《家用电风扇控制电路设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《家用电风扇控制电路设计报告（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、家用电风扇控制电路设计报告目录一 .设计任务和要求 (2)二 .设计的方案的选择与论证 (3)三 .电路设计计算与分析 (4)四 .总结及心得 (19)五 .附录 (20)六 .参考文献 (21)#一.设计的任务和要求【设计任务】1 .实现电风扇风速强、中、弱控制（一个钮控制循环）：使用一个“风速”按键来循环控制风速的变化。当电风扇出于停止状态时 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 .实现自然风、正常风两种风态（一个钮控制循环）：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
2、启动，当风扇处于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随 着“正常风一一自然风一一正常风”的状态变化。3 .LED显示状态：用8个LED灯来显示“风速”、“风钟”、“定时”的各种工作状态。4 .定时关机功能（以小时为单位）：用555定时器构成单稳态触发器来实现电路的定时控制，改变电路本身的 参数即改变电路暂稳态维持时间的长短，从而实现不同时长的定时。【设计要求】1 .完成电路的理论设计2 .参数的计算和有关器件的选择3 .对电路进行仿真4 .撰写设计报告书一份：A3图纸至少一张。报告书要求写明以下主要内容： .总体方案的选择与设计 .各个单元电路的选择和设计 .仿真过程的实现二.设计的方案的选择
3、与论证【方案一】本方案的电路包括五部分：.状态锁存电路，.触发脉冲电路，.风速 控制电路，.风种控制电路，.单稳态定时电路。本方案基本实现了风速、风种及开关六种状态的控制，但是还存在一些问题。风速、风种的控制没有很好的分开。当风速循环控制一次时，风种状态会 跟着变化一次。风速、风种或定时有时按下按键时，会产生不稳定的单次脉 冲，致使状态不能有规律的进行变化。这是必须进行改进的。【方案二】本方案是对方案一进行改进，修正之后得到的。本电路包括六个部分：.状态锁存电路，.触发脉冲电路，.风速控制电路，.风种控制电路，. 单稳态定时电路，.消抖电路。本方案比较完美的实现了设计要求。首先，风速、风种的实
4、现分别独立了，可以单独的实现。单次脉冲的产生更加稳定，能够较好的控制电路。将方 案一和方案二进行比较，很明显应该选择方案二。三.电路设计计算与分析本设计中，家用电风扇控制逻辑电路在控制电风扇的工作方式时，主要依 靠风速，风种，定时三个状态的改变来完成，而这三种状态均需要状态锁存器 来保存其变化状态，再通过输入脉冲来改变它的状态。对于三个状态，各用一个状态锁存器来保存相应的变化状态，下面我们将 系统的对三个状态进行逻辑设计。1 .风速状态锁存器的设计“风速”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表示工作状态无效，
5、当三个输出全为 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。风速状态锁存器的设计步骤如下：.由图1.1所示的风速状态转换图可以得到表1.1所示的风速转换状态真值表:Q2nQnQnQ2n+1Qn+1Qn+1功能000001停止f弱001010弱一中010100中强011XXX未用100001强一弱101XXX未用110XXX未用111XXX未用表1.1风速转换状态真值表.根据表1.1可以得到Qn+1的次态卡诺图，如图1.2所示:n+1Q01nQn 00011110001010X100001XXX01图1.2Q+1的次
6、态卡诺图.由图1.2求出Qn+1的表达式如（1-1）：广 Qn+1 = Q1n - Qn次态方程 CLK1Q 1Q2Q 2Q3Q 3Q4Q 4Q 3三二6 _ao O11 _a5 d474LS175N图2.3风种状态锁存器原理电路3.时间状态锁存器设计定时器也有三个工作状态，分别是 1小时、2小时、3小时，以及一种停止 指示状态，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，当三个输出全为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。.定时器状态换图如图3.1所示:#0000
7、01非定时1小时1000103小时2小时图3.1定时器的状态转换图.由图3.1可得时间锁存器的状态转换真值表如表3.1所示:-nQ2-nQ/nQ/n+1Q2/n+1Q/n+1Q功能0000011小时0010102小时0101003小时011XXX未用100000非定时101XXX未用110XXX未用111XXX未用表3.1时间锁存器的状态转换真值表.根据表3.1可得到。+1的次态卡诺图如图3.2所示001010X100000XXX01111 001图3.2d+1的次态卡诺图.由图2.8求出Qn+1表达式如（3-1 ）q Qn+1= Q1n次态方程J Qn+1= Qon（3-1）Q I on+1
8、 = Q2n Qn Qon.驱动方程：若选用D触发器来实现电路，则其驱动方程见（3-2）:心2= Qn(3-2)驱动方程D D = QnIq = Q2n.Qn.Qn.用D触发器实现风种状态锁存器的原理性逻辑图如图3.3和图3.4所示，电路采用同步时钟 CP控制DLi口图3.3定时状态锁存器原理电路70U22 882822451213DDDD1234CLR CLK1Q 1Q2Q 2Q3Q 3Q4Q 4Q27（二632074LS175NU6A74LS11N图3.4定时状态锁存器原理电路4 .触发脉冲形成电路风速和定时锁存电路的输出信号状态的变化依赖于各自的触发脉冲。在风速状态的锁存电路中，可以利用
9、风速按键所产生的脉冲信号作为D触发器的触发脉冲。在定时状态的锁存电路中，可以利用定时按键所产生的脉冲信号做为D的触发脉冲。而风种状态锁存器的触发脉冲 CP则应由风速、风种按键的信号二者组合而成。即先要有风速，然后才能实现风种的变换。CP的逻辑表达式为：CP=K(Q+Q+Q)式中K为风种按键，Q, Q,Q为强、中、弱三种风速控制信号，这样即表达了 “先有风速，然后才能实现风种的变换”的意思5 .风种模式的实现系统要求最后设计的电风扇具有“正常” “自然”两种风种，在“正常”状态下电风扇持续转动，在“自然”状态下，电风扇转4s停4s。.脉冲信号输出的实现过程如图5.1所示：VDD5VC51011
10、FA1VCCRSTOUT DISTHRTRICONGND555_VIRTUAL47*R13 100。 W 1%C110nF图5.1 脉冲信号输出电路.这是一个由555定时器构成的多谢振荡电路，它的脉冲周期计算如 表达式(5-1 ):T=0.69(R1+2R)C=0.69X (5.76+2 X 287) X 103X 10X 10-6=4.003s (5-1 )由于R2远大于R1,所以它将输出一个周期为8s的方波脉冲，将这个脉冲 直接接入电机控制端就可以实现电风扇“自然”状态下的运转。.这样，我们就已经具备了实现了风种状态转换的两种脉冲信号，接下来 要做的就是通过风种脉冲C P来选择输出的到底是哪一个信号了。由于风种状 态有两个，所以我们可以用一个具有三个地址选择端的八选一数据选择器来实 现。把其中一个地址端接为高电平就行啦。八选一数据选择器的真值表如表 5.1所示:GC
