数字电子技术课程设计-家用电风扇控制逻辑电路设计.doc

家用电风扇控制逻辑电路设计一、 设计思想 目前，人们家庭所有的电风扇正越来越多地采用电子控制线路来取代原来的机械控制器，这使得电扇的功能更强，操作也更为简便。图1.1为电扇操作面板示意图。图1.1为电扇操作面板示意图 在面板上有六个led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：1、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。 “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。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、为了使设计更加人性化，可附加一个k4定时按钮二、系统的组成及工作原理2.1、系统的组成本系统主要由脉冲触发电路、状态锁存电路、风种控制电路、消抖电路及单稳态定时电路组成。通过按键开关产生单次脉冲来控制电风扇的状态，并通过发光二极管将各种状态显示出来 1、脉冲触发电路按键 k1 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。按键k1、k2 及部分门电路74ls00、74ls08 构成了“风种”状态锁存电路的触发信号。2、状态锁存电路“风速”、“风种”两组状态锁存电路均用1片4d 触发器74ls175 构成，每片三只d 触发器的输出端分别于三个状态指示灯相连，同时每片74ls175 的清零端均与停止键k3 相连，利用按键产生的低电平信号将所有状态清零。3、风种脉冲控制电路在“风种”的三种选择方式中，在“正常”位置时，风扇为连续运行方式，在“自然”和“睡眠”位置时，为间断运行方式。电路中，采用74ls151 作为“风种”方式控制器，由74ls175 三个输出端选中其中的一种方式。间断工作时，在74ls175 的cp 端加入一个周期时钟信号作为“自然”端的间断控制，二分频后再作为“睡眠”方式的控制输入。4、输出电路输出电路由风速锁存电路和选择后的风种脉冲电路共同控制，其输出端接在其对应的点击控制端。由此控制电机的转速、类型。2.2、工作原理1、状态锁存器 “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，简化后的状态转化图如图1.3所示。 图中横线下数字为q2、q1、q0的输出信号。 根据图4.1状态转化图，利用卡诺图化简后，可得到q0、q1、q2的输出信号逻辑表达式（它们可适用于“风速”及“风种”电路）：可选用4d上升沿触发器74ls175构成。（a）风速 （b）风种电扇简化操作状态转换图风速状态锁存电路原理图2、脉冲触发电路3、风种脉冲控制电路4、输出电路5、总原理图二、 工作仿真图1、 开机仿真图2、 自然状态仿真图3、 睡眠状态仿真图4、 关机仿真图三、 电路pcb板图1、飞线图2、pcb图1、 元件清单序号类型型号数量1芯片74ls08d6274ls10d1374ls1753474ls151d15电阻100661k37二极管led68拨动开关39函数信号发生器12、 心得体会通过仿真验证证明，该设计方案是成功的。其中难免存在一些错误和缺陷，请老师能给予批评和指证，使该设计更加完善。在设计的过程中由于要用到按钮开关产生脉冲，而仿真软件中没有按钮开关这个元件，之后用普通的拨动开关代替，实现功能上的一致，但实际pcb中应该使用按钮开关。通过此次课程设计让我能够亲身参与电子产品的设计师使我更加深深地体会到：现代的社会是信息的社会，很多与人们生活紧密相关的产品都是电子产品比如决定现代社会发展方向的电脑以及几乎每个同学都拥有的收音机等等无不说明电子产品的重要性。3、 参考文献1、电子技术基础（数字部分）主编：康光华 高等教育出版社2、电子技术课程设计指导书 主编：艾永乐 付