1、前 言 電子課程設計是電子技術學習中非常重要的一個環節，是將理論知識和實踐能力相統一的一個環節，是真正鍛煉學生能力的一個環節。很多電路要使用555來產生一個脈沖，555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件，在電路應用中主要用來做定時器,可構成施密特觸發器、多諧振蕩器和單穩態觸發器。本次課設的要求就是利用555和一些輔助器件來完成簡易的定時排氣扇。在許多領域中計時器均得到普遍應用，諸如在體育比賽，定時報警器、游戲中的倒時器，交通信號燈、紅綠燈、行人燈、交通纖毫控制機、還可以用來做為各種藥丸，藥片，膠囊在指定時間提醒用藥等等，由此可見計時器在現代社會是何其重要的。本次設計就用到了計時器

2、功能。室內長期不通風對人的身體有害，但若是一直開著排氣扇，不能節約電能，也是不合理的。因此，應做到定式排氣，并自動切斷電源。做為電子系的大學生不僅要學習理論，更要將理論所學運用到實際。自動定時循環排氣扇控制器，可用來對家庭居室的排氣扇進行定時循環控制，它既可對室內空氣進行定時清潔凈化，又省去人工控制。只要按照實際需要設定好排氣時間和間歇時間，排氣扇就會按照設定好的程序和時間，自動循環地工作下去。同時該控制器還可根據設定好的定時程序和時間，自動切斷工作電源，這樣既能實現控制目的，又不浪費電能。此控制器不僅可以用在排氣扇上,只要實現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

3、用價值！ 第一章 設計內容及要求1、設計內容：定時排氣扇2、設計要求：實現總定時時間8小時（可以調節，用發光二極管顯示），占空比可調的間歇排氣。3、電路組成框圖 555占空比可調電路，定時與控制排氣扇間歇工作計數電路排氣扇工作電路第二章 系統設計方案選擇方案一：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氣扇總工作時間，可以通過調節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，也可以通過調節滑動變阻器來改變其時間。本設計排氣扇的效果用發光二極管來顯示，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。圖2.1 方案一實驗電路圖但此

4、電路時由兩個多諧振蕩器串聯而成，由實驗結果分析其信號不穩定，致使時間也不穩定，所以我放棄了這個方案。方案二：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行自動開停控制的自動循環控制器，另一部分是對開停次數進行計數的電子計數器。定時循環開停時間控制器由555時基集成電路組成，在電路中，555時基集成電路被連接成脈沖占空比可調的超低頻多諧振蕩器。其電路圖如圖2-2所示： 圖2.2 方案二實驗電路圖第三章 系統的組成及工作原理作者選擇的是方案二，該方案中555時基集成電路能夠實現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R1,R2對接至地端的電容器C1的充、放電過程，與

5、3個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C1的充電是通過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R2到7腳完成的。只要將電路中R1、R2與C1的數值設定好，則振蕩電路的振蕩頻率和脈沖占空比就是固定不可變的。而在本電路中則不同，由于在電路中加人了二極管VDl、VD2和可調電位器RP，情況就改變了。在這個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RP進行調節而改變的。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。其中充電回路變為由電源通過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

6、極通過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調節RP的位置來改變的。由于振蕩脈沖的占幸比是由電容器充、放電時間的差異形成的，當RP的動臂移向下方時，使充電電阻的阻值增大，同時使放電電阻器一的阻值減小同一數值。其結果是電容器充電的時間延長；而放電時間縮短，振蕩脈沖的占空比變大了。反之，當RP的動臂向上調節時，電容器的充電時間縮短；而放電時間被延，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C1剛開始充電，其上端的電壓小于Vp/3，ICl的3腳輸出高電平。這時VL2發光指示，繼電器K2線圈不通電，所以KZ保持靜態。但這一高電

7、平在形成之初便通過C3向IC2的CP端輸人一個計數脈沖，使IC2的輸出端前移一位。隨后電容器C1進人充電狀態，而輸出端3則保持高電平。直到C1充電使其正端電壓達到2 VDD /3時，電路翻轉，輸出端3變為低電平。這時繼電器K2通電吸合，將排氣扇的工作電源接通，排氣扇開始運轉。工作狀態指示燈VL1發光指示。隨后C1立即轉人放電過程，經過一段時間，當C1正端電壓下降到Vm /3時，電路翻轉，輸出端3又恢復高電平，繼電器K2斷電釋放，排氣扇停止運轉，電路進入下一個循環期。雖然R1的電阻值遠大于R2的電阻值，但因RP為共用元件，當RP的動臂旋至R2一端時，R1RP的電阻值遠大于R2的電阻值。這時C1的

8、充電時間遠大于放電時間，輸出脈沖的占空比最大，排氣扇的運轉時間小于停歇時間。當RP的動臂旋至R1端時，R1的電阻值又小于R2RP的電阻值。這時電容器C1的充電時間略小于放電時間，輸出脈沖的占空比為最小。排氣扇的運轉時間大于停歇時間。工作電源控制器由IC2和繼電器K1組成，它通過對排氣扇運轉周期的計數，確定和控制排氣扇的工作次數。當到達預定的工作次數后，通過繼電器K1切斷排氣扇并包括整個控制電路的工作電源。該電路由ICZ、繼電器K1、SB2和SBI組成。IC2為CD4017十進制計數器，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Q0一Q7中只要有一個輸出高電平，繼電器K1就不會

9、斷開。當電路被接通電源后，Q0就輸出高電平使VT導通，繼電器K1吸合。在隨后的工作過程中，雖然輸出端會由Q0, Q1、Q2.、Q7變化，但VT的導通狀態不會變化，直到Q8輸出高電平使計數器復位。IC2的計數脈沖取自ICI的輸出，每當ICI輸出一個脈沖周期，IC2便計數一次，其輸出端即前移一位。如果未加預置，則當排氣扇運轉七個周期后就會被切斷工作電源而停止工作。SB2為預置按鈕，每按動一次按鈕便向IC2輸人一個計數脈沖，輸出端即前移一位，余下的工作周期就會減少一次。所謂預置便是通過預置減少排氣扇的工作循環次數。該電路在使用時，首先按下起動按鈕SB1接通控制電路的工作電源，這時IC2的偽輸出高電平

10、使VT導通，繼電器K1通電吸合后通過K1將電源開關自鎖，使電路進人工作狀態并一直保持。本電路中IC1輸出脈沖的周期為1h，可通過RP的調節改變脈沖的占空比，從而改變排氣扇的開停時間。第四章 單元電路設計、參數計算、器件選擇 圖4.1 單元電路設計圖參數計算：T（總）=ln2（R1+R2+R3）C=1.69×(1.1×+1×+0.24×)×2.2×3600s器件選擇：NE555 1個CD4017 1個發光二極管 10個（紅色：9個 綠色：1個）二極管1N4001 4個三極管3DG12 1個電容 2200uF 1個 0.1uF 2個 0.

11、01uF 1個電阻 1.1M 1個 240k 1個 1k 3個 10k 1個 100k 1個滑動變阻器1M 1個電磁繼電器開關 2個 由555多諧振蕩器輸出的方波如下圖 ： 圖4.2 555多諧振蕩器輸出波形第五章 實驗、調試及測試結果與分析吸取了以前只做電子產品時的經驗，在焊接時，每焊接一個元器件都用萬用表測試是否虛焊，在檢查確認整個電路焊接完整，沒有漏焊后，接通電源，進行調試。 調試： 問題一：開始時的電壓選為12V，現象應該為：排氣扇不工作時紅燈亮，而工作時綠燈亮。在接通電源后，卻發現兩盞燈都有亮，這和應得到的現象相違背。于是用萬用表檢查電路時哪里出現了問題。反復檢查電路，結果發現，學校

12、發的穩壓二極管燒壞了，發現555芯片的3腳在低電平時電壓就已經達到了3V多，而電磁繼電器的電壓只有9V。最后把電源電壓改成了9V，同時更換了二極管并接通了電源，兩盞燈交替亮起來，這和設計結果相符。 問題二：在做仿真的時候，只需將CD4017芯片的時鐘使能端架空，工作一周后它就不再計數了。但是當接通電源查看后，卻發現結果與仿真的不同，它一直循環工作。經過查找資料等，作者將芯片的Q8端直接接到了使能端，再次接通電源進行測試，達到了預想的效果。第六章 收獲與體會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?；谡n題要求的定時時間長短，通過公式計算確立了

13、電路圖中的參數，并借助mutisim仿真軟件進行理論測驗，基本得到初步效果剛開始所設計的電路圖仿真結果可以得出效果。 在開始做這個課設的時候實驗后不會來事，想想自己出來問題，并且是很大的問題,首先的實驗開始就沒有設計好每一步該怎么做！后來想想自己沒有用mutisim仿真軟件來仿真，其次沒有把電力路線布置的美觀，沒有把實驗的草圖畫的很清楚！焊接也不美觀！這個嚴重的問題發生了！而把電路板上得器件拆下卻是很糾結的！和同組人商量下，下決心去找找看有沒有剩余的器件！在同學的幫助下 ，找完所需的器件！重新開始第二次實驗 ，用了一個上午，試了下 ，成功了，搞定了！ 還有，焊接時要確保焊接質量,不然產品很容易

14、出問題。虛焊、漏焊都會使得產品無法正常工作，再進行檢修將花費大量時間。此次課設是兩人一組完成的，那就必須有良好的合作精神。因為已經搭檔過很多次，與同組人已有很好的默契，制作產品過程還是比較順利的。在遇到問題時更加需要合作，因為兩個人的是視角不一樣的，檢查到的方面更加廣。 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，該重來也不要怕 ，失敗乃成功之母，盡量解決問題才是真。經過查閱資料和老師的幫助，電路基本圓滿的完成了；但還是發現了一些問題，比如對電路整體的布局不夠好，著在以后還有待提高。參考文獻1.中國集成電路大全編寫委員會，中國集成電路大全TTL集成電路，北京國防工業出版社，19852.孫人杰.電路數據手冊TTL電路電子工業出版社，19893.王毓銀.數字電路邏輯設計（第三版）.北京：高等教育出版社，19994.楊志忠.數字電子技術（第二版）.北京：高等教育出版社，20005.胡宴如.高頻電子線路（第三版）.北京：高等教育出版社，20056.鄧云祥.孟勁松.蘇燕辰.數字電路的設計中國測試技術，2005年03期7.魯欣,趙亦工,徐秀紅.數字電路設計方案的比較與選擇.北京：信息產業部電子第六研究所，2002附錄一：附錄圖1 芯片CD4017B附錄圖2 CD