家用风扇控制器.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流家用风扇控制器.精品文档.设计内容与设计要求一 任务与要求：1、 设计并制作一个家用风扇控制器。控制器面板为：按钮三个，分别为风速、风种和停止。LED指示灯6个，指示风速强、中、弱，风种为睡眠、自然和正常。2、 电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮，只有按下“风速”键时，才会响应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按停止键，则进入停止状态。3、 处于工作状态时，有：初始状态为：风速弱，风种正常；按“风速”键，其状态由“弱、中、强、弱、”循环；按“风种”键，其状态由“正常、睡眠、自然、正常、”循环；风速的强、弱、中对应电扇的转动由慢到快；4、 风种正常：电扇连续运转；自然：电扇模拟自然风，即转4s，停4s；睡眠：电扇慢转，产生轻柔的微风，转8s，停8s；5、 按照风速与风种的设置输出相应的控制信号；二、设计要求：1、 设计思路清晰，给出整体设计框图；2、 设计各单元电路，给出具体设计思路、电路器件；3、 总电路设计；4、 计算机仿真5、 安装调试电路；6、 写出设计报告；主要设计条件1. 提供直流稳压电源、示波器； 2. 提供 TTL集成电路芯片、电阻、电容及插接用面包板、导线等 目录1 总体设计：41.1 基本原理：52 总电路设计93 安装调试103.1 风速103.2 风种113.3 开机123.4 停机134 故障分析与电路改进135 总结146 设计调试体会147 参考文献158 评分表161 总体设计：1. 8253定时/计数器通道0定时控制步进速度，通道2和3定时电机的转停时间，8255的PA0控制步进电机的转停。2. 8255 的C口输出控制脉冲，经74452电路驱动电路。B口输出控制LED显示风扇当前的状态。1.1 基本原理：本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器，所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。除利用了中断资源，还利用了的555计数/定时器，LED指示灯电路等，再加上电机的驱动电路，便构成以风扇电机控制电路。图1 电扇操作面板在面板上有六个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。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。风速选择风种选择停机风速选择电路风种选择电路 图2 家用电扇控制电路原理框图5 “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。6 可以利用D触发器建立起“风速”及“风种”锁存状态电路，但这两部分电路的输出信号状态的变化还有赖于各自的触发脉冲。在“风速”部分的电路中，可以利用“风速”按键所产生的脉冲信号作为D触发器的触发脉冲。而“风种”部分电路的触发脉冲CP则是由“风速”、“风种”按键的信号和电扇工作状态信号（设ST为电扇工作状态，ST=0停，ST=1运转）三者组合而成的。当电扇处于停止状态（ST=0）时，按风种键无效，CP信号将保持低电平；只有按风速键后，CP信号才会变成高电平，电扇也同时进入运转状态（ST=1）。进入运转状态后，CP信号不再受风速键的控制，而是由风种键所控制。7 其中风速键和风种键采用常闭式微动开关，按动一下，产生一个时钟单脉冲。停机键为常开式微动开关，按一下可产生一个低电平脉冲信号，作用于D触发器的异步清零端，使异步清零端工作，是所有触发器清零，实现停机功能。由于实验器材的缺少，风种选择功能按钮由一个时钟脉冲代替。8 图3中的3个触发器及门电路构成了风种选择电路，其输出作为数据选择器74LS151风种数据选择代码，在74LS151的输出端获得所需的风种信号。图3 风种选择电路9 图4中的3个触发器及门电路构成了风速选择电路，其输出数据作用于电机来控制电机的转动方式。图4 风速选择电路10 用555计时器设计一个周期为8秒的多谐振荡器产生时钟脉冲，通过数据选择器作用于电机来实现自然风的转4秒停4秒的功能，将时钟信号接到一个由D触发器构成的二分频电路上，由于脉冲信号一个周期内只有一个上升沿，所以二分频电路能将输入的脉冲信号的周期放大一倍，再通过数据选择器作用于电机来实现睡眠风转8秒停8秒的功能。11 上电复位电路通过在接通电源后的一个很短的时间内对D触发器的异步清零端施加一个低电平脉冲使其先清零，然后低电平脉冲消失使电路能正常工作，采用的方法是用一个由555定时器组成的单稳态触发器和一个继电器实现，单稳态触发器开始输出一小段低电平，在这段时间内继电器导通低电平作用于D触发器的异步清零端使D触发器清零，之后高电平来后继电器截止，之后不再导通，使电路能够正常工作，由于这个低电平作用时间很短，所以在实际应用中不会造成影响。2 总电路设计仿真电路图图53 安装调试3.1 风速风速选择电路性能测试如图6所示。按三下风速键指示强风的灯亮，代表当前的风速是强风。图63.2 风种风种选择电路性能测试如图15所示。按一下风种键代表自然的指示灯亮，代表现在的风种是自然风。 图73.3 开机开机状态性能测试（理论是开机后风速为弱，风种为正常）如图8所示。图83.4 停机关机清零状态测试如图9所示。在电扇工作时按下关机键，所有指示灯熄灭，电扇处于待机状态。 图94 故障分析与电路改进在试验的过程中遇到了很多的问题，总的来说可以实现，但是元件还可以更简单更少，74ls74可以用74LS175代替。开始时风速选择同时控制风速和风种开启，此功能未实现。5 总结在课程设计的过程中遇到了很多麻烦，但是最终还是将设计做了出来，试验证明设计可行。6 设计调试体会通过实验验证，该设计方案是成功的。从一开始做这个设计到做完这个设计，我也经历了从一片空白到理解消化了大部分涉及到的相关的知识，可以说是从中得到了很大的收获。当然此次的成功也离不开老师的指点。不能说这个设计就是最好的，由于缺乏此类的经验，这个设计肯定还存在各种各样的问题，还需老师的指正. 经过此次的课程设计，我深深的体会到了电子产品的复杂性以及它的重要性，更认识到了要将此门课程学到精通是一件很困难的事。当今社会，推及相当长一段时间的未来，我们不能否认电子是世界人民生活中不可或缺的东西。作为大三的学生，我们学习电气工程及其自动化这个专业，学习电子更是一种必须，并且还得学精，学满！这样作为21世纪的主力军，在这个电子的产业方面才不会让电子没落，而是将电子推向一个又一个的热潮。此外，我还认识到了不仅要将书本上的知识消化干净，还要会将理论联系实际。学习理论不是为了空想，学习理论是为了生活得更方便，更安全，更环保而服务。经历了这几周充实的学习生活，为了完成这个课程设计，我学会了很多。要将这个课程设计做出来，前提就是懂书本上的知识，再就是会查阅资料，将自己的知识体系完善完整。更需要的是不耻下问的心，虚心向指导老师和会的同学请教自己不懂的地方。我还在此次课程设计中学会了使用EWB软件，并加深了对各种逻辑元件的了解。 完成了此次课程设计，除了自身的努力，我还要感谢老师和同学们的帮助。我相信，在以后的日子里，我们对电子的理解会更加深刻。7 参考文献数字电子技术 阎石 主编；电子技术基础试验与仿真 孙胜麟 郭照南 主编；