电风扇控制数字电路课程设计报告

1、二_ T-一二 1制数字电路.-nmnnlH-lsiu三 BSHWnsu-u HUHRB Bun Hnunrn gplE一 Inuq=rmaiHsi HBHHnanRW HHnuHnfiBU程设计报告公司标准化编码QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N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

2、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

3、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。2010年9月 日目录刖. 口4第一章 设计内容及要求5第二章系统设计方案选择方案6方案6第三章系统组成及工作原理系统组成7工作原理8第四章单元电路设计、参数计算、器件选择状态锁存电路电路'9触发脉冲电路11风种控制电路12消抖电路14单稳态电路15第五章 实验、调试及测试结果与分析16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

4、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

5、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。乂因为其简单、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。第二章系统设计方案选择方案：电风扇控制逻辑电路

6、由四部分组成。1、状态锁存电路；2、触发脉冲羸1章设计内容及要求3、“风速”、“风种”方式选择电路；4、定时电路;K楣瀛奇访实现“风速”、“风种”及停止状态的控制，完美的实现了 课切:索幽读奥虬岫、遇翱灯捻眸跺净际岫海要求是在基本要求达到 后设出加知所蹲洞簸魅播嶙娜拗视俘的潞送地战翊时1晚作状态时按 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“弱一一中一一强一一弱”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（一个按钮 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

7、于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随着 “正常风一一睡眠风一一自然风一一正常风”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。K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唾眠风 电机转动8秒，停8秒，产生轻柔的微风。第三章系统的组成及工作原理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

8、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KI、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，

9、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E555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 74

10、LS32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。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 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 功能一一风速、风种、停止。操作电扇的原理状态转换图如图3-1 o电风扇的操作板面示意图如3-2o强中 弱L1 口 L2 | L3 二睡眠自然正常L4| L5 二 L6|风速风种停止图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: 晨电风扇处于停止状态时，所有指示灯不凫；此时只有按“风速”键电扇才会 启动。此时风扇的工作

11、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

12、转换图如图4-1圆圈内数字XXX为QO QI Q2的输出信号。图中 QO QI Q2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QinQ黑小1媪001010010100100001nn*ln+1由状态转换表可得“2、牛、的卡若图如表4-2所示。Q厂的卡诺图由上面的状态转换图以及利用卡若图化简可得QO QI Q2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二1时表示风扇处于工作状态，ST二0时表示风扇处于停止状态。表4-3电风扇的工作状

13、态转换表该表重新画过强心中a弱心ST000000100101011010001101111011111经分析知可选用4D触发器74LS175构成状态锁存电路。状态锁存电路图4-2状态锁存电路该图重新用protel画过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。表4-4 CP状态转换表 该表重新画过勺&STCP00000010010101101000101I11011111“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74LS

14、151 （8选1数据选择器）作为“风种”方式控制器，再尤由74LS175的三个输出 端选中其中的一种工作方式。间断工作时，电路中用了一个8秒计时周期的时 钟信号作为“自然”方式的间断控制，二分频后再作为“睡眠”方式的控制输 入，三种工作方式的波形图如图4-6所示。正常自然 rLTLTLrLrLrL睡眠 I|_|_II I16s图4-6三种工作方式的波形图电路图中的D2端接的是8秒脉冲，课设过程中秒脉冲有函数信号源提供。定时电路定时部分的电路如图4-7所示。定时部分是有555芯片产生秒脉冲来控制 74LS192数字减数器使其实现定时功能。可以对74LS192的9、10、1、15管脚 进行置数来控

15、制定时的时间如给四管脚置初始值为1001定时的时间为9秒。之 后通过74LS48译码器及一个共阴数码来显示定时的时间及风扇运行剩余的时 间。图4-7定时部分电路该图重新用protel画过按键音电路为了使电风扇在按键的同时有按键音，在设计中加入了该电路，由蜂 鸣器及或门74LS32构成，使家用电风扇变得更为人性化。其电路图如4-8所 示。补充说明按键时什么信号使得蜂鸣器响第五章实验、调试及测试结果与分析实验过程及调试在选好课程设计的题目后，和同组人一起去查资料然后分析讨论，最终确 定了实验电路。有了实验电路后列写元件清单然后申请元件之后根据电路图及 电路板的大小对整体进行了布局。之后进行焊接在两

16、个人的配合之下顺利的将 电路焊好，紧接着接上电源进行验证但结果让人伤心，什么现象都没有。我们 只好耐着性子对着电路图检查所焊的电路板看是否焊接时除了错误，在两人的 认真检查下发现是忘了联凡根比降短的线，还有就是B键的焊接没有注意到只 有对角才能起到开关的作用。将焊接中存在的问题都改正后再拿去验证发现基 本要求完美的达到按键音也达到了要求，现在只剩下提高要求中的定时部分， 我们通过查资料以及向老师和同学请教终于确定了电路图，我们照着电路图将 定时部分电路焊好，和基本模块一起拿去测试，发现达到了定时的要求。但由 于时间的问题定时部分任存在点问题，定时部分未设置总的开关以至于定时部 分会一直循环。测

17、试结果及分析总的来说这次课设是成功的，完成了基本要求即对电风扇的“风速”和 “风种”的智能的控制以及停止功能的实现，也达到了提高要求，其中按键音 完成的很好由于时间的紧迫性定时部分未能和总的模块达到很好的衔接。第六章收获与体会改为结论这是我们笫二次进行此类的课程设计，也是一次比较系统的对电路的整体 设计，是一次很好的将我们所学的理论运用到实践中的机会。整个过程包括了 查资料、对各种资料的分析、对电路的设计、焊接、调试等。期间考验了我们 的耐性、与同组人的而配合能力、发现问题及解决问题的能力。所以这次课设 不仅仅提升了我们的专业水平同时也提高了我们各方面的综合能力。虽然学我 们这专业挺难的但既然

18、学了也坚持到了现在以后更应该坚持。这次课设使我对 以后的学习更有信心和兴趣了。结论：要针对课题来写。主要写课题设计最后实现了哪些功能，还存在哪些问 题有待解决。课题设计过程的经验，电路调试的经验等。不能写通告课程设计学到什么，培养了什么之类的内容。科技论文不能出现你、我、他之类的人称代词。段落之间，章节之间不要出现大片的空白！参考文献注意排版！附录一、二去掉！你们两报告的重复率非常高，其中一个得认真改一改!参考文献注意排版！1.永甫.新编555集成电路应用800例.成都电子科技大学出版社.1992 2.陈有卿，叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.2007 3.赵珂，彭嵩.脉冲与数字电路实验指导书.南昌航空大学信息工程学院实验 实践中心.20104 .王毓银.数字电路逻辑设计.高等教育出版社.20055 .郁汉琪.数字电子技术实验及课题设计.北京：高等教育出版社，6 .阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，陈永甫.新编555集成电路应用800例.成都电子科技大学出版社.19922 .陈有卿，叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.20073 .赵珂，彭嵩.脉冲与数字电路实验指导书.南昌航空大学信息工程学院实验 实践中心.20104 .王毓银.数字电路逻辑设计