家用风扇控制器

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