定時(shí)排氣扇98272380

1、課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 定時(shí)排氣扇 學(xué) 院 名 稱： 南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院 評分： 教師： 2013 年 10 月 10 日 數(shù)字電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 1320 14 學(xué)年 第 1 學(xué)期第 2 周 4 周 題目定時(shí)排氣扇內(nèi)容及要求實(shí)現(xiàn)總定時(shí)時(shí)間8小時(shí)（可以調(diào)節(jié)，用發(fā)光二極管顯示），占空比可調(diào)的間歇排氣。進(jìn)度安排2013.9.9-2013.9.15：查閱資料，方案分析與設(shè)計(jì)，電路仿真；2013.9.16-2013.9.22：完成系統(tǒng)的制作、焊接、調(diào)試；2013.9.23-2013.9.27：畫PCB線路板圖，完成報(bào)告。學(xué)生姓名：指導(dǎo)時(shí)間：周一、周二

2、、周五指導(dǎo)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)大樓南310、E610任務(wù)下達(dá)2013 年9月9日任務(wù)完成2013年9月27日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 指導(dǎo)教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、 課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)”、“學(xué)生成績單”一并交院教務(wù)存檔摘 要定時(shí)排氣扇是對家庭居室進(jìn)行定時(shí)排氣，它既可對室內(nèi)空氣進(jìn)行定時(shí)清潔凈化，又省去人工控制的一個(gè)裝置。本次課程設(shè)計(jì)采用排氣時(shí)輪數(shù)的計(jì)算并在工作8小時(shí)后切斷電源（由于時(shí)間限制本次工作時(shí)間為80秒）。本電路功能能應(yīng)用于大多數(shù)此類型的產(chǎn)品，制作較為簡單，成本低廉，操作簡易，非常具有價(jià)值。關(guān)鍵字：定時(shí)

3、 自動(dòng) 排氣目 錄第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求21、電路組成框圖2第二章 系統(tǒng)的組成31、單元電路組成3第三章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測試結(jié)果與分析10調(diào)試一：555部分10調(diào)試二：計(jì)數(shù)器部分10調(diào)試三：其他部分10第四章 收獲與體會(huì)11參考文獻(xiàn)12附錄：PCB板圖13前 言 如今電子產(chǎn)品在人們的生活中已成為不可或缺一部分。室內(nèi)長期不通風(fēng)，會(huì)使室內(nèi)污染指數(shù)大幅度升高，對人體有很大影響。空氣污濁對人的身體危害極大，但若是一直開著排氣扇，不能節(jié)約電能，也是不合理的。因此，應(yīng)做到定時(shí)排氣，并自動(dòng)切斷電源。做為電子系的大學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)理論，更要將理論所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際。 動(dòng)定時(shí)排氣扇，可用來對家庭居室的排氣扇進(jìn)行定時(shí)循環(huán)

4、控制，它既可對室內(nèi)空氣進(jìn)行定時(shí)清潔凈化，又省去人工控制。只要按照實(shí)際需要設(shè)定好排氣時(shí)間和間歇時(shí)間，排氣扇就會(huì)按照設(shè)定好的程序和時(shí)間，自動(dòng)循環(huán)地工作下去。同時(shí)該控制器還可根據(jù)設(shè)定好的定時(shí)程序和時(shí)間，自動(dòng)切斷工作電源，這樣既能實(shí)現(xiàn)控制目的，又不浪費(fèi)電能。此控制器不僅可以用在排氣扇上,只要實(shí)現(xiàn)類似功能的電路都可使用.且成本低廉,制作簡單,操作方便，非常具有實(shí)用價(jià)值！ 第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：定時(shí)排氣扇2、設(shè)計(jì)要求：實(shí)現(xiàn)占空比可調(diào)的間歇排氣，一次排氣實(shí)現(xiàn)8個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)的時(shí)間是10秒，排氣時(shí)間可調(diào)，一次總體排氣時(shí)間80秒，之后自動(dòng)斷開。3、電路組成框圖 表 555多諧振蕩器構(gòu)成占空 比可

5、調(diào)電路，實(shí)現(xiàn)電路排氣與不排氣的循環(huán)CD4017構(gòu)成計(jì)數(shù)器做到電路的定時(shí)斷開排氣扇工作電路4、方案：本方案除了工作電源外由兩部分組成，一部分是對排氣扇進(jìn)行自動(dòng)開?？刂频淖詣?dòng)循環(huán)控制器，另一部分是對開停次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的電子計(jì)數(shù)器。定時(shí)循環(huán)開停時(shí)間控制器由555時(shí)基集成電路組成，在電路中，555時(shí)基集成電路被連接成脈沖占空比可調(diào)的超低頻多諧振蕩器。 第二章 系統(tǒng)的組成1、單元電路組成555時(shí)基集成電路能夠?qū)崿F(xiàn)電路振蕩的主要原理是，由電源通過接在電路的7、6、2腳間的電阻器對接至地端的電容器的充、放電過程，與3個(gè)引腳各自功能相配合來完成的。在前面已介紹過的振蕩電路中，電容器的充電是通過兩個(gè)電阻與電容的接

6、地端形成回路的；而電容器的放電則是電容的正極通過電阻到7腳完成的。只要將電路中兩電阻與電容的數(shù)值設(shè)定好，則振蕩電路的振蕩頻率和脈沖占空比就是固定不可變的。圖根據(jù)電路要求，由于在電路中加人了二極管和可調(diào)電位器，情況就改變了。在這個(gè)振蕩電路中雖然它的振蕩頻率是不可變的，但其脈沖的占空比是可以通過電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)而改變的。這是由于加人了二極管后，電容器的充、放電回路與前不同了。其中充電回路變?yōu)橛呻娫赐ㄟ^上端電阻和電位器的上半段、二極管到電容器。而電容器的放電回路則由電容的正極通過上端二極管, 下段電阻和電位器的下半段到7腳。電路中的電容器為固定不變的，但它的充、放電電阻值是可以通過調(diào)節(jié)電位器的位置來改

7、變的。由于振蕩脈沖的占幸比是由電容器充、放電時(shí)間的差異形成的，當(dāng)電位器的動(dòng)臂移向下方時(shí)，使充電電阻的阻值增大，同時(shí)使放電電阻器一的阻值減小同一數(shù)值。其結(jié)果是電容器充電的時(shí)間延長；而放電時(shí)間縮短，振蕩脈沖的占空比變大了。反之，當(dāng)電位器的動(dòng)臂向上調(diào)節(jié)時(shí)，電容器的充電時(shí)間縮短；而放電時(shí)間被延，長，振蕩脈沖的占空比變小。在本電路中，在接通電源之初，由于電容器剛開始充電，其上端的電壓小于VP/3，555芯片的3腳輸出高電平。這時(shí)排氣的LED發(fā)光指示，繼電器線圈不通電，所以開關(guān)保持靜態(tài)。但這一高電平在形成之初便通過電位器向CD4017的CP端輸人一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，使CD4017的輸出端前移一位。隨后電容器進(jìn)人

8、充電狀態(tài)，而輸出端3則保持高電平。直到C1充電使其正端電壓達(dá)到2 VDD /3時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出端3變?yōu)榈碗娖?。這時(shí)繼電器通電吸合，將排氣扇的工作電源接通，排氣扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)。工作狀態(tài)LED發(fā)光指示。隨后電容器立即轉(zhuǎn)人放電過程，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)電容器正端電壓下降到Vm /3時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出端3又恢復(fù)高電平，繼電器斷電釋放，排氣扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電路進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)期。雖然上端電阻的電阻值遠(yuǎn)大于下端電阻的的電阻值，但因電位器為共用元件，當(dāng)電位器的動(dòng)臂旋至下端電阻一端時(shí)，上部分的電阻值遠(yuǎn)大于下部分的電阻值。這時(shí)電容器的充電時(shí)間遠(yuǎn)大于放電時(shí)間，輸出脈沖的占空比最大，排氣扇的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間小于停歇時(shí)間。當(dāng)電位器的動(dòng)臂

9、旋至上端時(shí)，上端電阻的電阻值又小于下部分的電阻值。這時(shí)電容器電容器的充電時(shí)間略小于放電時(shí)間，輸出脈沖的占空比為最小。排氣扇的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間大于停歇時(shí)間。圖工作電源控制器由CD4017和繼電器K1組成，它通過對排氣扇運(yùn)轉(zhuǎn)周期的計(jì)數(shù)，確定和控制排氣扇的工作次數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定的工作次數(shù)后，通過繼電器K1切斷排氣扇并包括整個(gè)控制電路的工作電源。該電路由CD4017、兩個(gè)繼電器組成。CD4017為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路中用它的輸出端Q0一Q7來控制繼電器KI的吸合與斷開。當(dāng)Q0一Q7中只要有一個(gè)輸出高電平，繼電器K1就不會(huì)斷開。當(dāng)電路被接通電源后，Q0就輸出高電平使VT導(dǎo)通，繼電器K1吸合。在隨后的工作過程中，雖然

10、輸出端會(huì)由Q0, Q1、Q2.、Q7變化，但VT的導(dǎo)通狀態(tài)不會(huì)變化，直到Q8輸出高電平使計(jì)數(shù)器復(fù)位。圖4017的計(jì)數(shù)脈沖取自ICI的輸出，每當(dāng)ICI輸出一個(gè)脈沖周期，IC2便計(jì)數(shù)一次，其輸出端即前移一位。如果未加預(yù)置，則當(dāng)排氣扇運(yùn)轉(zhuǎn)七個(gè)周期后就會(huì)被切斷工作電源而停止工作。SB2為預(yù)置按鈕，每按動(dòng)一次按鈕便向IC2輸人一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，輸出端即前移一位，余下的工作周期就會(huì)減少一次。所謂預(yù)置便是通過預(yù)置減少排氣扇的工作循環(huán)次數(shù)。圖該電路在使用時(shí)，首先按下起動(dòng)按鈕SB1接通控制電路的工作電源，這時(shí)IC2的偽輸出高電平使VT導(dǎo)通，繼電器K1通電吸合后通過K1將電源開關(guān)自鎖，使電路進(jìn)人工作狀態(tài)并一直保持。本

11、電路中IC1輸出脈沖的周期為1h，可通過RP的調(diào)節(jié)改變脈沖的占空比，從而改變排氣扇的開停時(shí)間。2、系統(tǒng)電路圖圖 3、參數(shù)計(jì)算：T（總）=ln2（R1+2*R2）C，由于有變位器,所以T有范圍為0.69*190*47/1000000=7<T<0.69*320*47/1000000=104、器件選擇：555 1個(gè)CD4017 1個(gè)發(fā)光二極管 10個(gè)（紅色：8個(gè) 綠色：1個(gè) 黃色：1個(gè)）二極管1N4001 4個(gè)三極管3DG12 1個(gè)電容電解電容47uF 1個(gè)無極性電容 0.1uF 2個(gè) 0.01uF 1個(gè)電阻 60k 1個(gè) 30k 1個(gè) 1k 3個(gè) 10k 1個(gè)滑動(dòng)變阻器100k 1個(gè)電

12、磁繼電器開關(guān) 2個(gè) 第三章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測試結(jié)果與分析 吸取了以前只做電子產(chǎn)品時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，在焊接時(shí)，每焊接一個(gè)元器件都用萬用表測試是否虛焊，在檢查確認(rèn)整個(gè)電路焊接完整，沒有漏焊后，接通電源，進(jìn)行調(diào)試。 ：調(diào)試一：555部分萬用表檢查電路各部分是否虛焊，經(jīng)檢查無虛焊部分，通電檢查電路板工作狀態(tài)，開始時(shí)的電壓選為12V，現(xiàn)象應(yīng)該為：排氣扇不工作時(shí)紅燈亮，而工作時(shí)綠燈亮。在接通電源后，卻發(fā)現(xiàn)兩盞燈都有亮，并且只有第一個(gè)LED燈常亮，這和應(yīng)得到的現(xiàn)象相違背。于是用萬用表檢查電路時(shí)哪里出現(xiàn)了問題。反復(fù)檢查電路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，焊接的地方有的接地端沒有連上，555芯片的3管腳焊接錯(cuò)誤，經(jīng)修正，得到正確的效果。調(diào)試

13、二：計(jì)數(shù)器部分通電后，發(fā)現(xiàn)八個(gè)計(jì)數(shù)LED燈只有第一個(gè)LED燈常亮。經(jīng)檢查，第二個(gè)紅色LED燈由于受高溫過久已經(jīng)燒壞，而且繼電器由于電壓不夠沒有達(dá)到預(yù)期作用，經(jīng)過對PCB板的改正，終于達(dá)到了預(yù)期的效果。調(diào)試三：其他部分 檢查電路是否連接正確，電路是否虛焊，各個(gè)電器元件是否正常，經(jīng)檢查，各部分正常。 第四章 收獲與體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)的課題為定時(shí)排氣扇，既然要求只是定時(shí)和間歇功能，腦海里第一個(gè)想到的就是555電路?；谡n題要求的定時(shí)時(shí)間長短，通過公式計(jì)算確立了電路圖中的參數(shù)，并借助proteus仿真軟件進(jìn)行理論測驗(yàn)，基本得到初步效果剛開始所設(shè)計(jì)的電路圖仿真結(jié)果可以得出效果。此定時(shí)排氣扇的功能可應(yīng)用于

14、多款相同類似的電子產(chǎn)品，且成本較為低廉，操作較為簡便，非常具有價(jià)值。主要的不足之處：排氣的時(shí)間不應(yīng)控制。主要是由于器件的參數(shù)不不能做到足夠的精確，解決辦法可以用電位器代替電阻，來提示到相應(yīng)需要的數(shù)值。 焊接時(shí)要確保焊接質(zhì)量,不然產(chǎn)品很容易出問題。虛焊、漏焊都會(huì)使得產(chǎn)品無法正常工作，再進(jìn)行檢修將花費(fèi)大量時(shí)間。此次課設(shè)是兩人一組完成的，那就必須有良好的合作精神。因?yàn)橐呀?jīng)搭檔過很多次，與同組人已有很好的默契，制作產(chǎn)品過程還是比較順利的。在遇到問題時(shí)更加需要合作，因?yàn)閮蓚€(gè)人的是視角不一樣的，檢查到的方面更加廣。 參考文獻(xiàn)1.中國集成電路大全編寫委員會(huì)，中國集成電路大全TTL集成電路，北京國防工業(yè)出版社，19852.