光控數顯式風扇調速器的設計與制作

摘 要 數字電子技術、模擬電子技術課程設計是對所學的基礎理論知識是一次實踐檢測的過程。本課程設計的研究目的用直流信號控制交流信號，實現自動化控制。熟悉電路產生振蕩、計數、編碼、顯示電路以及雙向晶閘管控制原理。學習和掌握理論知識的綜合應用，以及具體電路中的注意事項，對知識點進行總結。

【關鍵詞】數字電子技術；模擬電子技術；自動控制

1 題意

設計制作一個至少有三級變速的簡單的電扇調速器。其要求是當分別數顯0（燈泡失亮）1強電（燈光正常亮度）2弱電（燈光暗淡）”三個數時，電扇相應處在失電、強電，弱電三擋級的供電狀態，白天，手動（自動控制失效）控制燈泡的供電，晚上，自動（手動失效）控制燈泡的供電，循環往復的過程，可形成“自然風”的模式。

2 題意分析及設計框圖

按照題意，設計一個直流穩壓電源，用一個光敏元件參與控制白天于晚上的區分；編碼電路及數碼顯示數字“0-1-2”；對應燈泡明暗程度，555震蕩電路及脈沖分配電路，直流控制交流部分，用雙向可控制硅來完成。設計框圖如圖1所示。

3 單元電路的分析與設計

3.1 光控電路

LM358雙運放比較器， 2腳反相輸入端，3腳為同相輸入端，R1和R2是組成分壓電路，光敏電阻在光照時電阻10K左右， 無光照時幾兆，晚上電阻大，1腳輸出為1，工作指示燈亮。

3.2 電磁繼電器

電磁式繼電器利用電磁感應原理，通常一個帶鐵芯的線圈、一組或幾組帶接點的簧片組成。在未通電時處于斷開狀態的靜接點，稱為“常開接點”，處于接通狀態的靜接點稱為“常閉接點”。（三只引腳的在左，從上至下為2，1，3，右邊從上至下為5， 4 ）如果2 ，3端加上一定電壓，1，5閉合，當線圈斷電后，3，5閉合。

3.3 NE555振蕩器電路

4，8腳接電源，1，5腳接地，2、6腳為觸發端，3腳為輸出端。當電壓低于1/3Vcc時，2腳觸發，3腳輸出高電平；當電壓高于2/3Vcc時，6腳觸發，3腳輸出低電平。1/3Vcc與2/3Vcc之間2、6腳不觸發，3腳保持作用。

3.4 計數器CD417

題目要求循環顯示“0--1--2”，而計數器CD4017是5位Johson計數器，具有10個譯碼輸出端，需要通過IN4148編碼輸出，當CD4017的3腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為0；當2腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為1；當4腳輸出“1”時，通過二極管編碼輸出的8421BCD碼為2；當7腳輸出“1”時，對計數器的復位端（15腳，高電平復位）進行復位，計數器重新開始計數；C1為復位電容，同樣也可以對計數器的15腳進行復位；CP、CR、INH輸入端，時鐘輸入端的施密特觸發器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計數器在時鐘上升沿計數；反之，計數功能無效。

3.5 譯碼電路設計

CD4511是一塊含BCD—七段鎖存/譯碼/驅動/消隱電路于一體的集成電路。CD4511的1、2、6、7腳為BCD碼輸入端，在本電路中用于輸入二極管編碼輸出的BCD碼；譯碼輸出端分別是“a-b-c-d-e-f-g”，其輸出端接數碼管顯示，數碼管每段的工作電流為10mA左右，所以必須在CD4511的輸出端接上7個限流電阻，計算方法為：（9-2）V÷10mA≈700Ω；由于大賽沒有700左右電阻，我們可以選用（510Ω～1K）的電阻，3腳為測試端（LT），當LT為“0”時，輸出為“8”，此端可以用來在制作時測試數碼管的好壞和顯示故障，4腳為消隱端（BI）當BI為“0”時，輸出全為“0”顯然還可以清除鎖存器內的數值。5腳為鎖存允許端（LE），16腳接電源正極，8腳接電源負極，根據CD4511的真值表可知，LT、BI、VCC本電路接高電；LE為鎖存端，高電平鎖存，本電路接低電平

3.6 雙向晶閘管

雙向晶閘管舊稱可按硅，相當于兩個單向晶閘管的反極并聯而成，97A6晶閘管，最大電流可以達到1A，輸出 功率為60W。晶閘管有三個極，第一個電極T1，第二個電極T2，控制極G，對晶閘管來說，無所謂陽極和陰極，任何一個主電極，對一個管子是陽極，對另一個管就是陰極，反過來也一樣，雙向晶閘管觸發方式有兩種，一種是調節電壓、電流，另一種是用雙向觸發二極管

4 整體電路原理圖

如圖2所示。

5 結束語

在課程設計過程中會將數字電子技術，模擬電子技術理論知識融匯貫通于整個實踐類教學，這其中要求教師需對數字電子技術，模擬電子技術有這深刻的理解，編寫相關實踐類課程設計教材，這些工作保證了該類研究的前沿性，知識體系更新的及時性，實踐課程編寫更為科學、系統、完整。推動教育的發展，也可為相關企業提供相應的理論指導。

參考文獻

[1]李景宏，馬學文.電子技術實驗教程[M].沈陽：東北大學出版社，2000.

[2]王永軍，李景華編著.數字邏輯與數字系統[M].北京：電子工業出版社，2002.

[3]高吉祥，易凡編著.電子技術基礎課程設[M].北京：電子工業出版社，2002.

作者單位

南昌大學共青學院 江西省九江市 332020