電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)電風(fēng)扇定時(shí)及風(fēng)速控制電路設(shè)計(jì)

1、 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)（說(shuō)明書）電風(fēng)扇定時(shí)及風(fēng)速控制電路設(shè)計(jì)班 級(jí) 自動(dòng)化1302 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 電風(fēng)扇定時(shí)及風(fēng)速控制電路設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：設(shè)計(jì)一款電風(fēng)扇控制電路，具有定時(shí)功能和風(fēng)速調(diào)整功能，定時(shí)器最大定時(shí)1小時(shí)（60分鐘）減法計(jì)數(shù)，時(shí)間一小時(shí)內(nèi)任意可調(diào)。有風(fēng)速連續(xù)調(diào)整功能，通過(guò)調(diào)整控制風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)的占空比 進(jìn)行風(fēng)速調(diào)整。一、設(shè)計(jì)說(shuō)明與技術(shù)指標(biāo) 用七段數(shù)碼管顯示時(shí)間。 占空比調(diào)整電路占空比可以從20%80%。 計(jì)數(shù)方式的采樣減法； 此系統(tǒng)工作電壓為交流22

2、0v；芯片需要將交流電轉(zhuǎn)換成直流低電壓供電。二、設(shè)計(jì)要求1在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1. 童詩(shī)白，華成英主編模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m北京：高等教育出版社，2014年五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)u(píng)定表：序號(hào)評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績(jī)1設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性，創(chuàng)新性（15分）2設(shè)計(jì)結(jié)果可信（例如：系統(tǒng)分析、仿真結(jié)果）（15分）3態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律（15分）4設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）

3、（25分）5答辯（30分）總分最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定）指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 一、概述本次的課程設(shè)計(jì)為電風(fēng)扇定時(shí)及風(fēng)速控制電路設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)一款電風(fēng)扇控制電路，具有定時(shí)功能和風(fēng)速調(diào)整功能，定時(shí)器最大定時(shí)1小時(shí)（60分鐘）減法計(jì)數(shù)，時(shí)間一小時(shí)內(nèi)任意可調(diào)。有風(fēng)速連續(xù)調(diào)整功能，通過(guò)調(diào)整控制風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)的占空比 進(jìn)行風(fēng)速調(diào)整本次的課程設(shè)計(jì)定時(shí)電路使用兩個(gè)74ls192加減十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)設(shè)計(jì)定時(shí)功能，并利用兩個(gè)七段數(shù)碼管顯示時(shí)間。直流穩(wěn)壓電路使用變壓器和穩(wěn)壓器把220v交流電轉(zhuǎn)換成5v直流電，轉(zhuǎn)速可調(diào)電路則采用了555定時(shí)器設(shè)計(jì)的多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻使之輸出占空比可調(diào)脈沖，

4、從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速連續(xù)可調(diào)功能。本次課程設(shè)計(jì)的報(bào)告有概述、方案論證、電路設(shè)計(jì)、性能測(cè)試、結(jié)論、參考文獻(xiàn)、附錄共七部分組成，電路由穩(wěn)壓部分、計(jì)時(shí)部分、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)部分共三部分組成。用上述設(shè)計(jì)方法成功的實(shí)現(xiàn)了電壓轉(zhuǎn)換、電風(fēng)扇定時(shí)及風(fēng)速控制電路，完成了本次的課程設(shè)計(jì)。二、方案論證設(shè)計(jì)一款電風(fēng)扇控制電路，具有定時(shí)功能和風(fēng)速調(diào)整功能，定時(shí)器最大定時(shí)1小時(shí)（60分鐘）減法計(jì)數(shù)，時(shí)間一小時(shí)內(nèi)任意可調(diào)。有風(fēng)速連續(xù)調(diào)整功能，通過(guò)調(diào)整控制風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)的占空比 進(jìn)行風(fēng)速調(diào)整。方案一：方案一原理框圖如圖1、2、3所示。74ls160 74ls192 74ls192 74ls160 數(shù)碼管4 數(shù)碼管2 數(shù)碼管3 數(shù)碼管1圖1 定

5、時(shí)電路的原理框圖原理概述：該定時(shí)部分使用兩片74ls160和兩片74ls192，74ls160為十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，74ls192為十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，根據(jù)要求需將兩片74ls160制成六十進(jìn)制可調(diào)計(jì)數(shù)器，而74ls192則分別與兩片74ls160相連，以此實(shí)現(xiàn)其倒數(shù)功能。 整流器 變壓器 220v交流電源 穩(wěn)壓器 原理概述：直流穩(wěn)壓部分比較簡(jiǎn)單，將220v交流電首先接入變壓器，使其電壓降低，然后接一個(gè)整流器，將交流變?yōu)橹绷?，最后接一個(gè)7805穩(wěn)壓器，使其電壓穩(wěn)定在5v左右。圖2 直流穩(wěn)壓電路的原理框圖 555定時(shí)器 電阻可調(diào)部分 圖3轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的原理框圖原理概述：轉(zhuǎn)速可調(diào)部分則采用了555定時(shí)

6、器制作的多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)節(jié)r1與r2的比值來(lái)調(diào)節(jié)占空比，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速調(diào)整。方案二： 74ls192d 74ls192d 數(shù)碼管1 數(shù)碼管1 數(shù)碼管1 數(shù)碼管2 數(shù)碼管1 圖4 定時(shí)電路的改進(jìn)框圖方案二的設(shè)計(jì)則改進(jìn)了定時(shí)部分，簡(jiǎn)化了定時(shí)電路，因?yàn)?4ls192本身就能實(shí)現(xiàn)加減計(jì)數(shù)所以僅用兩片74ls192就能實(shí)現(xiàn)時(shí)間的設(shè)定和倒數(shù)，從而節(jié)省了材料和成本。本次設(shè)計(jì)采用的是方案二，方案一設(shè)計(jì)繁瑣，費(fèi)用成本高，而方案二設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行。3、 電路設(shè)計(jì)1.直流穩(wěn)壓電源電路 直流穩(wěn)壓電路如圖1所示 直流穩(wěn)壓電路是利用一個(gè)變壓器把220v電壓調(diào)低，因?yàn)椴捎玫氖?805穩(wěn)壓器，所以對(duì)其輸入有要求，通

7、過(guò)查閱資料7805穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍是7v20v，極限電壓為35v，220v的電壓經(jīng)變壓器后輸出為12v，符合要求。然后連接一個(gè)整流器把交流電轉(zhuǎn)換成直流，電容器儲(chǔ)存的電荷量，取決于電容的容量與兩端電壓的乘積，通過(guò)查閱資料和測(cè)試最終選取了100微法的電容，再通過(guò)7805穩(wěn)壓器把電壓穩(wěn)定在5v左右。然后直流穩(wěn)壓電路就設(shè)計(jì)完成了。 直流穩(wěn)壓電路12. 風(fēng)速調(diào)整電路 風(fēng)速調(diào)整電路如圖2所示。風(fēng)速調(diào)整電路是根據(jù)555定時(shí)器制作的多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)整r1與r2來(lái)調(diào)節(jié)占空比，從而來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)速，占空比q=r1/(r1+r2)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，占空比在20%80%間可調(diào)，所以我首先選取了兩個(gè)20千歐的電阻和一個(gè)4

8、0千歐的可調(diào)電阻，而電容則參考了書中電路的設(shè)計(jì)選取了10納法的電容，經(jīng)過(guò)測(cè)試，輸出波形符合要求。工作原理：電子調(diào)速器是利用可控硅的半導(dǎo)體原理制作而成，它通過(guò)改變加到雙向可控硅控制極觸發(fā)脈沖的占空比，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)繞組得電產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的時(shí)間長(zhǎng)短，來(lái)控制、改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的。它的特點(diǎn)是風(fēng)速的大小調(diào)節(jié)不受限制，無(wú)檔次，實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速控制，占空比實(shí)際上就是要控制電容的充放電時(shí)間，電路充電由0到2/3vcc 3腳輸出高電平，電容放電由2/3vcc降到1/3vcc輸出低電平，故只要控制好充放電時(shí)間就能控制輸出波形的占空比。 風(fēng)速調(diào)整電路2 3. 定時(shí)電路 定時(shí)電路如圖3所示定時(shí)電路

9、采用了兩片74ls192十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，該電路采用了六十進(jìn)制計(jì)數(shù)，數(shù)碼管u8為十位，u2為個(gè)位，因?yàn)椴捎昧M(jìn)制所以十位采用計(jì)數(shù)法，即將ad接地，bc接高電平，為0110即為二進(jìn)制的6，由于是倒計(jì)時(shí)電路所以采用了減計(jì)數(shù)，通過(guò)個(gè)位的借位輸出，十位相應(yīng)減一，從而實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，該電路通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)時(shí)間，然后將其轉(zhuǎn)接函數(shù)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。 定時(shí)電路3 四、性能測(cè)試1.直流穩(wěn)壓電源測(cè)試 表1 直流穩(wěn)壓電路測(cè)試數(shù)據(jù)表r值(k)c值(f)頻率（hz）周期(s)無(wú)100500.02直流穩(wěn)壓電路如圖1所示 仿真波形圖如圖4所示 直流穩(wěn)壓電路仿真波形4 解釋說(shuō)明： 經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，直流電壓輸出為5.003

10、v，誤差為0.3%，在器件允許范圍內(nèi)，所以該電路符合設(shè)計(jì)要求。 2.風(fēng)速調(diào)整電路測(cè)試 r值(k)c值(nf)電壓（v）周期(us)40105700.855風(fēng)速調(diào)整電路如圖2所示風(fēng)速調(diào)整電路如圖5、6所示 最大風(fēng)速電路仿真圖5解釋說(shuō)明：從圖中可以看出該電路的周期為700.855us，幅值為5v，高電平占整個(gè)周期的比值最大，所以為最大風(fēng)速。 最小風(fēng)速仿真圖6解釋說(shuō)明：從圖中可以看出該電路的周期為700.855us，幅值為5v，高電平占整個(gè)周期的比值最小，為最小風(fēng)速且周期沒(méi)有發(fā)生變化。3. 定時(shí)電路性能測(cè)試定時(shí)電路如圖3所示、定時(shí)電路仿真如圖6、7所示 定時(shí)電路仿真圖6 定時(shí)電路仿真圖7 解釋說(shuō)明：

11、從圖中可以知道該定時(shí)電路可以設(shè)定從0到60任意時(shí)間，符合設(shè)計(jì)要求。 74ls192d功能表輸入輸出mrplcpucpdp3p2p1p0q3q2q1q01xxxxxxx000000xxdcbadcba011xxxx加計(jì)數(shù)011xxxx減計(jì)數(shù) 74ls192d引腳圖 五、結(jié)論 在接通電源后，直流穩(wěn)壓電路把220v交流電轉(zhuǎn)換成5v直流電并供電，通過(guò)對(duì)風(fēng)速調(diào)整電路的調(diào)節(jié)可以改變電路的占空比，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的調(diào)節(jié) ，然后就是對(duì)時(shí)間的控制，定時(shí)電路采用兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整 工作時(shí)間，時(shí)間調(diào)整結(jié)束后，再轉(zhuǎn)接函數(shù)發(fā)生器從而實(shí)現(xiàn)倒數(shù)功能，然而該功能的缺點(diǎn)就是計(jì)時(shí)到零時(shí)不能自動(dòng)停止，而是繼續(xù)下個(gè)循環(huán)?；叵氪舜握n程設(shè)計(jì)

12、，至今我仍感慨頗多。自從拿到題到完成整個(gè)編程，從理論到實(shí)踐，在整整兩個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)學(xué)到很多很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。在剛接到課設(shè)題目的時(shí)候，我對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)程序還是模糊的，因?yàn)樵跁旧蠈W(xué)到的東西根本就不夠用，這就需要你花大量的時(shí)間精力去自己獲取所需資料，而這個(gè)過(guò)程往往是最艱難的，因?yàn)楦揪蜎](méi)有現(xiàn)成的東西等著你，這完全需要你自己去學(xué)習(xí)和改進(jìn)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的失敗和修改才最終仿真成功。在測(cè)試過(guò)程中，我走了很多的彎路，在直流穩(wěn)壓部分我初次用的不是7805片子而是用了lm317，就是因?yàn)檫@一個(gè)疏忽讓我廢了很多周折，因?yàn)閘m317輸出的電壓為17v

13、而設(shè)計(jì)需求的是5v這就需要我利用一個(gè)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)電壓，在初次仿真的時(shí)候老師給我指出了我的錯(cuò)誤，電阻選取的不合理，雖然波形正常但由于電阻選取的過(guò)小可能導(dǎo)致片子兩端電壓相近從而導(dǎo)致電路短路，于是我聽(tīng)取了老師的意見(jiàn)改用了lm7805片子，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)部分我一開(kāi)始的時(shí)候是在網(wǎng)上查找的資料，由于不是太懂它的原理所以老師給我指正了很多錯(cuò)誤，首先我所連電路部分就是錯(cuò)誤的，雖然它輸出了我要的波形，但它并不符合設(shè)計(jì)需求，仿真結(jié)束后，我通過(guò)翻閱書籍又重新修正了這一部分電路，利用555定時(shí)器構(gòu)成了多諧振蕩器。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相

14、結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)以致用，才能將知識(shí)學(xué)懂。在課設(shè)過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，但是通過(guò)查閱資料，向老師、同學(xué)請(qǐng)教，在老師耐心的指導(dǎo)、同學(xué)細(xì)心的幫助以及我自己的努力下，解決了所有的問(wèn)題，最終完成了課程設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). m北京：高等教育出版社，2006年2 陳振官等編著. 新穎高效聲光報(bào)警器. m北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005年3 沙占友，李學(xué)芝著. 中外數(shù)字萬(wàn)用表電路原理與維修技術(shù)m.北京：人民郵電出版社，1993年4 童詩(shī)白，華成英編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社，2006年5 戴伏生主編. 基礎(chǔ)電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐m.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002年6 譚博學(xué)主編. 集成電路原理與應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社，2003年7 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分m.北京：高等教育出版社，2000年8 夏路易主編. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程m.北京：兵器工業(yè)出版社，2002年9 薛文，華慧明編. 新編實(shí)用電子技術(shù)m.福建：科學(xué)技術(shù)出版社，1999年10 劉泉主編. 數(shù)字信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)m.北京：電子工業(yè)出版社，2005年附錄i 總電路圖 附錄ii 元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)