自動(dòng)定時(shí)排氣扇 課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)名稱：電子技術(shù)（數(shù)字電路部分）課程設(shè)計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)定時(shí)排氣扇 </p><p>　　學(xué) 院 名 稱： </p><p>　　專業(yè)： 班級(jí)：

2、 </p><p>　　學(xué)號(hào)： 姓名： </p><p>　　評(píng)分： 教師： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>

3、　　現(xiàn)如今電子產(chǎn)品在人們的生活中已不可或缺。</p><p>　　室內(nèi)長(zhǎng)期不通風(fēng)，會(huì)使室內(nèi)污染指數(shù)大幅度升高，對(duì)人體有很大影響。自動(dòng)定時(shí)排氣扇，可對(duì)家庭居室進(jìn)行定時(shí)排氣，它既可對(duì)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)定好的時(shí)間，自動(dòng)工作。同時(shí)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。 </p>

4、<p>　　該電路主要由一個(gè)定時(shí)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)功能,555構(gòu)成的可調(diào)占空比電路的定時(shí)器,利用其高低電平來(lái)控制排氣扇的工作.CD4017的計(jì)數(shù)電路則用于在工作8小時(shí)后切斷電源.</p><p>　　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(jiǎn)單,操作方便，非常具有實(shí)用價(jià)值！</p><p>　　關(guān)鍵詞 : 自動(dòng) 定時(shí) 排氣扇 節(jié)能 實(shí)用&

5、lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言.........................................4</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.......................5</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的組成及工作原理............

6、......6</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇.......9</p><p>　　3.1 仿真電路................................9</p><p>　　3.2 器件選擇................................10</p><p>　　第四章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及

7、測(cè)試結(jié)果與分析............11</p><p>　　第五章 收獲與體會(huì)............................12</p><p>　　參考文獻(xiàn).....................................13</p><p>　　附錄一.......................................14<

8、/p><p>　　附錄二.......................................15</p><p>　　附錄三元件清單 ..............................16</p><p>　　附錄四.......................................17</p><p><b&

9、gt;　　前言</b></p><p>　　電子課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論知識(shí)和實(shí)踐能力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　在許多領(lǐng)域中計(jì)時(shí)器均得到普遍應(yīng)用，諸如在體育比賽，定時(shí)報(bào)警器、游戲中的倒時(shí)器，交通信號(hào)燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機(jī)、還可以用來(lái)做為各種藥丸，藥片，膠囊在指定時(shí)間提醒用藥等等，由此可見(jiàn)計(jì)時(shí)器在

10、現(xiàn)代社會(huì)是何其重要的。本次設(shè)計(jì)就用到了計(jì)時(shí)器功能。</p><p>　　室內(nèi)長(zhǎng)期不通風(fēng)對(duì)人的身體有害，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)做到定式排氣，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。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)要求制作一個(gè)自動(dòng)定時(shí)排氣扇。并要求該控制器實(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

11、歇排氣。</p><p>　　自動(dòng)定時(shí)循環(huán)排氣扇控制器，可用來(lái)對(duì)家庭居室的排氣扇進(jìn)行定時(shí)循環(huán)控制，它既可對(duì)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。</p><p>　　該控制器產(chǎn)品成本低廉，制作簡(jiǎn)

12、單，操作簡(jiǎn)便，是十分有價(jià)值且具有實(shí)用的產(chǎn)品。</p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</p><p>　　1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：定時(shí)排氣扇</p><p>　　2、設(shè)計(jì)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。</p><p><b>　　3、電路組成框圖</b></p>

13、<p>　　第二章 系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>　　自動(dòng)定時(shí)排氣扇除了工作電源外由兩部分組成，一部分是對(duì)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(duì)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。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(guò)接在電路的7、6、2腳間的電阻器

14、R1,R2對(duì)接至地端的電容器C1的充、放電過(guò)程，與3個(gè)引腳各自功能相配合來(lái)完成的。在前面已介紹過(guò)的振蕩電路中，電容器C1的充電是通過(guò)R1、R2與C1的接地端形成回路的；而電容器的放電則是C1的正極通過(guò)R2到7腳完成的。只要將電路中R1、R2與C1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。</p><p>　　而在本電路中則不同，由于在電路中加人了二極管VDl、VD2和可調(diào)電位器RP，情況就改

15、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(guò)RP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C1的充、放電回路與前不同了。其中充電回路變?yōu)橛呻娫赐ㄟ^(guò)Rl, RP的上半段、VD2到電容器Cl。而電容器的放電回路則由電容的正極通過(guò)VD1, R2和RP的下半段到7腳。電路中的電容器C1為固定不變的，但它的充、放電電阻值是可以通過(guò)調(diào)節(jié)RP的位置來(lái)改變的。</p><p>　　由于振蕩脈

16、沖的占幸比是由電容器充、放電時(shí)間的差異形成的，當(dāng)RP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(zhǎng)；而放電時(shí)間縮短，振蕩脈沖的占空比變大了。反之，當(dāng)RP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(zhǎng)，振蕩脈沖的占空比變小。</p><p>　　在本電路中，在接通電源之初，由于C1剛開始充電，其上端的電壓小于Vp</p><

17、p>　　p/3，ICl的3腳輸出高電平。這時(shí)VL2發(fā)光指示，繼電器K2線圈不通電，所以KZ保持靜態(tài)。但這一高電平在形成之初便通過(guò)C3向IC2的CP端輸人一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，使IC2的輸出端前移一位。隨后電容器C1進(jìn)人充電狀態(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K2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)指示燈VL1發(fā)光指示。</p>

18、;<p>　　隨后C1立即轉(zhuǎn)人放電過(guò)程，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，當(dāng)C1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K2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。</p><p>　　雖然R1的電阻值遠(yuǎn)大于R2的電阻值，但因RP為共用元件，當(dāng)RP的動(dòng)臂旋至R2一端時(shí)，R1＋RP的電阻值遠(yuǎn)大于R2的電阻值。這時(shí)C1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

19、時(shí)間。當(dāng)RP的動(dòng)臂旋至R1端時(shí)，R1的電阻值又小于R2＋RP的電阻值。這時(shí)電容器C1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。</p><p>　　工作電源控制器由IC2和繼電器K1組成，它通過(guò)對(duì)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(guò)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ICZ、繼電器K1、SB2和SBI組成。<

20、;/p><p>　　IC2為CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路中用它的輸出端Q0一Q7來(lái)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(guò)程中，雖然輸出端會(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。</p><p>　　IC2的計(jì)數(shù)脈

21、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(guò)預(yù)置減少排氣扇的工作循環(huán)次數(shù)。</p><p>　　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

22、VT導(dǎo)通，繼電器K1通電吸合后通過(guò)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。</p><p>　　本電路中IC1輸出脈沖的周期為1h，可通過(guò)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。</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、器件選擇</p><p><b>　　1.仿真電路設(shè)計(jì)：</b></p>

23、<p>　　參數(shù)計(jì)算：T（總）=ln2（R1+R2+R3）C=1.69×(1.1×+1×+0.24×)×2.2×3600s</p><p><b>　　器件選擇：</b></p><p>　　NE555 1個(gè)</p><p>　　CD4017

24、 1個(gè)</p><p>　　發(fā)光二極管 10個(gè)（紅色：9個(gè) 綠色：1個(gè)）</p><p>　　二極管1N4001 4個(gè)</p><p>　　三極管3DG12 1個(gè)</p><p><b>　　電容</b></p><p>　　2200uF 1個(gè)&

25、lt;/p><p>　　0.1uF 2個(gè)</p><p>　　0.01uF 1個(gè)</p><p><b>　　電阻</b></p><p>　　1.1M 1個(gè)</p><p>　　240k 1個(gè)</p><p>　　1k

26、 3個(gè)</p><p>　　10k 1個(gè)</p><p>　　100k 1個(gè)</p><p>　　滑動(dòng)變阻器1M 1個(gè)</p><p>　　電磁繼電器開關(guān) 2個(gè) </p><p>　　第四章 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試及測(cè)試結(jié)果與分析</p>&

27、lt;p>　　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(wàn)用表測(cè)試是否虛焊，在檢查確認(rèn)整個(gè)電路焊接完整，沒(méi)有漏焊后，接通電源，進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　調(diào)試：</b></p><p>　　問(wèn)題一：開始時(shí)我們?cè)O(shè)計(jì)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，這和應(yīng)得到的現(xiàn)象相

28、違背。于是我們開始用萬(wàn)用表檢查電路時(shí)哪里出現(xiàn)了問(wèn)題。反復(fù)檢查電路，都沒(méi)發(fā)現(xiàn)什么錯(cuò)誤，但是發(fā)現(xiàn)555芯片的3腳在低電平時(shí)電壓就已經(jīng)達(dá)到了3V多，而電磁繼電器的電壓只有9V。最后我們把電源電壓改成了9V，并接通了電源，兩盞燈交替亮起來(lái)，這和設(shè)計(jì)結(jié)果相符。</p><p>　　問(wèn)題二：在做仿真的時(shí)候，只需將CD4017芯片的時(shí)鐘使能端架空，工作一周后它就不再計(jì)數(shù)了。但是當(dāng)接通電源查看后，卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果與仿真的不同，它一直循

29、環(huán)工作。經(jīng)過(guò)查找資料等，我們將芯片的Q8端直接接到了使能端，再次接通電源進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到了我們預(yù)想的效果。</p><p><b>　　收獲與體會(huì)</b></p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)自動(dòng)定時(shí)排氣扇，作品基本達(dá)到了要求，且都是自己動(dòng)手，查找資料，焊接以及調(diào)試。并在調(diào)試過(guò)程中，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。此次課設(shè)不僅提高了自身的動(dòng)手能力,同時(shí)加深了對(duì)課本理論知識(shí)的了

30、解。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)最深的體會(huì)是:一、設(shè)計(jì)時(shí)所要考慮的不僅僅是器件簡(jiǎn)單的工作原理，還要考慮到該器件的功耗。這對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果有很大影響。二、很多產(chǎn)品理論和實(shí)踐還是有差別的，應(yīng)在制作之前，查找詳細(xì)的資料。比如在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)CD4017芯片使能端不接地也能工作，而在仿真時(shí)卻不是這樣。當(dāng)成品出來(lái)時(shí)，卻一直不能達(dá)到要求，走了很多彎路才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。三、焊接時(shí)要確保焊接質(zhì)量,不然產(chǎn)品很容易出問(wèn)題。虛焊、漏焊都會(huì)使

31、得產(chǎn)品無(wú)法正常工作，再進(jìn)行檢修將花費(fèi)大量時(shí)間。四、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(guò)很多次，與同組人已有很好的默契，制作產(chǎn)品過(guò)程還是比較順利的。在遇到問(wèn)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。</p><p>　　最后，依然要感謝老師的教導(dǎo)和幫助，讓我們能夠很好將課程設(shè)計(jì)較好地完成。以后，我們還要更加獨(dú)立地做好實(shí)驗(yàn)，才能在實(shí)踐中跟進(jìn)一步。</p>

32、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《中國(guó)集成電路大全》編寫委員會(huì)，中國(guó)集成電路大全TTL集成電路，北京國(guó)防工業(yè)出版社，1985</p><p>　　2.孫人杰.《電路數(shù)據(jù)手冊(cè)TTL電路》電子工業(yè)出版社，1989</p><p>　　3.王毓銀.《數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)》（第三版）.北京：高等教育出版社，19

33、99</p><p>　　4.楊志忠.《數(shù)字電子技術(shù)》（第二版）.北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　5.胡宴如.《高頻電子線路》（第三版）.北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　6.鄧云祥. 孟勁松.蘇燕辰.《數(shù)字電路的設(shè)計(jì)》中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2005年03期</p><p>　　7.魯欣,趙亦工,徐秀紅.《數(shù)字電

34、路設(shè)計(jì)方案的比較與選擇》.北京：信息產(chǎn)業(yè)部電子第六研究所，2002</p><p><b>　　附錄1：</b></p><p>　　附錄二：555芯片圖</p><p><b>　　附錄三： 原件清單</b></p><p><b>　　附錄四：PCB板圖</b></p