数字电子课程设计-家用电风扇控制逻辑电路设计

PAGE电子技术课程设计设计题目：家用电风扇控制逻辑电路设计姓名：姓名：学号：班级：13物联网专业：物联网工程系别：电子系指导教师：总分：天津理工大学中环信息学院电子技术课程设计报告PAGE2本科生课程设计任务书课程名称：电子技术课程设计课程设计题目家用电风扇控制逻辑电路设计系别电子信息工程系专业物联网工程年级13物联网设计任务及要求：设计制作一个家用电风扇控制逻辑电路；用一个按键实现风速强、中、弱的循环控制；3、用发光二极管显示风速的状态。学生应完成的工作：1、写出考虑问题的基本设计思路，画出设计框图。2、用EDA软件(如Multisim,DXP等)画出框图中的各单元电路，并对各单元电路的工作原理做出必要说明。3、画出整体系统的设计电路原理图，并阐述电路的工作原理。4、所撰写的设计报告中图表规范、文字表述清晰流畅。5、列出所用元器件清单和源程序代码。6、列出设计中所用的主要参考文献。目前资料收集情况：[1]童诗白.模拟电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，2011.1[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，2012.11[3]秦长海，张天鹏.数字电子技术.北京：北京大学出版社，2012.11课程设计的工作计划：6月22号完成原理图设计；6月23号—24号进行PCB设计；6月25制作PCB板；6月26号提交课程设计报告。任务下达日期2015年6月22日完成日期2015年6月26日学生梁昌梓指导老师叶喜红教研室意见电子技术课程设计成绩评定表系别：电子系班级：13物联网姓名：梁昌梓学号：13160015评分项目及标准权值实际得分评价内容优秀标准设计选题体现本专业培养目标，难度和工作量较大，有较强的创新性。10设计报告质量圆满完成任务书中各项要求，分析、计算、实验正确、严密；设计科学、先进；计算准确；图样绘制及技术要求符合国家标准；有较强的实用价值；对专业知识综合训练程度高；撰写规范。30独立工作能力及设计期间的表现能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息，从中获得新知识的能力。40回答问题情况态度认真，作风严谨，刻苦钻研精神突出。遵守各项规章制度，无任何事故发生。回答问题准确、全面,概念清楚。10特色与综合素质设计说明书有很明显的特点或特色，学生的综合素质较高。10指导老师得分合计注:本表附在课程设计任务书之后目录TOC\o"1-3"\h\u7603一、设计目的 5127521.1选题意义 5142501.2设计目标 5200951.3工作安排 51029二、设计方案 6235032.1基本要求 6307342.2选用器材 6210972.3工作原理 6103062.4方案组成 624934三、家用电风扇设计 724683.1系统电路组成 7191683.2具体单元电路设计 7313513.2.1触发脉冲电路 7282203.2.2抖动电路 8138213.2.3风速控制电路 913692四、仿真结果和分析 12130344.1Multisim电子仿真 1216204.2PCB设计 1210919五、总结 1373995.1结果 13142515.2结论 139546六、设计心得 1311101参考文献 1321057附录A 14一、设计目的1.1选题意义随着经济的发展，电风扇以是必不可少的家用电器。它经济、简便、使用，是每个人家里可以负担起的电器，在国内外，家用电风扇的逻辑控制技术已经相当成熟。但是这一点并不能否认我们对其进行电子课设计。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。1.2设计目标根据要求分析设计出所需的电路。熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能。进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求。写出完整、详细的课程设计报告。1.3工作安排表1.3.1小组成员分工列表姓名学号主要负责模块成绩梁昌梓13160015查阅资料，设计电路90韩泽宁13160014绘制电路，电路仿真90二、设计方案2.1基本要求实现风速的强、中、弱变换，并使用一个按键来进行风速控制，使风速按照强、中、弱的方式进行变换循环；用发光二极管显示风速的状态。2.2选用器材直流稳压电源；集成电路74LS175、74LS00等；发光二极管、电阻；按键开关。2.3工作原理电路采用由基本RS触发器构成的单脉冲发生器，从而避免了抖动现象，再经过由74LS175,74LS00构成的位移计数器，利用74LS175中的三个D触发器来锁存状态，触发器输出1时表示状态有效，0表示无效，当三个输出全为0则表示停止状态，三个发光二极管分别接在74LS175的Q1、Q2、Q3三个输出端，利用二极管发光来显示所控制的状态，再由按键开关J2控制风速的三种状态。2.4方案组成本方案中电路包括三部分。分别是：触发脉冲电路：为电路提供输入信号。抖动电路：消除输入信号的跳变，使其产生稳定的单次脉冲信号。风速控制电路：使风速实现强、中、弱的循环。2.5原理框图风速控制电路抖动电路单脉冲输入风速控制电路抖动电路单脉冲输入发光二极管发光二极管三、家用电风扇设计3.1系统电路组成触发脉冲电路；抖动电路；风速控制电路。电路原理图如图所示3.2具体单元电路设计3.2.1触发脉冲电路按键J2按下后形成的单次脉冲信号作为风速状态锁存电路的触发信号，如图3.1所示图3.1脉冲触发电路3.2.2抖动电路抖动电路的加入是为了能够产生稳定的单次脉冲信号，为了消除抖动，本设计利用基本RS触发器进行消抖处理。电路如图3.1所示，开关J2在闭合瞬间产生多次抖动，使Ua、Ub两点的点位发生跳变，这种抖动在电路中是不允许的，为了消除抖动，如图3.2所示，将Ua、Ub两点接入基本RS触发器的输入端，将触发器的输出作为开关状态的输出，这样就可以避免抖动现象，使输出成为稳定的单脉冲，其波形如图3.3所示，从波形中可以看出，如果从Q输出，得到的是正脉冲，如果从Q`输出，得到的是负脉冲。图3.2消抖电路图3.3波形图3.2.3风速控制电路电路中，采用74LS175和74LS00构成“风速”方式控制器。由74LS175中的三个D触发器来锁存状态，触发器输出1时表示工作状态有效，0表示无效，当三个输出全为0则表示停止状态，由74LS175三个输出端Q1、Q2、Q3来控制风速的强、中、弱三种状态。同时为了简化设计，采用带有直接清零端的D触发器，这样将停止键与清零端相连就可实现停止的功能。因此可以采用一片74LS175和一片74LS00芯片来实现这些功能。弱001弱001中010强100强100停止000图3.4风速控制电路由图3.4所示的风速状态转换图可得风速转换状态真值表，如图3-1所示表3-1风速装换状态真值1000100100010011000001111000011110X1X00XXX0011的卡诺图X0X01XXX00011110000111100011卡诺图X0X10XXX00011110000111100011卡诺图由上图求出表达式为由上述表达式可得如表2-2所示风速控制电路中电风扇的工作状态。ST为电扇工作状态（ST=0停，ST=1运转）强中弱ST0000001101011001表3-2电风扇的工作状态表驱动方程选用D触发器来实现电路，其驱动方程为根据驱动方程设计出如图3.5所示电路图图3.5风速控制电路四、仿真结果和分析4.1Multisim电子仿真应用Multisim软件，并在软件中正确选着器件，合理布线，所得如3.1所示电路图图4.1电路图4.2PCB设计用AltiumDesigner设计生成PCB。本着器件相互连线最少、最简的标准下进行布线。单位采用公制（mm）。电源线和地线采用0.6mm，从两个焊盘中间穿过时用0.3mm。信号线采用0.5mm。从两个焊盘中间穿过时用0.3mm。焊盘的内径用0.9mm或0.85mm。外径为X方向1.6mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0mm，Y方向1.6mm。按照上述要求制成如图3.2所示PCB电路图。五、总结5.1结果理论结果是我们借助软件来分析电路，通过Multisim电子仿真，电路能够实现风速强、中、弱的选择，在实现各功能时，相应的发光二极管会亮，并且由一个按键控制并实现循环。5.2结论在本设计中根据设计任务所提供的芯片，对课程设计任务进行仔细分析。认真准备后，开始着手查找相关资料，预期设想是运用一个按键来实现风扇风速强、中、弱的循环控制；并用是哪个发光二极管来显示风扇工作的状态。把设计构想落实到Multisim仿真软件上，发现电路能够使发光二极管发光，并能够实现循环控制。总的来说这次课程设计是成功的，完成了基本要求即对电风扇的“风速”的循环控制，收货很大。六、设计心得这次课程设计是一个理论与实践结合的过程，让我明白理论知识往往是不够的，只有把所学的理论知识与实践结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计的过程中我们都会遇到很多的问题，但往往是一个小问题都会导致实验的失败，这就是我们花大量的时间去思考和改正，这是一个很艰辛的过程，但同时也是你收获最大的过程。在这一周的时间里我还是学到了很多知识，我们所做的课题是家用电风扇逻辑控制电路，不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学过的知识，同时也学会了一些Al