电子技术（数字电路部分）课程设计-自动定时排气扇.doc

自动定时排气扇1课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 名 称 ： 电 子 技 术 （ 数 字 电 路 部 分 ） 课 程 设 计课 程 设 计 题 目 ： 自 动 定 时 排 气 扇 学 院 名 称 ： 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 姓 名 ： 评 分 ： 教 师 ： 年 月 日 自动定时排气扇2摘要现如今电子产品在人们的生活中已不可或缺室内长期不通风，会使室内污染指数大幅度升高，对人体有很大影响自动定时排气扇，可对家庭居室进行定时排气，它既可对室内空气进行定时清洁净化，又省去人工控制只要按照际需要设定好排气时间和间歇时间，排气扇就会按照设定好的时间，自动工作同时还可根据设定好的定时程序和时间，自动切断工作电源，这样既能实现控制目的，又不浪费电能 该电路主要由一个定时器和一个计数器来实现功能,555构成的可调占空比电路的定时器,利用其高低电平来控制排气扇的工作.CD4017的计数电路则用于在工作8小时后切断电源.此控制器不仅可以用在排气扇上,只要实现类似功能的电路都可使用.且成本低廉,制作简单,操作方便，非常具有实用价值！关键词 : 自动 定时 排气扇 节能 实用 自动定时排气扇3目录前言.........................................4第一章 设计内容及要求.......................5第二章 系统的组成及工作原理..................6第三章 单元电路设计、参数计算、器件选择.......93.1 仿真电路................................93.2 器件选择................................10第四章 实验、调试及测试结果与分析............11第五章 收获与体会............................12参考文献.....................................13附录一.......................................14附录二.......................................15附录三元件清单 ..............................16附录四.......................................17 自动定时排气扇4前言电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。

在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的本次设计就用到了计时器功能室内长期不通风对人的身体有害，但若是一直开着排气扇，不能节约电能，也是不合理的因此，应做到定式排气，并自动切断电源做为电子系的大学生不仅要学习理论，更要将理论所学运用到实际本次课程设计要求制作一个自动定时排气扇并要求该控制器实现总定时时间 8 小时（可以调节，用发光二极管显示） ，占空比可调的间歇排气自动定时循环排气扇控制器，可用来对家庭居室的排气扇进行定时循环控制，它既可对室内空气进行定时清洁净化，又省去人工控制只要按照实际需要设定好排气时间和间歇时间，排气扇就会按照设定好的程序和时间，自动循环地工作下去同时该控制器还可根据设定好的定时程序和时间，自动切断工作电源，这样既能实现控制目的，又不浪费电能该控制器产品成本低廉，制作简单，操作简便，是十分有价值且具有实用的产品 自动定时排气扇5第一章 设计任务及要求1、设计内容：定时排气扇2、设计要求：实现总定时时间 8 小时（可以调节，用发光二极管显示） ，占空比可调的间歇排气。

3、电路组成框图555 占空比可调电路，定时与控制排气扇间歇工作计数电路 排气扇工作电路 自动定时排气扇6第二章 系统的组成及工作原理自动定时排气扇除了工作电源外由两部分组成，一部分是对排气扇进行自动开停控制的自动循环控制器，另一部分是对开停次数进行计数的电子计数器定时循环开停时间控制器由 555 时基集成电路组成，在电路中，555 时基集成电路被连接成脉冲占空比可调的超低频多谐振荡器555 时基集成电路能够实现电路振荡的主要原理是，由电源通过接在电路的 7、6、2 脚间的电阻器 R1,R2 对接至地端的电容器 C1 的充、放电过程，与 3 个引脚各自功能相配合来完成的在前面已介绍过的振荡电路中，电容器 C1 的充电是通过 R1、R2 与 C1 的接地端形成回路的；而电容器的放电则是 C1 的正极通过 R2 到 7 脚完成的只要将电路中 R1、R2 与 C1 的数值设定好，则振荡电路的振荡频率和脉冲占空比就是固定不可变的而在本电路中则不同，由于在电路中加人了二极管 VDl、VD2 和可调电位器RP，情况就改变了在这个振荡电路中虽然它的振荡频率是不可变的，但其脉冲的占空比是可以通过 RP 进行调节而改变的。

这是由于加人了二极管后，电容器 C1 的充、放电回路与前不同了其中充电回路变为由电源通过 Rl, RP 的上半段、VD2 到电容器 Cl而电容器的放电回路则由电容的正极通过 VD1, R2 和RP 的下半段到 7 脚电路中的电容器 C1 为固定不变的，但它的充、放电电阻值是可以通过调节 RP 的位置来改变的由于振荡脉冲的占幸比是由电容器充、放电时间的差异形成的，当 RP 的动臂移向下方时，使充电电阻的阻值增大，同时使放电电阻器一的阻值减小同一数值其结果是电容器充电的时间延长；而放电时间缩短，振荡脉冲的占空比变大了反之，当 RP 的动臂向上调节时，电容器的充电时间缩短；而放电时间被延，长，振荡脉冲的占空比变小在本电路中，在接通电源之初，由于 C1 刚开始充电，其上端的电压小于 Vp 自动定时排气扇7p/3，ICl 的 3 脚输出高电平这时 VL2 发光指示，继电器 K2 线圈不通电，所以 KZ 保持静态但这一高电平在形成之初便通过 C3 向 IC2 的 CP 端输人一个计数脉冲，使 IC2 的输出端前移一位随后电容器 C1 进人充电状态，而输出端 3 则保持高电平。

直到 C1 充电使其正端电压达到 2 VDD /3 时，电路翻转，输出端 3 变为低电平这时继电器 K2 通电吸合，将排气扇的工作电源接通，排气扇开始运转工作状态指示灯 VL1 发光指示随后 C1 立即转人放电过程，经过一段时间，当 C1 正端电压下降到 Vm /3时，电路翻转，输出端 3 又恢复高电平，继电器 K2 断电释放，排气扇停止运转，电路进入下一个循环期虽然 R1 的电阻值远大于 R2 的电阻值，但因 RP 为共用元件，当 RP 的动臂旋至 R2 一端时，R1＋RP 的电阻值远大于 R2 的电阻值这时 C1 的充电时间远大于放电时间，输出脉冲的占空比最大，排气扇的运转时间小于停歇时间当RP 的动臂旋至 R1 端时，R1 的电阻值又小于 R2＋RP 的电阻值这时电容器 C1的充电时间略小于放电时间，输出脉冲的占空比为最小排气扇的运转时间大于停歇时间工作电源控制器由 IC2 和继电器 K1 组成，它通过对排气扇运转周期的计数，确定和控制排气扇的工作次数当到达预定的工作次数后，通过继电器 K1 切断排气扇并包括整个控制电路的工作电源该电路由 ICZ、继电器 K1、SB2 和 SBI 组成。

IC2 为 CD4017 十进制计数器，电路中用它的输出端 Q0 一 Q7 来控制继电器KI 的吸合与断开当 Q0 一 Q7 中只要有一个输出高电平，继电器 K1 就不会断开当电路被接通电源后，Q0 就输出高电平使 VT 导通，继电器 K1 吸合在随后的工作过程中，虽然输出端会由 Q0, Q1、Q2.…、Q7 变化，但 VT 的导通状态不会变化，直到 Q8 输出高电平使计数器复位 自动定时排气扇8IC2 的计数脉冲取自 ICI 的输出，每当 ICI 输出一个脉冲周期，IC2 便计数一次，其输出端即前移一位如果未加预置，则当排气扇运转七个周期后就会被切断工作电源而停止工作SB2 为预置按钮，每按动一次按钮便向 IC2 输人一个计数脉冲，输出端即前移一位，余下的工作周期就会减少一次所谓预置便是通过预置减少排气扇的工作循环次数该电路在使用时，首先按下起动按钮 SB1 接通控制电路的工作电源，这时IC2 的伪输出高电平使 VT 导通，继电器 K1 通电吸合后通过 K1 将电源开关自锁，使电路进人工作状态并一直保持本电路中 IC1 输出脉冲的周期为 1h，可通过 RP 的调节改变脉冲的占空比，从而改变排气扇的开停时间。

自动定时排气扇9第三章 单元电路设计、参数计算、器件选择1.仿真电路设计：参数计算：T（总）=ln2（R1+R2+R3）C=1.69 ×(1.1× 610+1× 6+0.24× 610)×2.2× 3600s310 自动定时排气扇102、器件选择：NE555 1 个CD4017 1 个发光二极管 10 个（红色：9 个 绿色：1 个）二极管 1N4001 4 个三极管 3DG12 1 个电容2200uF 1 个0.1uF 2 个0.01uF 1 个电阻1.1M 1 个240k 1 个1k 3 个10k 1 个100k 1 个滑动变阻器 1M 1 个电磁继电器开关 2 个 自动定时排气扇11第四章 实验、调试及测试结果与分析吸取了以前只做电子产品时的经验，在焊接时，每焊接一个元器件都用万用表测试是否虚焊，在检查确认整个电路焊接完整，没有漏焊后，接通电源，进行调试。

调试：问题一：开始时我们设计的电压选为 12V，现象应该为：排气扇不工作时红灯亮，而工作时绿灯亮在接通电源后，却发现两盏灯都有亮，这和应得到的现象相违背于是我们开始用万用表检查电路时哪里出现了问题反复检查电路，都没发现什么错误，但是发现 555 芯片的 3 脚在低电平时电压就已经达到了 3V 多，而电磁继电器的电压只有 9V最后我们把电源电压改成了 9V，并接通了电源，两盏灯交替亮起来，这和设计结果相符问题二：在做仿真的时候，只需将 CD4017 芯片的时钟使能端架空，工作一周后它就不再计数了但是当接通电源查看后，却发现结果与仿真的不同，它一直循环工作经过查找资料等，我们将芯片的 Q8 端直接接到了使能端，再次接通电源进行测试，达到了我们预想的效果 自动定时排气扇12第 5 章 收获与体会本次的课程设计是做一个自动定时排气扇，作品基本达到了要求，且都是自己动手，查找资料，焊接以及调试并在调试过程中，分析问题、解决问题此次课设不仅提高了自身的动手能力,同时加深了对课本理论知识的了解此次课程设计最深的体会是:一、设计时所要考虑的不仅仅是器件简单的工作原理，还要考虑到。