數(shù)字電子技術課程設計---設計定時電風扇電路

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著家庭生活質量的提高，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，人們對排氣扇的要求也越來越高，因此具有定時功能的排氣扇更顯得科學化。</p><p>　　本次課題設計目的是：設計定時電風扇電路，由兩個滑動變阻器分別控制排氣扇的總定時時間

2、和間歇排氣的時間，并分別用發(fā)光二極管顯示狀態(tài)。首先由一個555多諧振蕩器來控制排氣扇的總定時時間，通過調節(jié)滑動變阻器來調節(jié)定時的長短；然后再用一個555多諧振蕩器來控制排氣扇的間歇排氣時間，也可以通過調節(jié)滑動變阻器來控制時間長短。兩個555多諧振蕩器出來的信號經(jīng)過一個與門處理后經(jīng)過發(fā)光二極管來顯示其總的工作狀態(tài)以及間歇排氣功能。</p><p>　　通過查找一系列資料，得出此次方案，并借助mutisim仿真軟件，

3、本次設計除了在調節(jié)定時長短時間上有點不精確之外，基本完成了定時和間歇排氣可調的設計要求。</p><p>　　關鍵字：定時排氣扇、555、間歇排氣、芯片 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設計內容及要求········&#

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

5、·3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設計方案選擇</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 單元電路設計、參數(shù)計算、器件選擇</p><p>　　4.1 定時控制電路··

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 實驗、調試及測試結果與分析················&#

18、183;···············13</p><p>　　結論················

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

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

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 設計內容與要求</p><p><b>　　〖基本要求〗</b></p><p>　　實現(xiàn)總定時8小時，并且通過調節(jié)滑動變阻器來實現(xiàn)時間長短可調。</p><p>　　實現(xiàn)占空比可

28、調的間歇排氣功能，通過調節(jié)滑動變阻器來調節(jié)排氣和間歇的時間長短。</p><p>　　用兩個LED來顯示其工作狀態(tài)，一個燈來顯示其總定時，工作時間是一直亮著的，另外一個燈是間歇亮著的，來顯示其工作和間歇狀態(tài)時間。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設計方案選擇</p><p>　　方案一：本方案由排氣扇、定時控制電路和間歇控制電路組成。首先由定時控制電路控制總定時即排

29、氣扇總工作時間，可以通過調節(jié)滑動變阻器來改變定時時間。間歇控制電路控制排氣的工作和間歇時間，也可以通過調節(jié)滑動變阻器來改變其時間。本設計排氣扇的效果用發(fā)光二極管來顯示，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>　　但此電路時由兩個多諧振蕩器串聯(lián)而成，由實驗結果分析其信號不穩(wěn)定，致使時間也

30、不穩(wěn)定，所以必須加以改進。</p><p>　　方案二：本方案是對第一個方案進行改進后得到的，包括排氣扇、定時控制電路、間歇控制電路和信號綜合選擇四部分構成。從定時控制電路出來的信號與間歇控制電路出來的信號經(jīng)過一個與門構成的信號選擇模塊后出來一個新信號控制排氣扇工作。其電路圖如圖2-2。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p&

31、gt;　　由實驗結果分析得到，經(jīng)過改進的電路可以很好的控制排氣扇的定時時間和間歇時間，使電路變得更完善。</p><p>　　通過比較，本設計采用了方案二。</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)由定時控制電路、間歇控制電路、信

32、號綜合選擇、排氣扇四個模塊構成。通過調節(jié)滑動變阻器來改變其工作時間，并用發(fā)光二極管來顯示其效果。</p><p><b>　　定時控制電路</b></p><p>　　接通電源后，經(jīng)過555多諧振蕩器產生一定周期的方波信號，并可以通過調節(jié)滑動變阻器來調整周期的長短。</p><p><b>　　間歇控制電路</b><

33、/p><p>　　通過555多諧振蕩器產生一個周期方波信號，此信號周期相比定時控制電路的周期要小的多，因此可產生間歇的功能，亦可通過調節(jié)滑動變阻器來調節(jié)占空比即間歇時間。</p><p><b>　　信號綜合選擇模塊</b></p><p>　　經(jīng)過兩個555多謝振蕩器產生了兩個周期不同的方波信號，經(jīng)過與門后產生一個新的信號，由此驅動排氣扇工作。&

34、lt;/p><p><b>　　排氣扇模塊</b></p><p>　　本次設計排氣扇用發(fā)光二極管來表示，當信號經(jīng)過發(fā)光二極管時，亮則表示排氣扇工作，滅則不工作。電路中一共有兩個發(fā)光二極管，一個表示排氣扇的總定時時間，所以亮的時間比較長。另外一個發(fā)光二極管是用來表示排氣扇是否工作，顯示效果為一段時間亮，一段時間滅，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555多謝振蕩器產生一個周期方波信號來控制排氣扇的總定時時間，同時驅動一個發(fā)光二極管來顯示其工作狀態(tài)；第二個555多諧振蕩器產生一個相對較小的周期方波信號，兩個信號經(jīng)過一個與門信號選擇模塊產生一個新的信號區(qū)驅動排氣扇工作，這里也用一個發(fā)光二極管來顯示其狀態(tài)。當兩者都是高電平時則出來一個高電平信號，此時排氣扇工作；當其中一個

36、是低電平時，排氣扇則不工作；因為總定時時間周期比較長，因此高電平的時間也就相對比較長；而第二個555是一個間歇排氣的功能，也就是其信號的高低電平時間比較短，因而也就實現(xiàn)了其間歇排氣的功能。實驗中可通過調節(jié)滑動變阻器來調占空比，即整個周期的時間長短。</p><p>　　第四章 單元電路設計、參數(shù)計算、器件選擇</p><p><b>　　定時控制電路</b></

37、p><p>　　定時可選用555多諧振蕩器電路來控制。本次設計要求是總定時8小時，實驗中為了簡便，此次設計的總定時時間改為70秒。</p><p>　　由公式4.1可計算出所需參數(shù)：</p><p>　　T1=0.7(R1+Rp1+2(R2+Rp2))C2·········

38、3;·················4.1</p><p>　　實驗中取: 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>　　由于只是初步計算其范圍，因為滑動變阻器可調，所以可以通過調 </p><p>　　節(jié)滑動變阻器來調節(jié)占空比，從而實現(xiàn)總定時為70s；圖中R4的作用為保護發(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>　　本次設計間歇控制電路也是由一個555多諧振蕩器來構成，此次要求只是占空比可調，即

41、調節(jié)排氣扇間歇工作的時間。于是也可通過調節(jié)滑動變阻器來改變其時間。本次實驗得出的效果是排氣扇工作10s，間歇8s。</p><p>　　由公式4-2可計算出所需參數(shù)：</p><p>　　T2=0.7(R5+Rp3+2(R6+Rp4))C4············

42、3;··············4.2</p><p>　　實驗中?。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>　　其中間歇時間的長短也可通過調節(jié)滑動變阻器來改變占空比實現(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 信號綜合選擇模塊</p><p>　　由于前兩個555多諧振蕩器出來兩個周期不同的信號，本模塊的功能就是綜合這兩個信號經(jīng)過與門74LS08產生一個新的信號；當其中有一個信號為低電平時，則排氣扇不工作；當兩者都為高電平時，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、示波器可觀測出兩個信號波形如圖4-5:</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p>　　經(jīng)過與門后出來的信號如圖4-6：</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　由觀測的信號圖可以得到，本模塊達到了課題所需的要求，圖4-6中連續(xù)的信號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?shù)阶詈笸耆_到低電平時表示排氣結束。</p><p><b>　　4.4 排氣扇</b></p><p>　　本次設計排氣扇用發(fā)光二極管來代替，以發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)來表示其排氣扇是否工作；亮則代表工作，滅則代表不工作；當經(jīng)過信號綜合選擇模塊出來的信號為高電平時，發(fā)光二極管亮，反之，出來低電平則滅；</p&g

47、t;<p>　　第五章 實驗、調試及測試結果與分析</p><p>　　通過進行仿真確認電路圖后，接下來就是領取元器件然后焊接；焊接前最重要的是進行排版布局，合理的布局才能使成品美觀。因為本電路相對比較簡單，元器件數(shù)量不多，因此只需焊接在一塊萬能板上。首先焊接定時控制模塊，焊接完成后，進行調試，電路基本可以工作，只是發(fā)光二極管工作的時間有點短，分析原因，發(fā)現(xiàn)是元器件參數(shù)有點小，加上實際存在的誤差所導

48、致；在更換電阻電容后，發(fā)光二極管工作的時間明顯變長，可以達到預定的70s；根據(jù)定時控制模塊出現(xiàn)的問題，在焊接間歇控制電路時，也變換了元器件的參數(shù)，使間歇的時間也變長了，調試結果后工作時間為10s，間歇時間為8s；接下來就是綜合選擇模塊和排氣扇模塊了，剛開始由于電路信號的不穩(wěn)定，使實驗效果不明顯，于是才采用74LS08來進行信號選擇，發(fā)現(xiàn)調試效果還不錯，基本滿足了課題要求。實驗中為了能夠調節(jié)時間的長短，采用了滑動變阻器，使電路更合理化。由

49、于元器件參數(shù)所限，以及驗證簡便燈原因，本次設計電路的總定時為70s，遠小于要求的8小時，但占空比可調的要求還是達到了?？偟膩碚f，本次設計電路工作時間可能有點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>　　第六章 結論</b></p><p>　　本次課程設計的課題為定時排氣扇，既然要求只是定時和間歇功能，腦海里第一個想到的就是555電路

50、。于是通過翻閱《數(shù)字電子技術基礎》確立了基本框圖。</p><p>　　基于課題要求的定時時間長短，通過公式計算確立了電路圖中的參數(shù)，并借助mutisim仿真軟件進行理論測驗，基本得到初步效果剛</p><p>　　開始所設計的電路圖仿真結果可以得出效果，但進行焊接后發(fā)現(xiàn)只有一個發(fā)光二極管亮了，用萬用表檢測信號時發(fā)現(xiàn)信號有點不穩(wěn)定，于是就加上了一個與門74LS08作為信號綜合選擇模塊，進行

51、調試后發(fā)現(xiàn)效果還不錯，基本達到了預定要求。通過這個過程，突然覺得實驗中有了一種敢于思考發(fā)現(xiàn)問題的能力，而且敢于實踐，即提升了思考和動手能力，也培養(yǎng)了濃厚的興趣。</p><p>　　雖然在實際過程中也遇到難題，但任何問題總有解決的辦法，在遇到問題時必須沉住氣，冷靜思考問題所在，盡量自己解決問題。經(jīng)過查閱資料和老師的幫助，電路基本圓滿的完成了；但還是發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如對電路整體的布局不夠好，焊接也不美觀，著在以后

52、還有待提高。其實重要的還是必須培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，在電路設計中必須有多種考慮的方案。在今后的學習中必須注意將理論與實踐相結合，再好的理論，都必須由實踐去證明。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].陳永甫. 新編555 集成電路應用800 例. 成都電子科技大學出版社. 1992</p><p>　

53、　[2].陳有卿，葉桂娟. 555 時基電路原理、設計與應用. 電子工業(yè)出版社. 2007</p><p>　　[3].趙珂，彭嵩. 脈沖與數(shù)字電路實驗指導書. 南昌航空大學電子信息工程學院實驗實踐中心. 2008</p><p>　　[4].王毓銀. 數(shù)字電路邏輯設計. 高等教育出版社. 2005</p><p>　　[5].郁漢琪.數(shù)字電子技術實驗及課題設計.北

54、京：高等教育出版社，1995.5</p><p>　　[6].閻石.數(shù)字電子技術基礎.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　附錄一 芯片管腳功能圖</p><p>　　7408管腳圖 555管腳圖</p><p>　　555芯片內部結構圖</p><p&g