電風(fēng)扇控制數(shù)字電路課程設(shè)計報告

1、二_ T-一二 1制數(shù)字電路.-nmnnlH-lsiu三 BSHWnsu-u HUHRB Bun Hnunrn gplE一 Inuq=rmaiHsi HBHHnanRW HHnuHnfiBU程設(shè)計報告公司標(biāo)準(zhǔn)化編碼QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N家用電風(fēng)扇控制邏輯 電路設(shè)計電子課程設(shè)計報告題目名稱:家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計姓 名：鄒秀蘭專 業(yè)：通信工程 班級學(xué)號：08042104 同組人：曾令春 指導(dǎo)教師：韋芙芽南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院摘要隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，居民家中的電器是越來越多，電風(fēng)扇也成為了我們 生活中必不可少的家用電器。以前的臺式電風(fēng)扇和落地式電風(fēng)扇都是

2、采用機械 控制，主要控制風(fēng)速和風(fēng)向。然而隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前的家用電風(fēng)扇大 多采用電子控制線路取代了原來的機械控制器，是電風(fēng)扇的功能更強，操作也 更簡便。使電風(fēng)扇的使用變得更為人性化。本次課程設(shè)計的題目是：家用電風(fēng)扇邏輯控制電路的設(shè)計。由三個按鍵分 別控制風(fēng)速、風(fēng)種和開關(guān)，并分別用不同顏色的發(fā)光二級管來顯示風(fēng)扇工作的 狀態(tài)。附加按鍵提示音及定時功能。增加這些都是為了提高電風(fēng)扇的人性化。 基本電路是利用四片D觸發(fā)器74LS175建立起“風(fēng)速”及“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存電 路，并由74LS08、74LS1517、4LS175及74LS00構(gòu)成“風(fēng)速”及“風(fēng)種”的循 環(huán)。定時部分由555單穩(wěn)態(tài)脈沖電路及

3、74LS192移位寄存器和74LS48譯碼器構(gòu) 成。經(jīng)過一系列的分析、準(zhǔn)備。由于庫房沒有大的板子故將定時部分焊在另一 塊板子上，所以本次課程設(shè)計除在美觀上有點欠缺外達到了全部的要求。關(guān)鍵字：電風(fēng)扇、按鍵、脈沖、循環(huán)。2010年9月 日目錄刖. 口4第一章 設(shè)計內(nèi)容及要求5第二章系統(tǒng)設(shè)計方案選擇方案6方案6第三章系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成7工作原理8第四章單元電路設(shè)計、參數(shù)計算、器件選擇狀態(tài)鎖存電路電路'9觸發(fā)脈沖電路11風(fēng)種控制電路12消抖電路14單穩(wěn)態(tài)電路15第五章 實驗、調(diào)試及測試結(jié)果與分析16前言科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?？萍际刮覀冇墒止r代進入了現(xiàn)代的電器時代。 同時科技在國家的國

4、防事業(yè)中發(fā)揮了重要的作用，只有科技發(fā)展了才能使一個 國家變得強大。而作為二十一世紀(jì)的主義，作為一名大學(xué)生，不僅僅要將理論 知識學(xué)會，更為重要的是要將所學(xué)的知識用于實際生活之中，使理論與實踐能 夠聯(lián)系起來。電子課設(shè)是將理論與實踐相結(jié)合的一個非常重要的環(huán)節(jié)，是一個 能真正能提高學(xué)生動手與實踐能力的環(huán)節(jié)。家用電器已經(jīng)變得極為普遍，成了我國家庭中最為普及的家用電器之一。 隨著近幾年我國經(jīng)濟的快速發(fā)展人們的生活水平也逐漸提高了，人們對家用電 器的要求也越來越高。人們希望家用電器能夠?qū)崿F(xiàn)智能化及人性化。而作為人 們生活中比不可少的家用電器，電風(fēng)扇的智能化及人性化的設(shè)計就顯得尤為重 要。家用電風(fēng)扇控制邏輯電

5、路設(shè)計就是針對這一問題而研究設(shè)計的。以前的家用的電風(fēng)扇一個按鍵只能控制一種風(fēng)速，而且無法對其風(fēng)種進行 控制，無疑這樣的電風(fēng)扇存在一定的弊端，從而限制了電風(fēng)扇的進一步普及。 通過邏輯電路設(shè)計之后的電風(fēng)扇。只需要三個按鍵就可以循環(huán)控制風(fēng)速、風(fēng)種 及開關(guān)狀態(tài)。實現(xiàn)了電風(fēng)扇的人性化。在國內(nèi)外，家用電風(fēng)扇的邏輯控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是這一點并不能 說明我們的這次課設(shè)就沒意義。因為其中對邏輯電路進行設(shè)計分析的思路仍然 值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和研究。乂因為其簡單、易做、易設(shè)計。對設(shè)計材料無特別要 求的特點。使得家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計這一課題廣泛運用于電子課設(shè) 中。第二章系統(tǒng)設(shè)計方案選擇方案：電風(fēng)扇控制邏輯電路

6、由四部分組成。1、狀態(tài)鎖存電路；2、觸發(fā)脈沖羸1章設(shè)計內(nèi)容及要求3、“風(fēng)速”、“風(fēng)種”方式選擇電路；4、定時電路;K楣瀛奇訪實現(xiàn)“風(fēng)速”、“風(fēng)種”及停止?fàn)顟B(tài)的控制，完美的實現(xiàn)了 課切:索幽讀奧虬岫、遇翱燈捻眸跺凈際岫海要求是在基本要求達到 后設(shè)出加知所蹲洞簸魅播嶙娜拗視俘的潞送地戰(zhàn)翊時1晚作狀態(tài)時按 下該鍵，風(fēng)扇啟動并出于弱風(fēng)、正常風(fēng)狀態(tài)，風(fēng)扇啟動后，依次按下“風(fēng)速” 鍵，風(fēng)速按著“弱一一中一一強一一弱”依次變換。2）實現(xiàn)風(fēng)種的“睡眠風(fēng)”、“自然風(fēng)”、“正常風(fēng)”三種狀態(tài)的控制（一個按鈕 控制，循環(huán)）:使用一個“風(fēng)種”按鍵來循環(huán)控制風(fēng)種的選擇。當(dāng)風(fēng)扇處于停止?fàn)顟B(tài)時按下 該鍵風(fēng)扇不能啟動，當(dāng)風(fēng)扇處

7、于工作狀態(tài)時，依次按下“風(fēng)種”鍵，風(fēng)速隨著 “正常風(fēng)一一睡眠風(fēng)一一自然風(fēng)一一正常風(fēng)”的狀態(tài)變化。3）風(fēng)扇停止?fàn)顟B(tài)的實現(xiàn)：使用一個按鍵來控制風(fēng)扇的停止。在風(fēng)扇處于任一工作狀態(tài)時按下該鍵風(fēng)扇 停止工作。4） LED顯示狀態(tài):分別用六個LED燈來顯示“風(fēng)速”和“風(fēng)種”的三種工作狀態(tài)。K提高要求1）按鍵提示音2）定時關(guān)機功能（以小時為單位）1正常風(fēng)電機連續(xù)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生持久風(fēng)；2自然風(fēng) 電機轉(zhuǎn)動4秒，停4秒，產(chǎn)生陣風(fēng)；3唾眠風(fēng) 電機轉(zhuǎn)動8秒，停8秒，產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)。第三章系統(tǒng)的組成及工作原理系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)由脈沖觸發(fā)電路、狀態(tài)鎖存電路、“風(fēng)速”、“風(fēng)種”控制電路及定 時電路組成。通過按鍵開關(guān)產(chǎn)生單次脈沖來

8、控制電風(fēng)扇的工作狀態(tài)并由六個發(fā) 光二極管來顯示其狀態(tài)。由撥動開關(guān)來控制定時的長短并由數(shù)碼管來顯示電扇 停止的剩余時間。1、脈沖觸發(fā)電路按鍵K1按下后產(chǎn)生的單次脈沖信號做為“風(fēng)速”狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā)信 號。按鍵KI、K2及部分門電路74LS00、74LS08構(gòu)成“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存電路的 觸發(fā)信號。2、狀態(tài)鎖存電路“風(fēng)速”“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存電路均是由一片有4個D觸發(fā)器的74LS175構(gòu) 成，每片的三個D觸發(fā)器的輸出端分別接三個狀態(tài)指示燈，同時每片74LS175 的清零端都接停止鍵K3,利用按鍵產(chǎn)生的低電平信號將所有狀態(tài)清零。3、風(fēng)種控制電路在“風(fēng)種”的三種工作狀態(tài)中，在“正常風(fēng)”狀態(tài)時，風(fēng)扇持續(xù)轉(zhuǎn)動，

9、而 工作在“自然風(fēng)”和“睡眠風(fēng)”狀態(tài)時產(chǎn)生的是間斷的風(fēng)。電路中用74LS151 作為風(fēng)種的控制器，由74LS175的三個輸出端選擇其中的一種工作方式。間斷工作時，在74LS175的CP端加入一個周期時鐘信號作為“自然風(fēng)”的間斷控 制，二分頻后再作為“睡眠風(fēng)”轉(zhuǎn)臺的控制輸入。4、定時控制電路該電路是由E555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，及74LS192構(gòu)成的減數(shù)電路以及由 74LS48譯碼器和數(shù)碼管構(gòu)成的顯示器電路構(gòu)成的。其中單穩(wěn)態(tài)電路的功能是產(chǎn) 生秒脈沖使減數(shù)電路實現(xiàn)定時功能，譯碼器和數(shù)碼管是用來顯示定時剩余時 間。5、按鍵音電路按鍵音電路是由或門74LS32及蜂鳴器構(gòu)成。蜂鳴器一端接地，另一端接 74

10、LS32的輸出端，74LS32的一個輸入端接高電平，另一端接撥動開光K1,K2。 當(dāng)按下開關(guān)時蜂鳴器導(dǎo)通，發(fā)出蜂鳴式的按鍵音。工作原理電路是通過按按鍵產(chǎn)生單次脈沖，再通過狀態(tài)鎖存電路處理來控制風(fēng)扇的 作狀態(tài)以及六個指示燈來顯示電風(fēng)扇的工作狀態(tài)。三個按鍵分別控制不同的 功能一一風(fēng)速、風(fēng)種、停止。操作電扇的原理狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3-1 o電風(fēng)扇的操作板面示意圖如3-2o強中 弱L1 口 L2 | L3 二睡眠自然正常L4| L5 二 L6|風(fēng)速風(fēng)種停止圖3-2電風(fēng)扇的操作板面示意圖其操作方式和狀態(tài)指示方式如下: 晨電風(fēng)扇處于停止?fàn)顟B(tài)時，所有指示燈不鳧；此時只有按“風(fēng)速”鍵電扇才會 啟動。此時風(fēng)扇的工作

11、狀態(tài)處于“弱風(fēng)”和“正常風(fēng)”狀態(tài)且相應(yīng)的指示燈 亮。2、電扇一經(jīng)啟動后，按動“風(fēng)速”鍵可循環(huán)選擇弱、中、強中的一種工作狀 態(tài)；同時.，按動“風(fēng)種”鍵可循環(huán)選擇正常、自然、睡眠中的一種工作狀態(tài)。3、電扇在任意工作狀態(tài)下，按動“停止”鍵可以使電扇停止工作，所有指示燈 不亮。第四章 單元電路設(shè)計及器件的選擇狀態(tài)鎖存電路“風(fēng)速”“風(fēng)種”這兩個操作各有三種狀態(tài)和停止一種狀態(tài)需要保存和 指示。因而對于每一種操作都可以采用三個觸發(fā)器來鎖存狀態(tài)。觸發(fā)器輸出1 表示有效，輸出0表示無效，當(dāng)三個都輸出0時表示停止。為了簡化設(shè)計可以 采用帶有直接清零端的觸發(fā)器，這樣將停止鍵與清零端直接相連就可以實現(xiàn)停 止功能。狀態(tài)

12、轉(zhuǎn)換圖如圖4-1圓圈內(nèi)數(shù)字XXX為QO QI Q2的輸出信號。圖中 QO QI Q2分別表示輸出狀態(tài)。圖4-1電扇簡化狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由上面狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表4-1所示。表4-1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表該表重新畫過QinQ黑小1媼001010010100100001nn*ln+1由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可得“2、牛、的卡若圖如表4-2所示。Q廠的卡諾圖由上面的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖以及利用卡若圖化簡可得QO QI Q2輸出邏輯信號表達 式（他們可適用于“風(fēng)速”及“風(fēng)種”電路）。由上述表達式可得狀態(tài)鎖存電路中電風(fēng)扇的工作狀態(tài)如表4-3所示，其中ST二1時表示風(fēng)扇處于工作狀態(tài)，ST二0時表示風(fēng)扇處于停止?fàn)顟B(tài)。表4-3電風(fēng)扇的工作狀

13、態(tài)轉(zhuǎn)換表該表重新畫過強心中a弱心ST000000100101011010001101111011111經(jīng)分析知可選用4D觸發(fā)器74LS175構(gòu)成狀態(tài)鎖存電路。狀態(tài)鎖存電路圖4-2狀態(tài)鎖存電路該圖重新用protel畫過觸發(fā)脈沖電路由上面分析可得脈沖觸發(fā)電路如圖4-3所示。表4-4 CP狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 該表重新畫過勺&STCP00000010010101101000101I11011111“風(fēng)種”三種方式的控制電路風(fēng)速控制電路如圖4-5所示。圖4-5風(fēng)速控制電路在“風(fēng)種”的三種工作狀態(tài)中，當(dāng)風(fēng)扇工作在“正?！睍r，風(fēng)扇為連續(xù)運 轉(zhuǎn)，工作在“自然”和“睡眠”時，風(fēng)扇為間歇性運行。電路中采用74LS

14、151 （8選1數(shù)據(jù)選擇器）作為“風(fēng)種”方式控制器，再尤由74LS175的三個輸出 端選中其中的一種工作方式。間斷工作時，電路中用了一個8秒計時周期的時 鐘信號作為“自然”方式的間斷控制，二分頻后再作為“睡眠”方式的控制輸 入，三種工作方式的波形圖如圖4-6所示。正常自然 rLTLTLrLrLrL睡眠 I|_|_II I16s圖4-6三種工作方式的波形圖電路圖中的D2端接的是8秒脈沖，課設(shè)過程中秒脈沖有函數(shù)信號源提供。定時電路定時部分的電路如圖4-7所示。定時部分是有555芯片產(chǎn)生秒脈沖來控制 74LS192數(shù)字減數(shù)器使其實現(xiàn)定時功能?？梢詫?4LS192的9、10、1、15管腳 進行置數(shù)來控

15、制定時的時間如給四管腳置初始值為1001定時的時間為9秒。之 后通過74LS48譯碼器及一個共陰數(shù)碼來顯示定時的時間及風(fēng)扇運行剩余的時 間。圖4-7定時部分電路該圖重新用protel畫過按鍵音電路為了使電風(fēng)扇在按鍵的同時有按鍵音，在設(shè)計中加入了該電路，由蜂 鳴器及或門74LS32構(gòu)成，使家用電風(fēng)扇變得更為人性化。其電路圖如4-8所 示。補充說明按鍵時什么信號使得蜂鳴器響第五章實驗、調(diào)試及測試結(jié)果與分析實驗過程及調(diào)試在選好課程設(shè)計的題目后，和同組人一起去查資料然后分析討論，最終確 定了實驗電路。有了實驗電路后列寫元件清單然后申請元件之后根據(jù)電路圖及 電路板的大小對整體進行了布局。之后進行焊接在兩

16、個人的配合之下順利的將 電路焊好，緊接著接上電源進行驗證但結(jié)果讓人傷心，什么現(xiàn)象都沒有。我們 只好耐著性子對著電路圖檢查所焊的電路板看是否焊接時除了錯誤，在兩人的 認(rèn)真檢查下發(fā)現(xiàn)是忘了聯(lián)凡根比降短的線，還有就是B鍵的焊接沒有注意到只 有對角才能起到開關(guān)的作用。將焊接中存在的問題都改正后再拿去驗證發(fā)現(xiàn)基 本要求完美的達到按鍵音也達到了要求，現(xiàn)在只剩下提高要求中的定時部分， 我們通過查資料以及向老師和同學(xué)請教終于確定了電路圖，我們照著電路圖將 定時部分電路焊好，和基本模塊一起拿去測試，發(fā)現(xiàn)達到了定時的要求。但由 于時間的問題定時部分任存在點問題，定時部分未設(shè)置總的開關(guān)以至于定時部 分會一直循環(huán)。測

17、試結(jié)果及分析總的來說這次課設(shè)是成功的，完成了基本要求即對電風(fēng)扇的“風(fēng)速”和 “風(fēng)種”的智能的控制以及停止功能的實現(xiàn)，也達到了提高要求，其中按鍵音 完成的很好由于時間的緊迫性定時部分未能和總的模塊達到很好的銜接。第六章收獲與體會改為結(jié)論這是我們笫二次進行此類的課程設(shè)計，也是一次比較系統(tǒng)的對電路的整體 設(shè)計，是一次很好的將我們所學(xué)的理論運用到實踐中的機會。整個過程包括了 查資料、對各種資料的分析、對電路的設(shè)計、焊接、調(diào)試等。期間考驗了我們 的耐性、與同組人的而配合能力、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。所以這次課設(shè) 不僅僅提升了我們的專業(yè)水平同時也提高了我們各方面的綜合能力。雖然學(xué)我 們這專業(yè)挺難的但既然

18、學(xué)了也堅持到了現(xiàn)在以后更應(yīng)該堅持。這次課設(shè)使我對 以后的學(xué)習(xí)更有信心和興趣了。結(jié)論：要針對課題來寫。主要寫課題設(shè)計最后實現(xiàn)了哪些功能，還存在哪些問 題有待解決。課題設(shè)計過程的經(jīng)驗，電路調(diào)試的經(jīng)驗等。不能寫通告課程設(shè)計學(xué)到什么，培養(yǎng)了什么之類的內(nèi)容?？萍颊撐牟荒艹霈F(xiàn)你、我、他之類的人稱代詞。段落之間，章節(jié)之間不要出現(xiàn)大片的空白！參考文獻注意排版！附錄一、二去掉！你們兩報告的重復(fù)率非常高，其中一個得認(rèn)真改一改!參考文獻注意排版！1.永甫.新編555集成電路應(yīng)用800例.成都電子科技大學(xué)出版社.1992 2.陳有卿，葉桂娟.555時基電路原理、設(shè)計與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2007 3.趙珂，彭嵩.脈沖與數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書.南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院實驗 實踐中心.20104 .王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計.高等教育出版社.20055 .郁漢琪.數(shù)字電子技術(shù)實驗及課題設(shè)計.北京：高等教育出版社，6 .閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，陳永甫.新編555集成電路應(yīng)用800例.成都電子科技大學(xué)出版社.19922 .陳有卿，葉桂娟.555時基電路原理、設(shè)計與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.20073 .趙珂，彭嵩.脈沖與數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書.南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院實驗 實踐中心.20104 .王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計