毕业设计(论文)数字电风扇设计

1、成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文1 毕业设计（论文）毕业设计（论文）专专 业业 电子测量技术与仪器电子测量技术与仪器 班班 次次 姓姓 名名 指导老师指导老师 成都电子机械高等专科学校成都电子机械高等专科学校二零一零年八月成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文2 电风扇控制电路设计电风扇控制电路设计 摘摘 要要 在工、农业生产和日常生活中，电子控制线路越来越多的代替原来的机械控制器。正如生活中的家用电风扇，用电子控制线路来代替机械控制器，这使得风扇功能更强，使用也更简便。该控制器具有强、中、弱三档风速控制以及能够产生自然风、睡眠风，同时该控制电路还具有定时

2、 0.5 小时、1 小时、2 小时功能。文章比较全面的设计出了家用电风扇的控制电路，它包括家用电风扇的风速、风种和定时几种状态的控制，把家用电风扇控制方便、简单化、数字化，使人们在使用过程中能更好的简单操作电风扇。关键词关键词 状态锁存；方式控制；触发脉冲；电风扇成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文3 electric fan control circuit design abstract in the manufacture of industry and agriculture and daily life , electric control circuit repla

3、ce more and more original mechanical controller . just as the home-use electric fan in the life, by using the electric controller instead the mechanical controller make the function of the electric fan better , the operation more simple and convenient. the controller have strong、middle and weak shel

4、ves wind speed control , and nature wind and sleep wind functions. the article designs the control circuit of the home electric fan more comprehensivly, control of several kinds of states that it includes the wind speed, wind kind and timing of the home electric fan. it is convenient and making simp

5、le to control the home electric fan. enable people to operate the home electric fan better in the course of using.key words the state latching ; way control ; trigger pulse ; electric fan成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文4 目目 录录第 1 章 引言55 1.1 电风扇概述5 5 1.2 电风扇在中国的发展状况77 1.3 任务书第 2 章 multisim10.1 简介99 2.12.1

6、 multisim99 2.22.2 multisim 的发展及状况99 2.32.3 multisim10.1 简介1010第 3 章 电风扇的总体设计方案11113.1 家用电风扇概述11113.2 设计过程1212 第 4 章 子系统、控制电路的设计14144.1 单次脉冲产生电路14144.2 电风扇“风速”锁存、显示电路14144.3 电风扇“风种”控制电路15154.4 电风扇定时控制电路19194.5 输出电路（电机运转控制器）2323第 5 章 总和逻辑电路及仿真24245.1 总体逻辑电路24245.2 电路仿真25255.2.1.1 单次脉冲产生电路仿真 25255.2.1

7、.2 “风速”锁存、显示电路仿真25255.2.1.3 “风种”控制电路仿真26265.2.1.4“风种”触发脉冲产生电路仿真 26265.2.1.5 风种选择电路仿真 27275.2.1.6 4s 脉冲电路仿真 27275.2.1.7“定时”控制电路仿真 28285.2.1.8 定时选择电路仿真 28285.2.1.9 0.5 小时、1 小时、2 小时脉冲产生电路仿真29295.2.2 总电路仿真 3030谢辞3232附录一3333附录二3434附录三3535附录四3636附录五3737成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文5 参考文献3838 第第一一章章 引言引言1.11

8、.1 电风扇概述电风扇概述1 1. .1 1. .1 1 电电风风扇扇的的概概念念风扇又称电扇，用于散热，夏天用它来清凉为好 ,还可用来驱散室内热气。每年进入 5 月份,天气越来越炎热 ,尤其到了盛夏 ,那更是酷热难挡。如何才能给人带来清凉的感觉呢 ? 目前可供选择的 “纳凉”工具主要有 :空调、电风扇、冷风机以及蒲扇、纸扇等等。空调使用方便 ,且越来越智能化 ,但它使用费用高 ,常常给人带来新的疾病 “空调病”;电风扇以其低廉的价格使它比大量的使用。1 1. .1 1. .2 2 电电风风扇扇的的发发明明电风扇究竟是谁发明的，现在已经很难找到相关的资料了。据说，1882 年，美国纽约的克罗卡

9、日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊斯卡茨霍伊拉，最早发明了商品化的电风扇。第二年，该厂开始批量生产，当时的电扇，是只有两片扇叶的台式电风扇。1908 年，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电风扇。这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风，而成为以后销售的主流。 1 1. .1 1. .3 3 电电风风扇扇的的种种类类 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文6 根据使用环境选择风扇种类。常用的电风扇有吊扇、落地扇、壁扇、台扇、转页扇。其中吊扇、壁扇为固定安装式，落地扇、台扇、转页扇移动方便，送风范围广。按电动机的结构形式分：有单相电容式、单相罩极式、

10、三相感应式、直流及交直流两用串激整流子式电风扇，按用途可分为家用电风扇和工业用排风扇。家家用用电电风风扇扇有台扇、落地扇、壁扇、顶扇等；台扇中又有摇头的和不摇头之分，也有的 转页扇；落地扇中有摇头、转页的。还有一种微风小 电扇，是专门吊在蚊帐里的，夏日晚上睡觉，一开它顿 时就微风习习，可以安稳地睡上一觉，还不会生病。工工业业用用的的排排风风扇扇主要用于强迫 空气对流之用。电风扇用久以后，扇叶的下面很容易沾上很多 灰尘。这是电风扇在工作时，由于 扇叶和空气相互摩擦而使扇叶带上了静电，带电的物体能够吸引 轻小物体的性质，从而能够吸收室内飘浮的细小灰尘造成的。 1 1. .1 1. .4 4 电电风

11、风扇扇的的构构造造转子：由磁铁、扇叶及轴组成；定子：由硅钢片、线轴及轴承组成；控制电路：由 ic 感应磁铁 n.s.极经由电路控制其线圈导通而产生内部激磁使转子旋转。1 1. .1 1. .5 5 电电风风扇扇的的工工作作原原理理通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以不可避免的有一部分电能要转化为内能。电风扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有降低，反而会升高。让成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文7 我们一块来分析一下温度升高的原因：电风扇工作时，由于有电流通过电风扇的线圈，导线是有电阻的，所以会不可避免

12、的产生热量向外放热，故温度会升高。但人们为什么会感觉到凉爽呢？因为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就能够促进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸收大量的热量 ”，故人们会感觉到凉爽。 当电风扇转动起来以后，扇叶把空气推向下方。即扇叶对其下方的空气有向下的力，根据 “物体间力的作用是相互的 ”可知：空气对扇叶同时也有向上的力，明确这一点以后，再对电风扇进行受力分析，电风扇在竖直方向上受到3个力的作用，即：竖直向下的重力；竖直向上的竖杆对电风扇的拉力和空气对电风扇的向上的力。 由此可知：此时竖杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候减小。因此，我们完全没有必要担心电风

13、扇转动起来以后会因为承受的力增大而掉下来。1.21.2 电风扇在中国的发展状况电风扇在中国的发展状况1 1. .2 2. .1 1 电电风风扇扇目目前前的的发发展展状状况况我国电风扇市场从 80 年代末开始形成规模 , 经过整个年代的迅猛发展 , 在短短十余年时间里 , 就完成了产品生命周期的几个阶段。电风扇产量从80年的 20 万台增至 08 年的 9000 万台, 增幅达 450 倍多，社会零售量从 80 年的100 万台, 经过 08 年的峰值 9000 万台, 达到目前的平稳值每年一亿万台 , 增幅也在 900 倍以上。社会拥有量则从 80 年的 3 万台增至 2008 年的 3000

14、 万台, 增长近千倍。这表明在城镇电风扇市场已进人饱和期, 而农村电风扇市场也迈入成长中期首先，由于电风扇在价格、耗电量等方面的优势, 它在市场上的地位不可能速然被空调器大量替代。尽管其饱和期较长, 社会零售量和用户人均拥有量将仍维持一段时间的平衡。据测算 , 去年城镇居民百户电风扇拥有量将达 7000 万台,比上年增长 50%。再次, 农村电风扇市场处于成长中期 , 亦即扩容速度最快的时期 , 同时鉴于农村总体市场发展水平缓慢及其市场覆盖范围广大两种因素, 今后较长的一段时间内 , 农村居民应是电风扇的主要消费者。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文8 1 1. .2 2.

15、 .2 2 电电风风扇扇的的未未来来在空调热的情况下 , 电风扇没有被冷落的主要原因 , 一是电风扇的性能改进后, 新型电风扇吹来的风是模拟自然风 , 使人感觉清爽舒服 , 没有骤变和空气污浊的感觉。二是电风扇价格较低 , 与空调相比 , 其价格只及空调机的十分之一至二十分之一。三是耗电量小 , 比较适合缺电少电的地区。四是居民生活和居住条件改善情况下 , 空调机通常固定安装在主要活动的房间内 , 其他居室仍需使用电风扇降温。目前我国电风扇市场总的来说是供过于求, 市场竞争相当激烈, 而外商企业也开始把目光投向国内电风扇市场。从目前电风扇行业的发展趋势看, 今后电风扇仍将是人们消暑的主体 ,

16、但随着外资在电风扇行业的投资, 将会使我国电风扇市场的竞争更加剧烈 , 只有质量好、样式新的电风扇才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。 1 1. .3 3毕毕业业设设计计任任务务书书1.4设计（论文）题目：设计（论文）题目： 专专 题：题： 任务开始日期：任务开始日期：2020 年年 月月 日日任务完成日期：任务完成日期：2020 年年 月月 日日成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文9 设设 计计 人：人： 同同 组组 人：人： 等人等人指导教师指导教师:（签名）（签名）： 教研室主任教研室主任 :（签名）（签名）： 系系 主主 任任:（签名）（签名）： （一）设计（选题）目

17、的（包括原始数据）（一）设计（选题）目的（包括原始数据）成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文10 （二）推荐主要参考资料（二）推荐主要参考资料成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文11 （三）设计工作任务及技术指标（三）设计工作任务及技术指标成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文12 毕毕 业业 设设 计计 评评 语语 指指导导教教师师评评语语由公司出题并指导的必须把评语写好，并签名、盖章，最后交由公司出题并指导的必须把评语写好，并签名、盖章，最后交回来回来成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文13 成都电子机械高等专科学校 电

18、子与电气工程系毕业设计论文14 第二章第二章 multisim10.1multisim10.1 简介简介2.12.1 multisimmultisimmultisim 是加拿大图像交互技术公司（interactive image technoligics 简称iit 公司)推出的以 windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用 multisim 交互式地搭建电路原理图，并对电路行为进行仿真。multisim 提炼了 spice 仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的

19、spice 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 multisim 和虚拟仪器技术，pcb 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。2.22.2 multisimmultisim 的发展及状况的发展及状况2 2. .2 2. .1 1 加加拿拿大大 e ew wb b （e el le ec ct tr ri ic ca al l w wo or rk kb be en nc ch h）ewb4.0 ewb5.0 ewb6.0 multisim2001 multisim 7 multisi

20、m 8 2 2. .2 2. .2 2 美美国国国国家家仪仪器器（ n ni i）有有限限公公司司multisim 9 multisim 10 multisim 11 目前在各高校教学中普遍使用 multisim10.0，网上最为普遍的是 multisim 10.0，ni 于 2007 年 08 月 26 日发行 ni 系列电子电路设计软件，ni multisim v 10 作为其中一个组成部分包含于其中。2 2. .2 2. .3 3 e ed da a 在在发发达达国国家家的的应应用用状状况况eda 就是“electronic design automation”的缩写技术已经在电子设计领

21、域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、pcb 版图、单片机程序、机内结构、fpga 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到 pcb 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。eda 技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。eda 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国 ni公司（美国国家仪器公司）的 multisim 9 软件就是这方面

22、很好的一个工具。而且multisim 9 计算机仿真与虚拟仪器技术（labview 8） （也是美国 ni 公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。 理论教学计算机仿真实验环节成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文15 2.32.3 multisi

23、m10.1multisim10.1 简介简介2.3.12.3.1 multisim10.1multisim10.1 特点特点 通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路 通过交互式 spice 仿真, 迅速了解电路行为 借助高级电路分析, 理解基本设计特征 通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试 通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间 2 2. .3 3. .2 2 直直观观的的捕捕捉捉和和功功能能强强大大的的仿仿真真：ni multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 ni multisim，您可以立即创建具有完

24、整组件库的电路图，并利用工业标准 spice 模拟器模仿电路行为。借助专业的高级 spice 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 ni labview 和 signalexpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。 成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文16 第三章第三章 电风扇设计总体方案电风扇设计总体方案3.13.1 家用电风扇概述家用电风扇概述现在各个家庭所有的电风扇大多的是采用电子控制线路作为控制器，取代了过去的机械控制器，这使得电扇的功能更强，操作也更为简便。图 1 为

25、电扇操作面板示意图。风速开关图 1 电扇操作面板示意图在面板上有九个指示灯指示电扇的状态。四个按键分别为选择不同的操作风速、风种、定时、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， “定时”-不定时状态且相应的指示灯亮。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。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 “风速”的弱、中、强对应电扇的转动由慢到快。 “风种”在正

26、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弱风 中风强风正常风自然风睡眠风风速选择风种选择停机定时选择2h1h0.5h成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文17 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。电扇操作状态的状态转换图如图 2 所示： 不定时2 小时1 小时0.5 小时定时定时定时定时图 2 电扇操作状态转换图3.23.2 设计过程设计过程成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文18 3.2.13.2.1 总体方案的确定总体方案的确定设计一个家用电扇控制电路，该控制电

27、路具有控制风速选择和运行模式选择等功能。其原理框图如图 3 所示。 图 3 家用电扇控制电路原理框图“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， “定时”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 4 所示。弱（001）中（010）停（000）正常（001）自然（010）睡眠（100）停（000）强（100）0.5h（001）1h（010）非定时（000）

28、2h（100）风速选择停机风种选择风速选择电路风种选择电路输出电路风种形成电路脉冲信号发生电路定时时间定时选择成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文19 图 4 电扇简化操作状态转换图 第四章第四章 子系统、控制电路的设计子系统、控制电路的设计4.14.1单次脉冲产生电路单次脉冲产生电路在电风扇控制电路中风速、风种、定时在平时是低电平，单词脉冲是指电路按动一次只输出一个单脉冲，由两个与非门构成的基本 rs 触发器完成，如图 4.1 所示。当开关在与非门 u1a 的输入给出一个负脉冲时，在输出口得到一个正脉冲。图 4.1 单次脉冲产生电路4.24.2“风速风速”锁存、显示电路锁存

29、、显示电路 “风速”操作有三个工作状态和一个停止状态需要保存和指示，因而对于每种状态操作可采用 3 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”时，则表示风扇停止状态。选择有直接清零端的 d 触发器 74ls175，将停止键与清零端相连，可实现停止功能。风速操作的状态转换如图 4.2.1，图中括号的数字为 3 个触发器 q3、q2、q1 的状态。风速操作的状态转换表如图 4.2.2 所示。输入输出q3q2q1q3_n+1q2_n+1q1_n+1000001001010成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文20 图 4.2.1“风

30、速”状态转换图 图 4.2.2 “风速”状态转换表根据状态转换表画出卡诺图，并利用卡诺图化简得：驱动方程：d3=q2d2=q1d1=q2 非 & q1 非由此可得电风扇“风速”锁存、显示电路如图 4.2.3图 4.2.3 “风速”锁存、显示电路4.3 电风扇电风扇“风种风种”控制电路控制电路4.3.1“4.3.1“风种风种”锁存、显示电路锁存、显示电路 “风种”操作有三个工作状态和一个停止状态需要保存和指示，因而对于每种状态操作可采用 3 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”时，则表示风扇停止状态。选择有直接清零端的 d触发器 74l

31、s175，将停止键与清零端相连，可实现停止功能。 风种操作的状态转换如图 4.3.1.1，图中括号的数字为 3 个触发器 q3、q2、q1的状态。风速操作的状态转换表如图 4.3.1.2 所示。010100100001其余的状态 011、101、110、111 未用弱（001）中（010）停（000）强（100）成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文21 图 4.3.1.1“风种”状态转换图 图 4.3.1.2 “风种”状态转换表根据状态转换表画出卡诺图，并利用卡诺图化简得：驱动方程：d3=q2d2=q1d1=q2 非 & q1 非由此可得电风扇“风种”锁存、显示电路如图 4.

32、3.1.3图 4.3.1.3 “风种”锁存、显示电路4.3.2“4.3.2“风种风种”触发脉冲产生电路触发脉冲产生电路 “风种”状态锁存器的触发脉冲 clk 应由风速键 k1、风种键 k2 的信号和电风扇工作状态 st 三者组合而成。但当电风扇处于停止状态(st=0)，风种脉冲 clk 无效，；只有按风速键 k1 后，风种脉冲才变为高电平，同时电风扇进入运行状态，进入状态后，风种脉冲不在受风速键的控制，而由风种键控制，由此得出风种脉冲信号的真值表如图 4.3.2.1 所示。由风种触发脉冲信号真值表，并化简可得风种触发脉冲的逻辑表达式为：输入输出q3q2q1q3_n+1q2_n+1q1_n+10

33、00001001010010100100001其余的状态 011、101、110、111 未用正常（001）自然（010）停（000）睡眠（100）成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文22 clk=k1（非 st）+k2st电风扇的工作状态与风速状态锁存器输出的三个信号的关系如图 4.3.2.2 所示。由电风扇运行状态 st 信号真值表可知：当 q3q2q1 全为 0 时，电风扇停止，st=0；否则电风扇运行处于弱、中、强任一状态时，st=1。st 信号的逻辑表达式为： st=q3+q2+q1或 st=（q3 非&q2 非&q1）非 最终“风种”触发状态脉冲 clk 逻辑表达

34、式为：clk=k1（q3 非&q2 非&q1）+k2(（q3 非&q2 非&q1）非)输入输出风种键（k2）风速键(k1)电风扇运行状态st风种触发脉冲 clk00000010010001101000101111011111图 4.3.2.1 风种脉冲信号的真值表q3（强）q2（中）q1（弱）st（电风扇运行状态）0000001101011001其余的状态 011、101、110、111 未用图 4.3.2.2 电风扇运行状态 st 信号真值表 由此可得电风扇风种触发脉冲电路如图 4.3.2.3 所示。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文23 图 4.3.2.3 风种触发脉冲

35、产生电路4.3.3风种选择电路风种选择电路在“风种”的三种选择方式中，在“正常”位置时，电风扇为连续工作方式，在“自然”和“睡眠”位置为间断工作。间断工作时，电路中用一个 4s 周期的时钟信号作为“自然”方式的间断工作控制；将其二分频后作为“睡眠”方式的控制输入，采用 74ls151 作为“风种方式”的选择器，由风种的三种状态 q3、q2、q1 作为74ls151 的三个地址输入端，选择方式如图 4.3.3.1状态选择器地址输入端选择端输出停止000d0正常001d1自然010d2睡眠100d4图 4.3.3.1 风种选择方式“风种”选择电路如图 4.3.3.2显然：当电风扇处于停止状态时，数

36、据选择器的地址输入端“000” ，选择 d0作为输出，即 y=d0=0。电风扇工作于“正常”时，数据选择器的地址输入端“001” ， 选择 d1 作为输出，即 y=d1=1（5v） 。电风扇工作于“自然”时，数据选择器的地址输入端“010” ， 选择 d2 作为输出，即 y=d2（4s 的脉冲信号，工作 4s 停止 4s） 。电风扇工作于“睡眠”时，数据选择器的地址输入端“100” ， 选择 d4 作为输出，即 y=d4（8s 的脉冲信号，工作 8s 停止 8s） 。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文24 图 4.3.3.2 “风种”选择电路4.3.44.3.44s4s 脉

37、冲电路脉冲电路由一个 555 定时器振荡电路产生 1hz 脉冲信号，经 4 分频得到一个0.25hz（4s）的脉冲信号。如图 4.3.4.1 所示。如图 4.3.4.1 4s 脉冲电路555 定时器构成的多谐振荡器电路的振荡周期： t=0.7*(r1+2r2)c1振荡电路产生的固定频率的脉冲信号 f=1hz,t=1/f=1s,在上式中令r1=2k，c1=1uf,则由上式得：r2=713k去标称值 r2=715k。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文25 由 555 振荡器产生周期为 1s 的脉冲信号，经二级 74ls74 构成的二分频电路分频后得 4s 的脉冲信号。4.44.

38、4 电风扇电风扇“定时定时”控制电路控制电路4.4.14.4.1 “定时定时”锁存、显示电路锁存、显示电路“定时”操作有四个工作状态：非定时、定时 0.5h, 定时 1h, 定时 2h。用三个触发器来锁存这四个状态，其状态转换如图 4.4.1.1 所示，定时状态转换表如表4.4.1.2 所示。 4.4.1.1定时状态转换图 4.4.1.2 定时状态转换表根据状态转换表画出卡诺图，并利用卡诺图化简得：驱动方程：d3=q2d2=q1d1=q3 非 & q2 非 & q1 非由此可得电风扇“风种”锁存、显示电路如图 4.4.1.3 所示。输入输出q3q2q1q3_n+1q2_n+1q1_n+1000

39、001001010010100100000其余的状态 011、101、110、111 未用0.5h（001）1h（010）非定时（000）2h（100）成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文26 图 4.4.1.3“定时”锁存、显示电路4.4.24.4.2 定时选择电路定时选择电路在“风种”的四种选择方式中，在不定时时，电风扇为连续工作方式；在定时“0.5 小时”工作时，电风扇输出 0.5 小时的高电平；在定时“1 小时”工作时，电风扇输出 1 小时的高电平；在定时“2 小时”工作时，电风扇输出 2 小时的高电平。采用 74ls151 作为“风种方式”的选择器，由风种的三种状态

40、 q3、q2、q1 作为74ls151 的三个地址输入端，选择方式如图 4.4.2.1状态选择器地址输入端选择端输出不定时000d00.5h001d11h010d22h100d4图 4.4.2.1 定时选择方式 “定时”选择电路如图 4.4.2.2在“定时”的四种选择方式中，在“不定时”时，电风扇为不定时工作方式，数据选择器的地址输入端“000” ，选择 d0 作为输出，即 y=d0=1。在定时“0.5 小时”工作时，数据选择器的地址输入端“001” ，选择 d1 作为输出，即：d1 输出 0.5 小时的高电平；在定时“1 小时”工作时，数据选择器的地址输入端“010” ，选择 d2作为输出，

41、即：d2 输出 1 小时的高电平；在定时“2 小时”工作时，数据选择器的地址输入端“100” ，选择 d4 作为输出，即：d4 输出 2 小时的高电平。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文27 图 4.4.2.2 “定时”选择电路4.4.34.4.3 0.50.5 小时、小时、1 1 小时、小时、2 2 小时脉冲产生电路小时脉冲产生电路 定时输出产生脉冲可以通过用 555 电路构成的单稳态触发器输出，单稳态触发器有一个稳态和一个暂态构成，当选择的定时状态输出时，通过反向器输出低电平触发单谐振荡器输出定时输出脉冲。 由 555 定时器构成的单稳态触发器的暂稳态时间为： tw =

42、 1.1r3*c3上式中令 c3=1mf，则：当产生半小时输出脉冲时： r3=1.64m当产生半小时输出脉冲时： r3=3.28m当产生半小时输出脉冲时： r3=6.55m半小时输出脉冲电路图如图 4.4.3.1一小时输出脉冲电路图如图 4.4.3.2两小时输出脉冲电路图如图 4.4.3.3成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文28 图 4.4.3.1 半小时输出脉冲电路图 4.4.3.2 一小时输出脉冲电路图 4.4.3.3 两小时输出脉冲电路成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文29 4.54.5 输出电路（电机运转控制器）输出电路（电机运转控制器）由于电风

43、扇电机的运转速度是通过电压来控制的，因有三种要求“弱、中、强”三种转速，因而电路中需要考虑三个控制输出端，以控制外部强电电路。这三个输出端“慢、中、快”，除了要控制电机分别按“弱、中、强”三种转速外，还必须能够控制电机的连续运转或间断运转，以与风种信号的不同选择方式对应；电机运转是否定时，以与定时信号的不同选择方式对应；输出控制电机电路如图 4.5.1 所示。图 4.5.1 输出控制电机电路第五章第五章 总体逻辑电路及仿真总体逻辑电路及仿真5.15.1 总体逻辑电路总体逻辑电路将以上各子系统、控制电路连接，即完成总体电路设计，显然，此系统较复杂，在一张图上难以全部画出，可按逻辑原理分层画，但在

44、通路端口的两端必须做出标记，并指出从一图到另一图的引出点和引入点，如图 5.1.1 所示。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文30 图 5.1.1 总体逻辑电路5.25.2 电路仿真电路仿真5.2.15.2.1 仿真各子系统电路仿真各子系统电路5.2.1.15.2.1.1 单次脉冲产生电路仿真单次脉冲产生电路仿真成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文31 仿真结论：当开关使 u1a 接通时，输出口输出高电平，当开关使 r2b 接通时，输出口输出低电平。5.2.1.5.2.1. 2“2“风速风速”锁存、显示电路仿真锁存、显示电路仿真仿真结论：当来第一个风速脉冲时

45、 x1 点亮，第二个风速脉冲时 x2 点亮，第三个风速脉冲时 x3 点亮，当再来一个脉冲时在点亮 x1，以此循环;当 clr口输入一个脉冲时所有 x1,x2,x3 均熄灭。5.2.1.3“5.2.1.3“风种风种”控制电路仿真控制电路仿真成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文32 仿真结论：当来第一个风种脉冲时 x1 点亮，第二个风种脉冲时 x2 点亮，第三个风种脉冲时 x3 点亮，当再来一个脉冲时在点亮 x1，以此循环;当 clr口输入一个脉冲时所有 x1,x2,x3 均熄灭。5.2.1.45.2.1.4 “风种风种”触发脉冲产生电路仿真触发脉冲产生电路仿真仿真结论：只有当有

46、风速有触发脉冲式，才能有风种触发脉冲。5.2.1.55.2.1.5 风种选择电路仿真风种选择电路仿真成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文33 仿真结论：当 cba 为 000 时无风种信号输出；当 cba 为 001 时风种输出信号为高电平；当 cba 为 010 时风种输出脉冲为周期为 4s 的脉冲信号；当 cba 为 100 时风种输出脉冲为周期为 8s 的脉冲信号。5.2.1.65.2.1.6 4s4s 脉冲电路仿真脉冲电路仿真仿真结论：在 u3a 的 1q 脚输出一个周期为 4s 的脉冲信号。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文34 5.2.1.5.

47、2.1.7 7 “定时定时”控制电路控制电路仿真仿真仿真结论：当来第一个定时脉冲时 x1 点亮，第二个定时脉冲时 x2 点亮，第三个定时脉冲时 x3 点亮，当再来一个脉冲时在点亮 x1，以此循环;当 clr口输入一个脉冲时所有 x1,x2,x3 均熄灭。5.2.1.85.2.1.8 定时选择电路仿真定时选择电路仿真仿真结论：当 cba 为 000 时定时信号输出高电平；当 cba 为 001 时定时输出信号为0.5h 高电平；当 cba 为 010 时风种输出信号为 1h 的高电平；当 cba 为100 时风种输出信号为 2h 的高电平。成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文35 5.2.1.95.2.1.