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家用电风扇控制逻辑电路设计电子课程设计报告题目名称：家用电风扇控制逻辑电路设计姓名：邹秀兰专业：通信工程班级学号：08042104同组人：曾令春指导教师：韦芙芽南昌航空大学信息工程学院2010年9月日摘要随着我国经济的发展，居民家中的电器是越来越多，电风扇也成为了我们生活中必不可少的家用电器。以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机械控制，主要控制风速和风向。然而随着电子技术的发展，目前的家用电风扇大多采用电子控制线路取代了原来的机械控制器，是电风扇的功能更强，操作也更简便。使电风扇的使用变得更为人性化。本次课程设计的题目是：家用电风扇逻辑控制电路的设计。由三个按键分别控制风速、风种和开关，并分别用不同颜色的发光二级管来显示风扇工作的状态。附加按键提示音及定时功能。增加这些都是为了提高电风扇的人性化。基本电路是利用四片D触发器74LS175建立起“风速”及“风种”状态锁存电路，并由74LS08、74LS1517、4LS175及74LS00构成“风速”及“风种”的循环。定时部分由555单稳态脉冲电路及74LS192移位寄存器和74LS48译码器构成。经过一系列的分析、准备。由于库房没有大的板子故将定时部分焊在另一块板子上，所以本次课程设计除在美观上有点欠缺外达到了全部的要求。关键字:电风扇、按键、脉冲、循环。目录前言································································4第一章设计内容及要求··············································5第二章系统设计方案选择2.1方案一·····················································62.2方案二·····················································6第三章系统组成及工作原理3.1系统组成···················································73.2工作原理···················································8第四章单元电路设计、参数计算、器件选择4.1状态锁存电路电路············································`94.2触发脉冲电路···············································114.3风种控制电路···············································124.4消抖电路···················································144.5单稳态电路·················································15第五章实验、调试及测试结果与分析································16结论······························································17参考文献··························································18附录一····························································18附录二····························································20附录三····························································22前言科学技术是第一生产力。科技使我们由手工时代进入了现代的电器时代。同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。电子课设是将理论与实践相结合的一个非常重要的环节，是一个能真正能提高学生动手与实践能力的环节。家用电器已经变得极为普遍，成了我国家庭中最为普及的家用电器之一。随着近几年我国经济的快速发展人们的生活水平也逐渐提高了，人们对家用电器的要求也越来越高。人们希望家用电器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活中比不可少的家用电器，电风扇的智能化及人性化的设计就显得尤为重要。家用电风扇控制逻辑电路设计就是针对这一问题而研究设计的。以前的家用的电风扇一个按键只能控制一种风速，而且无法对其风种进行控制，无疑这样的电风扇存在一定的弊端，从而限制了电风扇的进一步普及。通过逻辑电路设计之后的电风扇。只需要三个按键就可以循环控制风速、风种及开关状态。实现了电风扇的人性化。在国内外，家用电风扇的逻辑控制技术已经相当成熟。但是这一点并不能说明我们的这次课设就没意义。因为其中对逻辑电路进行设计分析的思路仍然值得我们去学习和研究。又因为其简单、易做、易设计。对设计材料无特别要求的特点。使得家用电风扇控制逻辑电路设计这一课题广泛运用于电子课设中。第一章设计内容及要求〖基本要求〗1)实现风速的强、中、弱控制(—个按钮控制，循环)：使用一个“风速”按键来循环控制风速的变化。当电风扇出于停止状态时按下该键，风扇启动并出于弱风、正常风状态，风扇启动后，依次按下“风速”键，风速按着“弱——中——强——弱”依次变换。2)实现风种的“睡眠风”、“自然风”、“正常风”三种状态的控制(—个按钮控制，循环)：使用一个“风种”按键来循环控制风种的选择。当风扇处于停止状态时按下该键风扇不能启动，当风扇处于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随着“正常风——睡眠风——自然风——正常风”的状态变化。3）风扇停止状态的实现：使用一个按键来控制风扇的停止。在风扇处于任一工作状态时按下该键风扇停止工作。4)LED显示状态:分别用六个LED灯来显示“风速”和“风种”的三种工作状态。〖提高要求〗1)按键提示音2)定时关机功能(以小时为单位)1正常风电机连续转动，产生持久风；2自然风电机转动4秒，停4秒，产生阵风；3睡眠风电机转动8秒，停8秒，产生轻柔的微风。第二章系统设计方案选择？方案：电风扇控制逻辑电路由四部分组成。1、状态锁存电路；2、触发脉冲电路；3、“风速”、“风种”方式选择电路；4、定时电路；该电路？很好的实现“风速”、“风种”及停止状态的控制，完美的实现了课设的基本要求，也基本上完成了提高要求。因为提高要求是在基本要求达到后设计的，由于时间的问题故存在些瑕疵没能和主电路达到很好的匹配。第三章系统的组成及工作原理3.1系统的组成本系统由脉冲触发电路、状态锁存电路、“风速”、“风种”控制电路及定时电路组成。通过按键开关产生单次脉冲来控制电风扇的工作状态并由六个发光二极管来显示其状态。由拨动开关来控制定时的长短并由数码管来显示电扇停止的剩余时间。1、脉冲触发电路按键K1按下后产生的单次脉冲信号做为“风速”状态锁存电路的触发信号。按键K1、K2及部分门电路74LS00、74LS08构成“风种”状态锁存电路的触发信号。2、状态锁存电路“风速”“风种”状态锁存电路均是由一片有4个D触发器的74LS175构成，每片的三个D触发器的输出端分别接三个状态指示灯，同时每片74LS175的清零端都接停止键K3，利用按键产生的低电平信号将所有状态清零。3、风种控制电路在“风种”的三种工作状态中，在“正常风”状态时，风扇持续转动，而工作在“自然风”和“睡眠风”状态时产生的是间断的风。电路中用74LS151作为风种的控制器，由74LS175的三个输出端选择其中的一种工作方式。间断工作时，在74LS175的CP端加入一个周期时钟信号作为“自然风”的间断控制，二分频后再作为“睡眠风”转台的控制输入。4、定时控制电路该电路是由NE555构成的单稳态电路，及74LS192构成的减数电路以及由74LS48译码器和数码管构成的显示器电路构成的。其中单稳态电路的功能是产生秒脉冲使减数电路实现定时功能，译码器和数码管是用来显示定时剩余时间。5、按键音电路按键音电路是由或门74LS32及蜂鸣器构成。蜂鸣器一端接地，另一端接74LS32的输出端，74LS32的一个输入端接高电平，另一端接拨动开光K1,K2。当按下开关时蜂鸣器导通，发出蜂鸣式的按键音。3.2工作原理电路是通过按按键产生单次脉冲，再通过状态锁存电路处理来控制风扇的工作状态以及六个指示灯来显示电风扇的工作状态。三个按键分别控制不同的功能——风速、风种、停止。操作电扇的原理状态转换图如图3-1。电风扇的操作板面示意图如3-2。图3-1电风扇原理状态转换图图3-2电风扇的操作板面示意图其操作方式和状态指示方式如下：1、电风扇处于停止状态时，所有指示灯不亮；此时只有按“风速”键电扇才会启动。此时风扇的工作状态处于“弱风”和“正常风”状态且相应的指示灯亮。2、电扇一经启动后，按动“风速”键可循环选择弱、中、强中的一种工作状态；同时，按动“风种”键可循环选择正常、自然、睡眠中的一种工作状态。3、电扇在任意工作状态下，按动“停止”键可以使电扇停止工作，所有指示灯不亮。第四章单元电路设计及器件的选择4.1状态锁存电路“风速”“风种”这两个操作各有三种状态和停止一种状态需要保存和指示。因而对于每一种操作都可以采用三个触发器来锁存状态。触发器输出1表示有效，输出0表示无效，当三个都输出0时表示停止。为了简化设计可以采用带有直接清零端的触发器，这样将停止键与清零端直接相连就可以实现停止功能。状态转换图如图4-1圆圈内数字XXX为Q0Q1Q2的输出信号。图中Q0Q1Q2分别表示输出状态。图4-1电扇简化状态转换图由上面状态转换图可得状态转换表如表4-1所示。表4-1状态转换表该表重新画过由状态转换表可得的卡若图如表4-2所示。表4-2的卡若图由上面的状态转换图以及利用卡若图化简可得Q0Q1Q2输出逻辑信号表达式（他们可适用于“风速”及“风种”电路）。由上述表达式可得状态锁存电路中电风扇的工作状态如表4-3所示，其中ST=1时表示风扇处于工作状态，ST=0时表示风扇处于停止状态。表4-3电风扇的工作状态转换表该表重新画过经分析知可选用4D触发器74LS175构成状态锁存电路。状态锁存电路如图4-2所示。图4-2状态锁存电路该图重新用protel画过4.2触发脉冲电路由上面分析可得脉冲触发电路如图4-3所示。图4-3触发脉冲电路该图重新用protel画过电路中分别设置了K1K2K3三个控制键来控制电风扇的工作状态。键K1按下后形成的脉冲信号作为“风速”状态锁存电路的触发信号。键K1K2及部分门电路构成了“风种”状态锁存电路的触发信号CP。电扇停止时ST=0K1=0，故图中与非门U2输出低电平，U3输出也为低电平，因而U4输出的CP信号为低电平。当按下K1键后，K1输出高电平，U2输出低电平，故CP变为高电平，并使D触发器翻转，“风种”功能处于“正常”状态。同时，由于K1键输出上升沿信号，也是“风速”电路的触发器输出处于“弱”状态，风扇开始工作ST=1。电扇启动后U2输出始终为高电平,这样CP信号与K2状态一直相同。这样每次按下K2并释放后，CP信号就会产生一个上升沿使“风速”状态发生变化，在工作过程中CP波形图如图4-4所示。图4-4CP波形图由上面的分析及CP波形图可得CP状态转换表如表4-4所示。表4-4CP状态转换表该表重新画过4.3“风种”三种方式的控制电路风速控制电路如图4-5所示。图4-5风速控制电路在“风种”的三种工作状态中，当风扇工作在“正常”时，风扇为连续运转，工作在“自然”和“睡眠”时，风扇为间歇性运行。电路中采用74LS151（8选1数据选择器）作为“风种”方式控制器，再尤