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文档简介

设计内容与设计要求一 任务与要求:1、 设计并制作一个家用风扇控制器。控制器面板为:按钮三个,分别为风速、风种和停止。LED 指示灯 6 个,指示风速强、中、弱,风种为睡眠、自然和正常。2、 电扇处于停转状态时,所有指示灯不亮,只有按下“风速”键时,才会响应,进入起始工作状态;电扇在任何状态,只要按停止键,则进入停止状态。3、 处于工作状态时,有:初始状态为:风速弱,风种正常;按“风速”键,其状态由“弱、中、强、弱、”循环;按“风种”键,其状态由“正常、睡眠、自然、正常、”循环;风速的强、弱、中对应电扇的转动由慢到快;4、 风种正常:电扇连续运转;自然:电扇模拟自然风,即转 4s,停 4s;睡眠:电扇慢转,产生轻柔的微风,转 8s,停 8s;5、 按照风速与风种的设置输出相应的控制信号;二、设计要求:1、 设计思路清晰,给出整体设计框图;2、 设计各单元电路,给出具体设计思路、电路器件;3、 总电路设计;4、 计算机仿真5、 安装调试电路;6、 写出设计报告;主要设计条件1. 提供直流稳压电源、示波器; 2. 提供 TTL 集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等12目录1 总体设计: .41.1 基本原理: 52 总电路设计 .93 安装调试 103.1 风速 .103.2 风种 .113.3 开机 .123.4 停机 .134 故障分析与电路改进 135 总结 146 设计调试体会 147 参考文献 158 评分表 16131 总体设计:1. 8253 定时/计数器通道 0 定时控制步进速度,通道 2 和 3 定时电机的转停时间,8255 的 PA0 控制步进电机的转停。2. 8255 的 C 口输出控制脉冲,经 74452 电路驱动电路。B 口输出控制 LED 显示风扇当前的状态。1.1基本原理:本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器,所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。除利用了中断资源,还利用了的 555 计数/定时器,LED 指示灯电路等,再加上电机的驱动电路,便构成以风扇电机控制电路。图 1 电扇操作面板在面板上有六个指示灯指示电扇的状态。三个按键分别为选择不同的操作风速、风种、停止。其操作方式和状态指示如下:141电扇处于停转状态时,所有指示灯不亮。此时只有按“风速”键电扇才会响应,其初始工作状态为“风速”弱, “风种”正常位置,且相应的指示灯亮。2电扇一经启动后,再按动“风速”键可循环选择弱、中或强三种状态中的一种状态;同时,按动“风种”键可循环选择正常、自然或睡眠三种状态的某一种状态。3在电扇任意工作状态下,按“停止”键电扇停止工作,所有指示灯熄灭。4 “风速”的弱、中、强对应电扇的转动由慢到快。 “风种”在正常位置是指电扇连续运转;在“自然”位置,是表示电扇模拟产生自然风,即运转 4 秒,间断 4 秒的方式;在“睡眠”位置,是产生轻柔的微风,电扇运转 8 秒,间断 8 秒的方式。风速选择风种选择 停机 风速选择电路风种选择电路图 2 家用电扇控制电路原理框图5 “风速” 、 “风种”这两种操作各有三种工作状态和一种停止状态需要保存和指示,因而对于每种操作都可以采用三个触发器来锁存状态,触发器输出 1 表示工作状态有效,0 表示无效,当三个输出为全 0 则表示停止状态。为了简化设计,可以考虑采用带有直接清零端的触发器,这样将停止键与清零端相连就可以实现停止的功能。6可以利用 D 触发器建立起“风速”及“风种”锁存状态电路,15但这两部分电路的输出信号状态的变化还有赖于各自的触发脉冲。在“风速”部分的电路中,可以利用“风速”按键所产生的脉冲信号作为 D 触发器的触发脉冲。而“风种”部分电路的触发脉冲 CP 则是由“风速” 、 “风种”按键的信号和电扇工作状态信号(设 ST 为电扇工作状态,ST=0 停,ST=1 运转)三者组合而成的。当电扇处于停止状态(ST=0)时,按风种键无效,CP 信号将保持低电平;只有按风速键后,CP 信号才会变成高电平,电扇也同时进入运转状态(ST=1) 。进入运转状态后,CP 信号不再受风速键的控制,而是由风种键所控制。7其中风速键和风种键采用常闭式微动开关,按动一下,产生一个时钟单脉冲。停机键为常开式微动开关,按一下可产生一个低电平脉冲信号,作用于 D 触发器的异步清零端,使异步清零端工作,是所有触发器清零,实现停机功能。由于实验器材的缺少,风种选择功能按钮由一个时钟脉冲代替。8图 3 中的 3 个触发器及门电路构成了风种选择电路,其输出作为数据选择器 74LS151 风种数据选择代码,在 74LS151 的输出端获得所需的风种信号。16图 3 风种选择电路9图 4 中的 3 个触发器及门电路构成了风速选择电路,其输出数据作用于电机来控制电机的转动方式。图 4 风速选择电路1710用 555 计时器设计一个周期为 8 秒的多谐振荡器产生时钟脉冲,通过数据选择器作用于电机来实现自然风的转 4 秒停 4 秒的功能,将时钟信号接到一个由 D 触发器构成的二分频电路上,由于脉冲信号一个周期内只有一个上升沿,所以二分频电路能将输入的脉冲信号的周期放大一倍,再通过数据选择器作用于电机来实现睡眠风转 8 秒停8 秒的功能。11上电复位电路通过在接通电源后的一个很短的时间内对 D 触发器的异步清零端施加一个低电平脉冲使其先清零,然后低电平脉冲消失使电路能正常工作,采用的方法是用一个由 555 定时器组成的单稳态触发器和一个继电器实现,单稳态触发器开始输出一小段低电平,在这段时间内继电器导通低电平作用于 D 触发器的异步清零端使 D 触发器清零,之后高电平来后继电器截止,之后不再导通,使电路能够正常工作,由于这个低电平作用时间很短,所以在实际应用中不会造成影响。182 总电路设计仿真电路图19图 53 安装调试3.1风速风速选择电路性能测试如图 6 所示。按三下风速键指示强风的灯亮,代表当前的风速是强风。110图 63.2风种风种选择电路性能测试如图 15 所示。按一下风种键代表自然的指示灯亮,代表现在的风种是自然风。图 71113.3开机开机状态性能测试(理论是开机后风速为弱,风种为正常)如图 8 所示。图 83.4 停机关机清零状态测试如图 9 所示。在电扇工作时按下关机键,所有指示灯熄灭,电扇处于待机状态。图 91124 故障分析与电路改进在试验的过程中遇到了很多的问题,总的来说可以实现,但是元件还可以更简单更少,74ls74 可以用 74LS175 代 替 。 开 始 时 风速 选 择 同 时 控 制 风 速 和 风 种 开 启 , 此 功 能 未 实 现 。5 总结在课程设计的过程中遇到了很多麻烦,但是最终还是将设计做了出来,试验证明设计可行。1136 设计调试体会通过实验验证,该设计方案是成功的。从一开始做这个设计到做完这个设计,我也经历了从一片空白到理解消化了大部分涉及到的相关的知识,可以说是从中得到了很大的收获。当然此次的成功也离不开老师的指点。不能说这个设计就是最好的,由于缺乏此类的经验,这个设计肯定还存在各种各样的问题,还需老师的指正.经过此次的课程设计,我深深的体会到了电子产品的复杂性以及它的重要性,更认识到了要将此门课程学到精通是一件很困难的事。当今社会,推及相当长一段时间的未来,我们不能否认电子是世界人民生活中不可或缺的东西。作为大三的学生,我们学习电气工程及其自动化这个专业,学习电子更是一种必须,并且还得学精,学满!这样作为 21 世纪的主力军,在这个电子的产业方面才不会让电子没落,而是将电子推向一个又一个的热潮。此外,我还认识到了不仅要将书本上的知识消化干净,还要会将理论联系实际。学习理论不是为了空想,学习理论是为了生活得更方便,更安全,更环保而服务。经历了这几周充实的学习生活,为了完成这个课程设计,我学会了很多。要将这个课程设计做出来,前提就是懂书本上的知识,再就是会查阅资料,将自己的知识体系完善完整。更需

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