(家用电风扇课程设计)

课程设计说明课程设计名称：数字电路课程设计课程设计主题：家用电风扇控制逻辑电路设计学校的名字是信息工程学院。专业：通信工程类：学生编号：姓名：分数：老师：张华南9月20日15，11数字电子课程设计2011-2012学年第一学期第2-3周科目家用电风扇控制逻辑电路的设计内容和要求1.实现风速的强、中、弱控制(一键控制，循环)2.实现睡眠风和自然风。正常风的三种风态(一键控制，循环)3.发光二极管显示状态安排1.分配任务、咨询材料、选择方案、领导仪器设备、模拟和绘制印刷电路板：3天2.铅部件、制造和焊接：3天3.调试：2天4.验收：1天学生姓名：吴强毅指导时间：2011年9月5日-2011年9月15日东楼508室任务发布2011年9月5日任务已完成2011年9月14日评价法1.审查 2。回复 3。实际操作 4。其他教师张华南部门主任傅崇芳注：1。这份表格由一个小组和两份复印件组成，一份给课程设计小组的负责人。老师应该带自己的副本，以备将来参考。2.课程设计完成后，连同课程设计总结和学生成绩报告单一并提交学院教务管理部门。摘要家用电器的使用给人们的生活带来了极大的便利。在当今社会，电器种类繁多，功能越来越齐全，人们不仅满足于拥有它们，而且更加注重功能的多样性。为了更好地满足人们对电风扇的需求，我们专门设计了这个电路。本实验利用数字电路的知识来实现家用电风扇控制逻辑电路的设计。设计内容是实现强、中、弱风速转换和实现环流的按钮；一个按钮，实现正常风、睡眠风和自然风的转换，实现循环；不同的发光二极管灯显示风速和风力的状态。家用电风扇的控制逻辑电路分为三个模块：第一个模块是风速风向循环控制电路，用74ls175和74ls08芯片实现三种状态的循环计数，用高低电平实现发光二极管灯的开/关；第二个模块是风种实现电路，用555发生器产生周期为8s的方波，用74ls175形成分频电路形成周期为16s的方波，然后用74ls151芯片选择风种的输出。第三个模块是按钮控制电路，利用按钮脉冲芯片实现风速和风型的选择，并能实现关机功能。本课题基本实现了三个模块的功能，这三个模块有效地连接在一起，实现了家用电风扇控制逻辑电路的整体功能。虽然这次设计的电路相对简单，但成本相对较低，而且经济实用。风型和风型的选择体现了它的人性化。我相信它在市场上有一定的潜力。关键词：电风扇循环控制74ls175发光二极管目录前言1第一章设计内容和要求21.1设计内容21.2设计要求21.3主要参考装置2第二章系统组成和工作原理32.1系统组成32.2系统工作原理3第三章总体电路设计43.1系统设计43.2方案5的修改3.3电路工作原理53.4单元电路设计5第四章模拟性能测试124.1风型和风速选择电路124.2脉冲触发电路12第五章家用电风扇系统的调整145.1调试仪器145.2调试过程145.3结果分析14第六章结论15参考文献16附录一组件列表17附录2总体设计电路图18家用电风扇控制逻辑电路的设计前言家用电器已经变得非常普遍，成为人们生活中不可缺少的物品。在现代，随着社会的发展，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和人性化。作为人们生活中最常见的家用电器，家用电风扇的智能化和人性化设计更为重要。家用电风扇控制逻辑电路的设计就是针对这个问题本次试验设计的家用电风扇控制逻辑电路包括状态锁存电路、脉冲触发电路和气动控制电路。电路中有三个控制开关：第一个开关控制弱、中、强风速，实现状态循环；第二个开关控制风的类型，分为正常风、自然风和睡眠风。在正常风中，电机持续旋转以产生永久风。当风自然时，电机旋转4秒，停止4秒，产生阵风；当在风中睡觉时，马达旋转8秒，停止8秒，产生微风。该开关还可以控制风状态的循环。第三个开关可以停止风扇。本次设计的家用电风扇电路体现了人性化，充分利用了数字电路的知识，使电路更简单、更容易制造。第一章设计内容和要求1.1设计内容根据数字电路的知识，设计了家用电风扇的控制逻辑电路。在电路中可以实现风速和风种的选择，不同的发光二极管可以显示风速和风种的状态。1.2设计要求基本要求：1.实现风速的强、中、弱控制(一键控制，循环):使用“风速”按钮作为控制风速的开关。当风机处于停止状态时，按下按钮可实现强、中、弱风速的变化。2.实现睡眠风、自然风和正常风(一键控制，循环):使用“风种类”按钮作为控制种类的开关。风扇运转时，按下按钮即可实现睡眠风、自然风和正常风的变化。正常风时电机持续转动，产生永久风；当风自然时，电机旋转4秒，停止4秒，产生阵风；当在风中睡觉时，马达旋转8秒，停止8秒，产生微风。3.发光二极管显示状态：五个发光二极管用于指示风扇的风速和风力状态，三个发光二极管用于指示控制输出的状态。提高要求：1.基调。2.定时关机功能(小时)。设计目标：1.根据要求分析和设计所需的电路。2.熟悉电路中使用的每个集成芯片的引脚和功能。3.安装并调试电路，直到电路满足规定的设计要求。4.写一份完整详细的课程设计报告。1.3主要参考设备NE555 74 ls 175 74 ls 151 74 ls 08 74 ls 00第二章系统组成和工作原理2.1系统组成根据家用电风扇的基本要求设计的电路可分为以下三部分：长度状态锁存电路2.触发脉冲电路3.风力种类控制电路2.2系统工作原理当风扇处于停止状态时，当控制“风速”的按钮被按下时，代表三种风速的发光二极管发光以显示不同的风速状态，当控制“风力”的按钮被按下时，代表三种风力的发光二极管发光以显示不同的风力状态。风的种类分为睡眠风、自然风和正常风。正常风是持续的风；自然风是旋转4秒并停止4秒的阵风；睡眠风是一种旋转8秒并停止8秒的微风。数据选择器可以选择风种的输出，然后用555发生器产生方波脉冲，实现自然风和睡眠风的状态。2.2.1状态锁存器电路在这部分中，4D触发器74ls175芯片可用于形成具有“风速”和“风类型”两种状态的锁存电路。然后，两个74ls175芯片的三个状态输出端分别连接三种颜色的发光二极管，芯片的清零端可以用来清零状态。2.2.2触发脉冲电路该器件可以通过常开bu连接到高电平在“风种”的三种选择模式中，风扇在“正常”位置连续运行，在“自然”和“睡眠”位置间歇运行。在该电路中，74LS151可用作“风型”模式控制器，并选择74LS175的三个输出之一。在间歇操作期间，周期性时钟信号被添加到74LS175的CP端子，作为“自然”端子的间歇控制，然后在分频之后被用作“睡眠”模式的控制输入。第三章总体电路设计3.1系统设计所设计的家用电风扇具有控制风速选择和运行模式选择的功能。其系统框图：输出电路风速选择电路风速选择停止风力种子形成电路风种选择电路风的种类选择脉冲信号发生器电路上电复位图3-1电风扇系统框图其运行状态如下：图3-2风扇状态图3.2方案的修改选项1:根据基本要求，设计了一个简单的初步电路：电路中的状态锁存电路由74ls175和74ls08芯片组成，可以实现状态的循环；然后，常开开关J1和J2用于控制风速和风力的状态。开关连接到高电平。当连续按下开关时，可向74ls175芯片提供CP脉冲。74LS151用作“风型”模式控制器，在74LS175的三个输出端与74ls151的地址端连接后，选择其中一种模式。在间歇操作期间，周期性时钟信号被添加到74LS175的CP端子，作为“自然”端子的间歇控制，然后在分频之后被用作“睡眠”模式的控制输入。其中周期性时钟信号可以使用NE555发电机来产生自然风。但是，电路中缺少关机按钮，因此无法清除风扇状态，风速和风的类型之间没有逻辑关系。此外，开关的高低电平控制不稳定。选项2:在方案1的基础上做了一些修改：增加一个常闭开关按钮连接低电平，控制74ls175芯片的清零端，实现关机功能；“与”门和“与非”门用于连接风速和风力类型开关，以改善风速和风力类型之间的逻辑关系。在所有开关后面增加一个电阻，并接地，以确保开关在高电平未升高时处于低电平状态。3.3电路的工作原理1.当电风扇处于静止状态时，所有指示灯都不亮。此时，只有按下“风速”键，风扇才会响应。其初始工作状态为“风速”-弱，“风类型”-正常位置，相应的指示灯亮。2.电风扇启动后，按下“风速”键，循环选择弱、中、强三种状态之一；处于弱风状态时，风型指示灯不亮，处于正常风状态。再次按下“风类型”键，循环选择自然、睡眠和正常三种状态之一。3.在任何运行状态下，按下“停止”键停止电风扇的运行，所有指示灯将熄灭。4.弱、中、强“风速”对应于电风扇从慢到快的旋转。“风种”在正常位置是指电风扇的连续运转；在“自然”位置，这意味着电风扇模拟产生自然风，即它运行4秒钟，并中断4秒钟。在“睡眠”状态下，产生微风，电风扇运转8秒钟，中断8秒钟。3.4单元电路设计3.4.1状态锁存电路三个D触发器可以用来锁存状态，其中“风速”和“风型”有三个工作状态和一个停止状态，需要保存和指示。同时，为了简化电路，采用了具有清零端的4D触发器74ls175，可以用开关来控制清零端，从而实现关断功能。设计原则是当触发器输出1时，工作状态有效，0无效，当三个输出都为0时，表示停止状态。风机风速和风型的简单状态转换如图3-3所示。图3-3风机风速和风型的简单状态转换图根据图3-3的状态转换图，可用状态表(表3-1)、“风速”和“风种”电路都满足状态表3-1表3-1状态表从表中获得的卡诺图从上述表达式获得的存储电路中电风扇的运行状态如表3-2所示。S是电风扇的工作状态(S=0停止，S=1运行)表3-2电风扇的工作状态斯特朗(Q2)中等(Q1)弱(Q0)S0000001101011001根据该表达式，使用两个74LS175芯片以设计状态存储的一些电路在图3-5中示出。(因为风速和风种的状态锁存电路原理相同，所以只给出风速的锁存电路。)图3-5风速状态锁存电路3.4.2脉冲触发电路在锁存电路中，74ls175由四个D触发器组成。为了使它能够改变000-001-010-100-001的状态，需要给它一个特定的脉冲信号。设计电路中使用了三个开关J1、J2和JBOY3乐队，其中J1和J2为常开开关，JBOY3乐队为常闭开关。J1和J2开关是控制两个74ls175芯片的CP端子的脉冲，而JBOY3乐队是控制两个芯片的清零端子。根据电路要求，可以理解J1是控制风速的按钮，J2是控制风种的按钮，JBOY3乐队是停止按钮。家用电风扇电路中控制风速的开关和控制风种的开关有一定的逻辑关系，需要由与门74ls08和与非门74ls00构成。当风速开关J1随风速按下时，风型选择电路只能工作，当开关J2按下时，风型只能改变。如果风扇没有风速，风式电路就不能工作，当按下J2时，风式发光二极管就不亮。在设计中，根据状态锁存电路中风速锁存电路的三种状态来判断