毕业设计臭氧发生器电路的设计

四川信息职业技术学院

毕业设计说明书

设计题目: 臭氧发生器电路的设计

专业班级

学号: 1236074

姓名: 周建勇

指导教师: 吴志毅

二〇一四年十月十日

四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书

备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。

摘要 ................................................................... 1

第1章绪论 ............................................................. 2

第2章设计要求与设计思路 ............................................... 3

2.1 设计要求 ............................................................ 3

2.2 设计思路 ............................................................ 3

第3章电路设计 ......................................................... 5

3.1 芯片简介 ............................................................ 5

3.1.1 555定时器的组成及原理 ...................................................................................... 5

3.1.2 构成单稳态触发器 ................................................................................................. 7

3.1.3 构成多谐振荡器 ..................................................................................................... 7

3.1.4 双D 触发器CD4013 ................................................................................................ 8

3.2 单元电路设计、元器件选择和参数计算 .................................. 9

3.2.1 主电路的设计 ......................................................................................................... 9

3.2.2 清新控制电路设计 ............................................................................................... 11

3.2.3 消毒控制电路的设计 ........................................................................................... 12

3.2.4 遥控电路的设计 ................................................................................................... 13

3.2.5 电源电路的设计 ................................................................................................... 15

3.2.6 总体原理图设计 ................................................................................................... 16

第4章臭氧发生器的仿真和调试 .......................................... 18

4.1 仿真软件介绍 ....................................................... 18

4.2 电路性能指标 ....................................................... 18

4.2.1 振荡、功放、升压和放电仿真 ........................................................................... 18

4.2.2 清新电路性能指标验算 ....................................................................................... 19

4.2.3 消毒电路性能指标验算 ....................................................................................... 21

4.2.4 遥控发射与接收电路仿真 ................................................................................... 22

结论 .................................................................. 24

参考文献 ................................................................ 25

附录1 原理图 ........................................................... 26

附录2 元器件明细表 ..................................................... 27

摘要

臭氧发生器是一种利用臭氧进行空气净化处理和用品杀菌消毒的器件，它广泛使用各企事业单位如银行、信用社、学校、幼儿园、宾馆、剧场及公共车辆等公共场所，高档食品、饮料、药剂生产车间，医院、手术室，大中型家禽养殖场等。此设计的课题就是“臭氧发生器电路的设计”，是利用555定时器为核心器件来组成一个臭氧发生器，它可以进行空气清新和消毒处理。

对于臭氧发生器中，关键是空气清新和消毒处理时间的控制。因为低浓度的臭氧可消毒，但超标的臭氧则是个无形杀手! 它会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退，更重要的是它还会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿，所以，在本次设计中就充分的利用555定时器稳态触发的功能，使它电路结构简单，而且速度快。

通过这次设计可以了解如何应用555定时器、双D 触发器及其他一些器件组成臭氧发生器。

关键词 555定时器；双D 触发器；集成电源电路

第1章绪论

我国臭氧技术起步较晚，上世纪七十年代中期才开始进行研究及开发应用，并在八十年代能生产出单机产量为1kg/h的工频臭氧发生器。虽然当时的条件比较艰苦，工业基础也相对落后，但这是我国在研制大型臭氧设备方面发展比较快的一个历史时期。在其后的十多年中，随着我国在瓶装水及桶装水生产中强制使用臭氧消毒政策的出台，以及一些家用臭氧空气消毒产品的推广应用，对整个臭氧行业的发展起到了巨大的推动作用，一些生产臭氧发生器及相关产品的企业如雨后春笋般的出现，中小型臭氧发生器及空气消毒产品在技术和性能上也日趋完善。尽管这段时期臭氧及应用被越来越多的人所认识和了解，应用领域不断拓展，但是，国产大型臭氧发生器在技术上却没有明显的进步，还是以工频放电为主，尤其在单机产量上没有突破，直至目前，仍没有1kg/h以上的工频臭氧发生器在实际运行当中，这与我国工业目前对大型臭氧设备的巨大需求甚不相符。国产大型工频臭氧发生器所存在的问题，经分析如下：

1. 工频放电，效率低、耗电大；

2. 臭氧浓度低、气体流量大；

3. 放电介质易损坏，维护周期短；

4. 产品规格小，设备体积大；

5. 自动化程度低。

本次的设计主要是针对它的体积和自动化的程度进行设计。它可以实现室内有人时能每隔30分钟进行5分钟清新；室内无人连续工作1小时进行空气消毒；还实现遥控，方便了人们的生活。在本设计中，每一部分都用555定时器来实现，所以大大的减小了它的体积。

第2章设计要求与设计思路

2.1 设计要求

1. 设计一个臭氧发生器电路；

2. 室内有人时能进行空气清新，其每隔30分钟工作5分钟；

3. 室内无人进行空气消毒，连续工作1小时。

2.2 设计思路

1. 根据设计的需要，选择555定时器作为该电路的核心器件；

2. 主电路由振荡频率f=25kHz左右的振荡电路，功率放大电路和升压变压器组成；

3. 用555定时器构成空气“清新”、“消毒”时间的控制电路；

4. 用555定时器和双D 触发器构成遥控发送、接收电路；

5. 用集成块CW7812和桥式整流、变压器构成电源电路，提供220V 的交流电压；

6. 本设计电路的总原理框图如图2-1所示；

7. 想要产生臭氧我们只要电路输出一个高频脉冲电压，将这一高频脉冲电压加至臭氧发生器的电极后，它的周围就会产生臭氧。在经过555定时来实现“清新”、“消毒”时间的控制。

图2-1 设计总原理框图

本设计主要由振荡电路、功率放大电路来控制放电器件的工作；由“清新”控制电

路来实现室内无人时每隔30分钟工作5分钟的功能；由“消毒”控制电路来实现室内无人连续1小时的消毒处理功能；由遥控发射和接收电路来实现遥控功能。

第3章电路设计

3.1 芯片简介

3.1.1 555定时器的组成及原理

在这次的整个设计中，单元电路均以555定时器为中心来完成各自的功能。对于555定时器，我们并不陌生，它具有定时精度高、温度漂移小、速度快、可直接与数字电路相连、结构简单、功能多、驱动电流较大等优点。

555定时器的组成及原理

555定时器内部结构如图3-1(b)所示，它主要由以下部分组成。

a) 外引脚排列 b) 内部电路

图3-1 555定时器

1. 电阻分压器：由3个电阻值均为5K 的电阻组成。

22．电压比较器：由C 1和C 2组成，当控制输入端悬空时，C 1和C 2的基准电压分别是V CC 3

1和V CC 。 3

3. 基本RS 触发器：由两个与非门G 1和 G2构成，对两个比较器输出的电压进行控制。

4. 放电三极管VT ：VT 是集电极开路的三极管，VT 的集电集作为定时器引出端D 。

5. 缓冲器：由G 3和G 4构成，以提高电路和负载能力。

引脚功能：

555定时器为双列直插式引脚封装，引脚排列如图3-1(a)所示。各引脚的功能为：

1脚接地；2脚是低电平触发输入端；3脚是输出端；4脚是复位端；5脚是电压控制端；6脚是高电平触发输入端；7脚是放电端；8脚是电源端。工作原理：

R 是复位端，当R ＝0时，定时器输出OUT 为0。当R ＝1时，定时器器有以下几种功能。

1. 当高电平触发输入端TH 〉21V CC ，同时低电平触发输入端TR 〉V CC 时，比较器C 133

输出低电平；C 1输出低电平将基本RS 触发器置为0，即Q ＝0，使定时器的输出OUT 为0，同时放电管VT 导通。

122. 当高电平触发输入端TH 〈V CC ，同时低电平触发输入端TR 〈V CC 时，比较器C 233

输出为低电平；C 2输出的低电平将基本RS 触发器置为1，即Q ＝1，使得定时器的输出OUT 为1，同时放电管VT 截止。

3. 当高电平触发输入端TH 〈21V CC ，同时低电平触发输入端TR 〉V CC 时，定时器的33

输出OUT 和放电管VT 状态保持不变。

由以上分析，同时得出555定时器的功能表见表3-1。

表3-1 555定时器的功能

3.1.2 构成单稳态触发器将低电平触发端TR 作为触发信号Ui 的输入端，将高电平触发端TH 和放电端输出端D 连在一起，并与定时元件R 、C 相连接，可以组成单稳态触发器，电路如图3-2(a)所示。

a) 电路 b) 工作波形

图3-2 555定时器组成的单稳态触发器

其工作原理如下：

1接通电源后，当触发脉冲Ui 下降沿到来时，由于TR 〈Vcc ，而TH =U c =0，从3

555定时器的能功表可知，输出端OUT 为1，电路进入暂稳态，此时放电管VT 截止。由

2于截止，V cc 则通过R 对C 充电，当TH ＝Uc ≥Vcc 时，输出端OUT 为0，电路自动返3

回稳态，此时放电管VT 导通。电路返回稳态后，C 通过导通的放电管VT ，让电路迅速恢复到初始状态。电路工作波形如图3-2(b)所示。

此电路输出脉冲宽度Tw ≈1. 1RC ，且要求输入触发脉冲宽度要小于Tw ，并且必须等电路恢复后方可再次触发，所以为不可重复触发电路。

3.1.3 构成多谐振荡器

用555定时器组成多谐振荡器电路如图3-3(a)所示。R 1、R 2的C 为外接定时元件，高、低电平触发输入端相连并连到定时电容C 上，R 1的R 2的接点与放电端相连，电压控制不用，通常外接0.01u F 电容。

12Vcc 通过R 1、接通电源后，R 2对Uc 上升。开始时Uc 〈Vcc ，即高电平触发端TH 〈Vcc ，33

1低电平触发端TR 〈Vcc ，定时器，Q ＝1，Q ＝0，放电管载止。 3

22随后Uc 越充越高，当Uc ≥Vcc ，时高电平触发端TH 〉Vcc ，低电平触发端33

1TR 〉Vcc ，定时器复位，Q ＝0，Q ＝1，放电管饱和导通，C 通过R 2经VT 放电，Uc 下3

降。

a) 电路 b) 工作波形

图3-3 555定时器构成的多谐振荡器

112当Uc ≤Vcc 时，又回到高电平触发端TH 〈Vcc ，低电平触发端TR 〈Vcc ，定时器333

又置位，Q ＝1，Q ＝0，放电管载止，C 停止放电而重新充电。如此反复，形成如图3-3(b)所示。

可以计算多谐振荡器周期T 为

T =t w 1+t W 2≈0. 7(R 1+R 2) C +0. 7R 2C ≈0. 7(R 1+2R 2) C (3-1)

3.1.4 双D 触发器CD4013

CD4013是CMOS 双D 触发器, 内部集成两个性能相同，引脚独立（电源共用）的D 触发器。采用14引脚双列直插塑料封装。它的使用相当灵活方便且易掌。

CD4013的基本工作方式

CD4013的管脚排列如图3-4双D 触发器引脚排列。

内部有两个完全相同的D 触发器。图中，D 为数据输入端，CP 为时钟脉冲输入端。Q 的Q 一对互补的输出端，S 为置位端。R 为复位端，V DD 的V CC 分别为电源正负端。

图3-4 双D 触发器引脚排列

CD4013的功能如表1所示，由表可知，当R ＝S ＝0时。在CP 上升沿作用下，Q 端状态与D 端相同，即Q n+1＝D ，也就是将D 端数据置入触以器。当R ＝0、S ＝0时，Q ＝1；当R ＝1、S ＝0时，Q ＝0，称为直接置1的置0，无需CP 的D 的配合。一般情况下不允许同时在R 、S 两端加上高电平，因为此时触发器的两个输出端为高电平，是不正常的工作状态。CD4013的功能见表3-5。

表3-5 CD4013的功能表

3.2 单元电路设计、元器件选择和参数计算

3.2.1 主电路的设计

本设计中振荡、功放、升压和放电部分选择了两个方案，如图所示。

方案一：图3-6是变压器反馈式压控振荡器。晶体管T 4既是振荡管又是功放管。变压器要有2个绕组，一个侧L1（10匝）接于基电极，二次侧L2（3000匝）接负载R 4（接臭氧发生片），即放电器件要注意同名端，若接错则不能起振。振荡频率通过R 4调节。

图3-6 振荡和功率放大电路

方案二：对于图3-7(a)为电路图，图3-7(b)为其工作波形图。选用NE555组成多谐振荡器

a) 振荡和功率放大电路 b) 工作波形图

图3-7 555定时器构成的多谐振荡器

振荡频率为：

f =1. 44 (3-2) (R 5+2R 7) C 5

首先肯定C 5=2nF ，取振荡频率f =25kHz ，若R 5取3KΩ，则可计算R 7=12.9KΩ，选取标称值为13KΩ的电阻。但是图3-6构成的振荡和功率放大电路比较繁琐，故此处选用3-7(a)所示的用555定时器构成的电路。二极管D 选用1N4007。其余元件参数为：

C 3=0.01uF ，R 6=300Ω。

3.2.2 清新控制电路设计

“清新”控制电路根据要求采用占空比1∶7的多谐振荡器，即5min 输出高电平，30min 输出低电平，交错循环。可以采用多种方法实现。这里采用555定时器和电阻R 1、R 2以及二极管D 3、D 4构成的占空比可调的多谐振荡电路，如图3-8(a)、(b)“清新”控制电路及工作波形波形图。

a) “清新”控制电路 b) 工作波形

图3-8 555定时器构成的多谐振荡器

刚通电时，由于C 1上的电压不能跃变，即2脚起始为低电平，555定时器置位，3脚呈高电平。晶体管T2饱和导通，断电器K2线圈通电，其动合触点闭合，可以接通高频振荡器和功放电源，电路工作，生成臭氧。以后通过R 1、D 4对C 1充电，充电时间为：

t 充=0. 70RC 1=5⨯60S =300S （3-3）

若先确定C 1为1000uF ，则

R 1=300=428. 6K Ω 0. 70⨯1000⨯10-6

取标称值为430KΩ的电阻。

2当C 1上的电压充到阙值电平VCC 时，555定时器复位，3脚转呈低电平，三极管3

T2截止，K2线圈失电，动合触点复位断开，停止发出臭氧。在3脚为低电平后，C 1通过D 3、R 2及555定时器内部的放电管放电。

放电时间为：

S （3-4）错误！未找到引用源。t 放=0. 70R 2C 1=30⨯60S =1800

前面已确定C 1为1000uF ，则

R 2=1800=2571. 4K Ω -60. 70⨯1000⨯10

取标称值为2.7M Ω的电阻。另外，R 3为基极限流电阻，D 3并联在K 2线圈两端，可以在三极管T2关断时，形成续流通路，避免晶体管上出现高电压造成击穿，起到保护作用。K 2为继电器。当555定时器输出高电平时K 2线圈闭合，继电器导通。从而把12V 输入到功放电路。

3.2.3 消毒控制电路的设计

“消毒”控制电路为单稳延时电路，采用555定时器组成单稳态电路是比较方便的，见图3-9(a)，图3-9(b)为其波形。

a) “消毒”控制电路 b) 工作波形

图3-9 555定时器组成的单稳态触发器

单稳态电路的暂态过程为1h ，当V CC 接通时电C 4开始充电，555定时器的2脚要求低电平触发，3脚输出高电平即晶体管2N930饱和导通，断电器KA 线圈通电，其动合触点闭合，可以接通高频振荡器和功放电源，电路工作，生成臭氧。1h 后C 4充电到2Vcc 。3

555定时器3脚输出低电平三极管T1截止，K2线圈失电，动合触点复位断开，停止发出臭氧。在这一过程中C 1通过R 2进行充电，下次在让它工作时按下S4把C 4剩的电放掉。

因此，单稳态的暂态时间为：

t =1. 1R 8C 4=3600S （3-5）

由于延时时间比较长，C 4取值比较大，取C 4=2000uF ，则错误！未找到引用源。R 8=3600=1. 636M Ω （3-6） -61. 1⨯2000⨯10

选用标称值为1.6M Ω的电阻，C 6选用10nF ，R 14取300Ω，D 2选用IN4007。

3.2.4 遥控电路的设计

遥控电路对设计要求不高，即可用现有的电路和环节稍加改造即可。图3-10所示的电路为发射器。以555定时器为核心，组成多谐振荡器，按下按钮S2，从U9的脚输出的脉冲电平驱动红外发光二极管VT 发出红外脉冲信号。对于接收电路，这里提供两种方案。

图3-10 遥控发送电路

方案一：图3-11遥控接收电路，图3-12为其工作波形。当接收到红外线时，555定时器3脚输出高电平，其脉冲与照射时间相等，红外线发光管VT 闪亮一下，表示开关已接收到遥控指令，此正脉冲直接加到双D 触发器U6的计数端CP 此正脉冲直接加到双D 触发器U6的计数端CP 端，它对脉冲上升沿有效，所以U6输出端Q 状态翻转一次，设初值时Q 端即第1脚原先为低电平，现突变为高电平，T3导通，继电器K3吸合，被控电器通电工作。

需要关机时，只要再照射一下VL ，U3的脚又输出一个方波正脉冲，U6又翻转一次，Q 端输出低电平，T3截止，K 释放，被控电器断电停止工作。R 16、C 11组成上电自清零电

路，电路初次通电时，因C 11两端电压不能突变，U6的1RST 端为高电平，故电

图3-11 遥控接收电路

图3-12 遥控接收波形

路自复位，1Q 端输出低电平，从而保证被控电器不会因为电网停电后突然又来电而自动重开机。

元件的选择：U6选用CD4013型双D 触发器CMOS 数字集成电路。

T3选用2N930型硅NPN 小功率晶体管，要求β≥300。

R 10和R 15用来调节光控灵敏度，可用WS 型有机实体微调电位器；其它R 选用1/8W 碳膜电阻器。

方案二：图3-13，光线接收电路由时基电路A1与光敏晶体管VL 等组成。A1接成施密特触发器，在本电路里主要起整形作用，调整电位器RP 使VL 无光照射时，A1的6、

22两脚电平大于V DD ，所以A1处于复位状态，3脚输出低电平。当用光照射一下VL 时，3

1在照射瞬间2脚电平降至V DD 以下，A1置位，3脚输出高电平，经二极管VD1加到A23

的CP 端进行计数。

A2为十进制计数器/脉冲分配器，现将A2的奇数输出端Q1、Q3、Q5、Q7、Q9通过二极管VD2～VD6连接到电阻R 3的左端，在5个奇数输出端中只要有任意一个输出端输出高电平时，此高电平经过R 3加到V 的基极使其导通，继电器K 便得电吸合，其常开触点闭合，可接通臭氧发生器的电源使其工作。A2的偶数输出端Q2、Q4、Q6、Q8均悬空不接。C 4、R 2构成开关的上电复位电路，刚通电时，A2的R 端获得正脉冲，计数器A2复位，Q 0输出高电平，其他输出端均为低电平，所以平时V 截止，继电器K3释放，臭氧发生器不工作。

图3-13 遥控接收电路

当光每照一下VL 时，A1的3脚就通过VD1向A2的CP 端输入一个计数脉冲，使A2进行计数，A2的十个输出端Q0-Q9就依次轮流输出高电平。由上面的分析可知，如果反复照射VL ，A2的偶数输出端组于奇数输出端组就轮流出现高电平和低电平。当奇数输出端组有一个出现高电平时，继电器K 吸合，臭氧发生器通电工作；当偶数输出端组有一个出现高电平时，T3截止，继电器K3释放，臭氧发生器停止工作。但是这一方案的电路较为复杂，元器件使用较多，所以选用方案一。

3.2.5 电源电路的设计

电路对电源的要求不高，如图3-14。

采用20W ～25W 变压器，将220V 交流电变成12V ，经桥式整流、电容滤波，在经过

三端稳压器W7812稳压，输出12V 直流电压。如图3-13，W7812最大输出电流为2A ，已经足够给电容供电了。其中D7-D10选用1N4007型硅整流二极管。

图3-14 电源电路

3.2.6 总体原理图设计

在单元电路设计的基础上，进行各种方案的比较，将选中的单元电路有机组合，绘出总原理图。本设计原理图如附录所示。

整机工作原理：

当电源（220V 的家用电）接通时，打下S1电路总开关，经过桥式（D 7－D 10）整流滤波，在经过三端稳器稳压之后供给遥控接收电路+12V的直流电此时电源指示灯亮，我们称它遥控接收为待机状态。

遥控电路，当你按下S2时555定时器给红外发光管一个高电平，红外线VT 闪烁一次，由于遥控接收电路处于待机状态，当然VL 接收到红外线光时，U5开始工作通过3脚发一个脉冲给U6（双D 触发器）的CP 端，正脉冲直接加到双D 触发器U6的计数端CP 端，它对脉冲上升沿有效，所以U6输出端Q 状态翻转一次，设初值时Q 端即第1脚原先为低电平，现突变为高电平，T3导通，继电器K3吸合，被控电器通电工作。

需要关机时，只要再照射一下VL ，U5的脚又输出一个方波正脉冲，U6又翻转一次，Q 端输出低电平，T3截止，K 释放，被控电器断电停止工作。R 16、C 11组成上电自清零电路，电路初次通电时，因C 11两端电压不能突变，U6的1RST 端为高电平，故电路自复位，1Q 端输出低电平，从而保证被控电器不会因为电网停电后突然又来电而自动重开机。K3继电器工作时，主电路才能保持工常工作。

当S3关开打到A 端时，清新电路开始工作，C 1开始充放电。充电时间5min ，时555

定时器3脚输出高电平，继电器开始工作使主电路电流送到功放的谐振电路从而产生臭氧，放电时间30min 使555定时器3脚输出端为低电平，继电器停止工作，从而功放和放电端停止工作，不产臭氧（清新电路主要是由C 1的充放电时来实现的）。

当S3打到B 端时，消毒电路开始工作，C 4开始充电，555定时器3脚输出高电平，继电器K1工作，充电时间1小时即K1要闭合一小时，功放电路开始工作产生臭氧。充

到Vcc 时555定时器3脚输出低电平，K1继电器不工作，功放电路不产生臭氧。消毒3

电路在次工作时在先按下S4放掉C 4内的电流，在次消毒一小时。

第4章臭氧发生器的仿真和调试

4.1 仿真软件介绍

本次仿真用的是Multisim 仿真软件。

Multisim 是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics 简称IIT 公司) 推出的以Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。可以使用Multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。

Multisim 提炼了SPICE 仿真的复杂内容，这样无需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim 和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

Multisim 发展简介

Multisim 发展经历了加拿大EWB （Electrical Workbench ）、EWB4.0、EWB5.0、EWB6.0、Multisim 2001、Multisim 7、Multisim 8、Multisim 9、Multisim 10等阶段。目前在各高校教学中普遍使用Multisim2001，网上最为普遍的是Multisim 9，NI 于2007年08月26日发行NI 系列电子电路设计软件，NI Multisim v 10作为其中一个组成部分包含于其中。

4.2 电路性能指标

4.2.1 振荡、功放、升压和放电仿真

如图4-1、4-2是振荡、功放、升压和放电电路的仿真电路和其工作波形，由555定时器构成的多谐振电路，由f =

1. 44

＝25kHz ，555定时器3脚输出25kHz 的

(R 5+2R 7) C 5

频率并送入升压器T1的低端。将12V 送到T1的高端，在通过T1的输出端最后加到负载R 4。本电路主要是产生一个25kHz ，4.7kV 高频高压电流来触使臭氧片产生臭氧。

图4-1 振荡、功放、升压和放电电路

图4-2 工作波形

4.2.2 清新电路性能指标验算

图4-2(a)、(b)是清新电路的仿真和其工作波形。这了仿真方便清晰将实际仿真参数改小了，但其占空比1/7没有变。如波形所示“清新”电路中C 1取250nF 的普通电容，R 1取阻值为430KΩ的碳膜电阻，R 2取阻值为2.7M Ω的碳膜电阻。由公式计算出电容的充电时间为：

错误！未找到引用源。t 充=0. 70R 1C 1=0. 70⨯430⨯103⨯250⨯10-9=75mS

(4-1)

图4-3 清新电路仿真原理图

图4-4 清新电路工作波形

图4-3、4-4是清新电路的仿真和其工作波形。这了仿真方便清晰将实际仿真参数改小了，但其占空比1/7没有变。如波形所示“清新”电路中C 1取250nF 的普通电容，

R 1取阻值为430KΩ的碳膜电阻，R 2取阻值为2.7M Ω的碳膜电阻，由公式计算出电容的充电时间为：

错误！未找到引用源。t 充=0. 70R 1C 1=0. 70⨯430⨯103⨯250⨯10-9=75mS

(4-1)

由公式计算出电容的放电时间为：

错误！未找到引用源。t 放=0. 70R 2C 1=0. 70⨯2. 7⨯106⨯1000⨯10-9=450mS

(4-2)

经验算电容C 1取250uF 的普通电容，R 1取阻值为430KΩ的碳膜电阻，R 2取阻值为2.7M Ω的碳膜电阻。

4.2.3 消毒电路性能指标验算

图4-5 消毒电路仿真

如图4-5所示为消毒电路。

消毒电路中C 4取20uF 的普通电容，R 8取阻值为10K Ω的的碳膜电阻，由公式计算出单稳态维持时间为：

t =1. 1R 8C 4=1. 1⨯10⨯103⨯20⨯10-6=220mS (4-3)

经验算电容C 1取20uF 的普通电容，R 2取阻值为10K Ω的的碳膜电阻。

下图4-6为其波形图。当J1闭合时，也是消毒开始，C 4开始充电，555定时器3脚出高电平，直到C 4充到

VCC 时也是8V 时，555定时器3脚输出低电平。只要J1不断3

开555定时器3脚输一直出低电平。C 4充到8V 时时间为t 。如果想重新开始工作1小时

则按下J3开关，C 4开始又充电，55定时器3脚出高电平，直到C 4充到VCC 时也是8V

时，555定时器3脚输出低电平。继电器的闭合由555定时器3的高低电平控制的，高电平导通，低电平闭合。

图4-6 消毒电路的工作波形

4.2.4 遥控发射与接收电路仿真

图4-7 遥控发射与接收电路仿真

如图4-7、4-8为遥控发射接收电路和其工作波形，本电路主要由两个555定时器构成的多谐振荡器，双D 触发器，光效应管组成。工作原理：当电路接通时，按下遥控开关J1红外线灯闪一下，遥控接收接收到红外线光而接收电路的555定时器开始工作

而产生一个脉冲信号，脉冲信号被送到双D 触发器的CP 端及CP ＝1时，触发器开始工作，双D 触发器的D 端翻转一次，从而使触发器的输出端Q 为高电平（如果CP 端不加入其它信号则Q 一直保持高电平）通过PNP 管又使断电器工作（断电器工作及给主电路供电）。在按下Key 时双D 触发器在翻一次，使Q 端输出低电平，断电器停止工作。下图为其波形图：

图4-8 遥控接收发射器的工作波形

结论

这次设计的课题是“臭氧发生器的设计”。臭氧发生器是生活中进行消毒，清新等处理的常用器件，本次设计是利用555定时器为核心器件来组成的臭氧发生器，555组成的电路主要有三大类，单稳态多谐振、多谐振、施密特。本次设计中应用到了，多谐振器和单稳态电路。其中用双D 触发器的多谐振构成遥控电路。它可以对有人的房间进行每30分钟连续5小时的空气清新处理，可以对无人的房间进行连续1小时的空气消毒处理，并带有电网停电后不会自动重开机的遥控系统。

555定时器是目前应用十分广泛的模拟-数字混合式集成电路。这次设计主要考核我们对555定时器的了解情况，并对仿真软件有了新的认识，它的各个管脚的功能和它的两种触发状态的应用。目的是提高我们的动手能力、设计能力和分析问题、解决问题的能力。

通过这次设计，学到了很多，学习是无止境的面对一个不懂的问题要积极的去收集资料，无论是上网还是去图书馆，找老师，总之自己都要下功夫。对以前所学专业知识不足之处有了更深的掌握，了解了如何应用555定时器，及其他一些器件组成臭氧发生器，并让我了解和掌握555定时器应用设计的基本方法、设计思路、设计步骤以及调试运行等全过程，达到理论联系实际，学以致用的目的，为以后在工作中的工程设计奠定了良好的基础。

参考文献

[1] 马建国. 电子系统设计. 北京:高等教育出版社，2002

[2] 高吉祥. 电子技术基础实验与课题设计. 北京:电子工业出版社.1999

[3] 清源计算机工作室.Protel 99 SE 原理图与PCB 及仿真. 北京:机械工业出版社，2006 [4] 郑应光. 模拟电子线路(一). 南京:东南大学出版社，2000 [5] 邱寄帆. 数字电子技术. 北京:人民邮电出版社，1998 [6] 郑应光. 模拟电子线路(二). 南京:东南大学出版社，2003

[7] 陈有卿.555时基集成电路原理与应用. 北京:机械工业出版社，1995 [8] 刘午平. 数字电子技术从入门到精通. 北京:国防工业出版社，2004 [9] 何书森. 实用数字电路原理与设计速成. 福建:福建科学技术出版社，2006 [10] 肖景. 数字集成电路应用精粹. 北京:人民邮电出版社，2007 [11] 黄继昌. 数字集成电路应用300例. 北京:人民邮电出版社， 2008 [12] 杨颂华. 数字电子技术基础. 西安:西安电子科技大学出版社，1999 [13] 肖景和.555集成电路邮电出版. 北京:电子工业出版社，2002

附录1 原理图

附录2 元器件明细表

第 27 页共 28 页

第 28 页共 28 页

四川信息职业技术学院毕业设计（论文）评语