì)除了在調(diào)節(jié)定時(shí)長(zhǎng)短時(shí)間上有點(diǎn)不精確之外，基本完成了定時(shí)和間歇排氣可調(diào)的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　關(guān)鍵字：定時(shí)排氣扇、555、間歇排氣、芯片 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求········&#

4、183;····································

5、·3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇</p><p>　　2.1 方案一························

6、3;····························4</p><p>　　2.2 方案二···&

7、#183;····································

8、;·············5</p><p>　　第三章 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p>　　3.1 系統(tǒng)組成············&

9、#183;····································

10、;··6</p><p>　　3.2 工作原理·····························&

11、#183;·····················7</p><p>　　第四章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇</p><p>　　4.1 定時(shí)控制電路··

12、····································

13、3;····`8</p><p>　　4.2 觸間歇控制電路··························&#

14、183;···················9</p><p>　　4.3 信號(hào)綜合選擇模塊···········

15、································11</p><p>　　4.4

16、 排氣扇模塊···································

17、3;·············12</p><p>　　第五章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析················&#

18、183;···············13</p><p>　　結(jié)論················

19、83;····································&

20、#183;········14</p><p>　　參考文獻(xiàn)·······················

21、···································15</p&g

22、t;<p>　　附錄一·································

23、3;··························16</p><p>　　附錄二·····

24、3;····································&#

25、183;·················17</p><p>　　附錄三··············&#

26、183;····································

27、·········18</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</p><p><b>　　〖基本要求〗</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)總定時(shí)8小時(shí)，并且通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)短可調(diào)。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)占空比可

28、調(diào)的間歇排氣功能，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)排氣和間歇的時(shí)間長(zhǎng)短。</p><p>　　用兩個(gè)LED來(lái)顯示其工作狀態(tài)，一個(gè)燈來(lái)顯示其總定時(shí)，工作時(shí)間是一直亮著的，另外一個(gè)燈是間歇亮著的，來(lái)顯示其工作和間歇狀態(tài)時(shí)間。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇</p><p>　　方案一：本方案由排氣扇、定時(shí)控制電路和間歇控制電路組成。首先由定時(shí)控制電路控制總定時(shí)即排

29、氣扇總工作時(shí)間，可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變定時(shí)時(shí)間。間歇控制電路控制排氣的工作和間歇時(shí)間，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變其時(shí)間。本設(shè)計(jì)排氣扇的效果用發(fā)光二極管來(lái)顯示，二極管亮表示排氣扇工作，滅則表示不工作。其電路圖如圖2-1。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　但此電路時(shí)由兩個(gè)多諧振蕩器串聯(lián)而成，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析其信號(hào)不穩(wěn)定，致使時(shí)間也

30、不穩(wěn)定，所以必須加以改進(jìn)。</p><p>　　方案二：本方案是對(duì)第一個(gè)方案進(jìn)行改進(jìn)后得到的，包括排氣扇、定時(shí)控制電路、間歇控制電路和信號(hào)綜合選擇四部分構(gòu)成。從定時(shí)控制電路出來(lái)的信號(hào)與間歇控制電路出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)與門構(gòu)成的信號(hào)選擇模塊后出來(lái)一個(gè)新信號(hào)控制排氣扇工作。其電路圖如圖2-2。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p&

31、gt;　　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電路可以很好的控制排氣扇的定時(shí)時(shí)間和間歇時(shí)間，使電路變得更完善。</p><p>　　通過(guò)比較，本設(shè)計(jì)采用了方案二。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　本系統(tǒng)由定時(shí)控制電路、間歇控制電路、信

32、號(hào)綜合選擇、排氣扇四個(gè)模塊構(gòu)成。通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變其工作時(shí)間，并用發(fā)光二極管來(lái)顯示其效果。</p><p><b>　　定時(shí)控制電路</b></p><p>　　接通電源后，經(jīng)過(guò)555多諧振蕩器產(chǎn)生一定周期的方波信號(hào)，并可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)整周期的長(zhǎng)短。</p><p><b>　　間歇控制電路</b><

33、/p><p>　　通過(guò)555多諧振蕩器產(chǎn)生一個(gè)周期方波信號(hào)，此信號(hào)周期相比定時(shí)控制電路的周期要小的多，因此可產(chǎn)生間歇的功能，亦可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)占空比即間歇時(shí)間。</p><p><b>　　信號(hào)綜合選擇模塊</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)555多謝振蕩器產(chǎn)生了兩個(gè)周期不同的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)與門后產(chǎn)生一個(gè)新的信號(hào)，由此驅(qū)動(dòng)排氣扇工作。&

34、lt;/p><p><b>　　排氣扇模塊</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)排氣扇用發(fā)光二極管來(lái)表示，當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管時(shí)，亮則表示排氣扇工作，滅則不工作。電路中一共有兩個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)表示排氣扇的總定時(shí)時(shí)間，所以亮的時(shí)間比較長(zhǎng)。另外一個(gè)發(fā)光二極管是用來(lái)表示排氣扇是否工作，顯示效果為一段時(shí)間亮，一段時(shí)間滅，由此體現(xiàn)間歇排氣的效果。</p><p

35、><b>　　工作原理</b></p><p>　　電路由第一個(gè)555多謝振蕩器產(chǎn)生一個(gè)周期方波信號(hào)來(lái)控制排氣扇的總定時(shí)時(shí)間，同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示其工作狀態(tài)；第二個(gè)555多諧振蕩器產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)較小的周期方波信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)與門信號(hào)選擇模塊產(chǎn)生一個(gè)新的信號(hào)區(qū)驅(qū)動(dòng)排氣扇工作，這里也用一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示其狀態(tài)。當(dāng)兩者都是高電平時(shí)則出來(lái)一個(gè)高電平信號(hào)，此時(shí)排氣扇工作；當(dāng)其中一個(gè)

36、是低電平時(shí)，排氣扇則不工作；因?yàn)榭偠〞r(shí)時(shí)間周期比較長(zhǎng)，因此高電平的時(shí)間也就相對(duì)比較長(zhǎng)；而第二個(gè)555是一個(gè)間歇排氣的功能，也就是其信號(hào)的高低電平時(shí)間比較短，因而也就實(shí)現(xiàn)了其間歇排氣的功能。實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)占空比，即整個(gè)周期的時(shí)間長(zhǎng)短。</p><p>　　第四章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇</p><p><b>　　定時(shí)控制電路</b></

37、p><p>　　定時(shí)可選用555多諧振蕩器電路來(lái)控制。本次設(shè)計(jì)要求是總定時(shí)8小時(shí)，實(shí)驗(yàn)中為了簡(jiǎn)便，此次設(shè)計(jì)的總定時(shí)時(shí)間改為70秒。</p><p>　　由公式4.1可計(jì)算出所需參數(shù)：</p><p>　　T1=0.7(R1+Rp1+2(R2+Rp2))C2·········

38、3;·················4.1</p><p>　　實(shí)驗(yàn)中取: R1=R2=1M; R4=100Ω</p><p>　　R3=Rp1+Rp2=1M; C2=22uf；</p><p&g

39、t;　　占空比：q=(R1+Rp1)/(R1+R2+R3)；</p><p>　　得出: T1= 60s~80s；</p><p>　　由于只是初步計(jì)算其范圍，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器可調(diào)，所以可以通過(guò)調(diào) </p><p>　　節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)占空比，從而實(shí)現(xiàn)總定時(shí)為70s；圖中R4的作用為保護(hù)發(fā)光二極管。其模塊電路圖如圖4-1：</p><p>

40、<b>　　圖4-1</b></p><p>　　其電路輸出方波信號(hào)如圖4-2：</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　　間歇控制電路</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)間歇控制電路也是由一個(gè)555多諧振蕩器來(lái)構(gòu)成，此次要求只是占空比可調(diào)，即

41、調(diào)節(jié)排氣扇間歇工作的時(shí)間。于是也可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變其時(shí)間。本次實(shí)驗(yàn)得出的效果是排氣扇工作10s，間歇8s。</p><p>　　由公式4-2可計(jì)算出所需參數(shù)：</p><p>　　T2=0.7(R5+Rp3+2(R6+Rp4))C4············

42、3;··············4.2</p><p>　　實(shí)驗(yàn)中?。篟5=R6=100K; </p><p>　　R7=Rp3+Rp4=100K; C4=22uf；</p><p>　　占空比：q=(R5+Rp3)/(R

43、5+R6+R7)</p><p>　　得出: T2= 10s~15s</p><p>　　其中間歇時(shí)間的長(zhǎng)短也可通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)改變占空比實(shí)現(xiàn)；其模塊電路圖如圖4-3：</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>　　由555多諧振蕩器輸出的方波如圖4-4：</p><p>

44、;　　圖4-44.3 信號(hào)綜合選擇模塊</p><p>　　由于前兩個(gè)555多諧振蕩器出來(lái)兩個(gè)周期不同的信號(hào)，本模塊的功能就是綜合這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)與門74LS08產(chǎn)生一個(gè)新的信號(hào)；當(dāng)其中有一個(gè)信號(hào)為低電平時(shí)，則排氣扇不工作；當(dāng)兩者都為高電平時(shí)，則排氣扇工作。其真值表如表4-1：</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　由

45、示波器可觀測(cè)出兩個(gè)信號(hào)波形如圖4-5:</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)與門后出來(lái)的信號(hào)如圖4-6：</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　由觀測(cè)的信號(hào)圖可以得到，本模塊達(dá)到了課題所需的要求，圖4-6中連續(xù)的信號(hào)周期表示其間歇工作狀態(tài)

46、，高電平表示正在排氣狀態(tài)，低電平表示其處于間歇狀態(tài)；當(dāng)?shù)阶詈笸耆_(dá)到低電平時(shí)表示排氣結(jié)束。</p><p><b>　　4.4 排氣扇</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)排氣扇用發(fā)光二極管來(lái)代替，以發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)來(lái)表示其排氣扇是否工作；亮則代表工作，滅則代表不工作；當(dāng)經(jīng)過(guò)信號(hào)綜合選擇模塊出來(lái)的信號(hào)為高電平時(shí)，發(fā)光二極管亮，反之，出來(lái)低電平則滅；</p&g

47、t;<p>　　第五章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析</p><p>　　通過(guò)進(jìn)行仿真確認(rèn)電路圖后，接下來(lái)就是領(lǐng)取元器件然后焊接；焊接前最重要的是進(jìn)行排版布局，合理的布局才能使成品美觀。因?yàn)楸倦娐废鄬?duì)比較簡(jiǎn)單，元器件數(shù)量不多，因此只需焊接在一塊萬(wàn)能板上。首先焊接定時(shí)控制模塊，焊接完成后，進(jìn)行調(diào)試，電路基本可以工作，只是發(fā)光二極管工作的時(shí)間有點(diǎn)短，分析原因，發(fā)現(xiàn)是元器件參數(shù)有點(diǎn)小，加上實(shí)際存在的誤差所導(dǎo)

48、致；在更換電阻電容后，發(fā)光二極管工作的時(shí)間明顯變長(zhǎng)，可以達(dá)到預(yù)定的70s；根據(jù)定時(shí)控制模塊出現(xiàn)的問(wèn)題，在焊接間歇控制電路時(shí)，也變換了元器件的參數(shù)，使間歇的時(shí)間也變長(zhǎng)了，調(diào)試結(jié)果后工作時(shí)間為10s，間歇時(shí)間為8s；接下來(lái)就是綜合選擇模塊和排氣扇模塊了，剛開(kāi)始由于電路信號(hào)的不穩(wěn)定，使實(shí)驗(yàn)效果不明顯，于是才采用74LS08來(lái)進(jìn)行信號(hào)選擇，發(fā)現(xiàn)調(diào)試效果還不錯(cuò)，基本滿足了課題要求。實(shí)驗(yàn)中為了能夠調(diào)節(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短，采用了滑動(dòng)變阻器，使電路更合理化。由

49、于元器件參數(shù)所限，以及驗(yàn)證簡(jiǎn)便燈原因，本次設(shè)計(jì)電路的總定時(shí)為70s，遠(yuǎn)小于要求的8小時(shí)，但占空比可調(diào)的要求還是達(dá)到了?？偟膩?lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)電路工作時(shí)間可能有點(diǎn)不精確和外觀不怎么美觀外，基本上還是圓滿的完成了。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1].陳永甫. 新編555 集成電路應(yīng)用800 例. 成都電子科技大學(xué)出版社. 1992<

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