电风扇控制数字电路课程设计报告.docx

家 用 电 风 扇 控 制 逻 辑 电 路 设 计电子课程设计报告题目名称：家用电风扇掌握规律电路设计姓名：邹秀兰专业：通信工程班级学号：08042104 同 组 人：曾令春指导教师：韦芙芽南昌航空大学信息工程学院摘要随着我国经济的进展，居民家中的电器是越来越多，电风扇也成为了我们生活中必不行少的家用电器。以前的台式电风扇和落地式电风扇都是承受机械控 制，主要掌握风速和风向。然而随着电子技术的进展，目前的家用电风扇大多承受电子掌握线路取代了原来的机械掌握器，是电风扇的功能更强，操作也更简便。使电风扇的使用变得更为人性化。本次课程设计的题目是：家用电风扇规律掌握电路的设计。由三个按键分别掌握风速、风种和开关，并分别用不同颜色的发光二级管来显示风扇工作的状态。附加按键提示音及定时功能。增加这些都是为了提高电风扇的人性化。根本电路是利用四片 D 触发器74LS175建立起“风速”及“风种”状态锁存电路，并由74LS08、74LS1517、4LS175及74LS00构成“风速”及“风种”的循环。定时局部由555单稳态脉冲电路及74LS192移位存放器和74LS48译码器构成。经过一系列的分析、预备。由于库房没有大的板子故将定时局部焊在另一块板子上，所以本次课程设计除在美观上有点欠缺外到达了全部的要求。关键字:电风扇、按键、脉冲、循环。2023 年 9月日前言名目科学技术是第一生产力。科技使我们由手工时代进入了现代的电器时代。 同前时言科··技···在··国···家··的···国···防··事···业··中···发···挥··了···重··要···的··作···用···，··只···有··科···技··发···展4 了才能使一个国第家一变章得强大设。计而内作为容二及十要一求世·纪···的··主···义··，···作···为··一···名··大···学··生···，···不··仅···仅··要···将·5理论学问学会，更为重要的是要将所学的学问用于实际生活之中，使理论与实践能其次章 系统设计方案选择够联系起来。电子课设是将理论与实践相结合的一个格外重要的环节，是一个能真正2.1能提高方学案生一动手···与···实··践···能··力···的··环···节···。 6家2.2用电器方已案经二变得···极···为··普···遍··，···成··了···我···国··家···庭··中···最··为···普···及··的···家··用 电·6器之一。随着近几年我国经济的快速进展人们的生活水平也渐渐提高了，人们对家用电第三章系统组成及工作原理器的要求也越来越高。人们期望家用电器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活3.1中比不系可统少组的家成用···电··器···，··电···风··扇···的···智··能···化··及···人··性···化···的··设···计··就···显··得7要。家3.2用电风工扇作控原制逻理辑···电··路···设··计···就··是···针···对··这···一··问···题··而···研···究··设···计··的···。··8尤为重以前的家用的电风扇一个按键只能掌握一种风速，而且无法对其风种进展控第制四，章无疑这单样元的电电风路扇设存计在、一参定数的弊计端算，、从器而件限选制了择电风扇的进一步普及。通过4逻.1辑电状路态设锁计存之电后路的电电风路扇··。···只··需···要···三··个···按··键···就··可···以···循··环···控··制···风··速·9、风种及开关状态。实现了电风扇的人性化。4.2触发脉冲电路11在国内外，家用电风扇的规律掌握技术已经相当成熟。但是这一点并不能说明4我.3们的这风次种课控设制就电没路意义···。···因··为···其··中···对··逻···辑···电··路···进··行···设··计···分···析··的思12路仍旧值得4我.4们去学消习抖和电研路究·。···又··因···为···其··简···单··、···易··做···、···易··设···计··。···对··设···计···材··料·1无4特别要求的特点。使得家用电风扇掌握规律电路设计这一课题广泛运用于电子课设中。4.5单稳态电路15第五章试验、调试及测试结果与分析16结论17参考文献18附录一18附录二20附录三22第一章 设计内容及要求根本要求1) 实现风速的强、中、弱掌握(个按钮掌握，循环)：使用一个“风速”按键来循环掌握风速的变化。当电风扇出于停顿状态时按 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“弱中强弱”依次变换。2) 实现风种的“睡眠风”、“自然风”、“正常风”三种状态的掌握(个按钮掌握， 循 环)：使用一个“风种”按键来循环掌握风种的选择。当风扇处于停顿状态时按下该键风扇不能启动，当风扇处于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随着“正常风睡眠风自然风正常风”的状态变化。 3风扇停顿状态的实现：使用一个按键来掌握风扇的停顿。在风扇处于任一工作状态时按下该键风扇停顿工作。4)LED显示状态:分别用六个LED灯来显示“风速”和“风种”的三种工作状态。提高要求1) 按键提示音2) 定时关机功能(以小时为单位)1 正常风 电机连续转动，产生长久风；2 自然风 电机转动 4 秒，停 4 秒，产生阵风；3 睡眠风 电机转动 8 秒，停 8 秒，产生轻柔的微风。其次章系统设计方案选择 ？方案：电风扇掌握规律电路由四局部组成。1、状态锁存电路；2、触发脉冲电路；3、“风速”、“风种”方式选择电路；4、定时电路；该电路？很好的实现“风速”、“风种”及停顿状态的掌握，完善的实现了课设的根本要求，也根本上完成了提高要求。由于提高要求是在根本要求到达后设计的，由于时间的问题故存在些瑕疵没能和主电路到达很好的匹配。第三章 系统的组成及工作原理3.1 系统的组成本系统由脉冲触发电路、状态锁存电路、“风速”、“风种”掌握电路及定时电路组成。通过按键开关产生单次脉冲来掌握电风扇的工作状态并由六个发光二极管来显示其状态。由拨动开关来掌握定时的长短并由数码管来显示电扇停顿的剩余时间。1、 脉冲触发电路按键 K1 按下后产生的单次脉冲信号做为“风速”状态锁存电路的触发信号。按键 K1、K2 及局部门电路 74LS00、74LS08 构成“风种”状态锁存电路的触发信号。2、 状态锁存电路“风速”“风种”状态锁存电路均是由一片有 4 个 D 触发器的 74LS175 构成，每片的三个 D 触发器的输出端分别接三个状态指示灯，同时每片 74LS175 的清零端都接停顿键 K3，利用按键产生的低电平信号将全部状态清零。3、风种掌握电路在“风种”的三种工作状态中，在“正常风”状态时，风扇持续转动，而工作在“自然风”和“睡眠风”状态时产生的是连续的风。电路中用74LS151 作为风种的掌握器，由 74LS175 的三个输出端选择其中的一种工作方式。连续工作时， 在 74LS175 的 CP 端参加一个周期时钟信号作为“自然风”的连续掌握，二分频后再作为“睡眠风”转台的掌握输入。4、定时掌握电路该电路是由 NE555 构成的单稳态电路，及 74LS192 构成的减数电路以及由74LS48 译码器和数码管构成的显示器电路构成的。其中单稳态电路的功能是产生秒脉冲使减数电路实现定时功能，译码器和数码管是用来显示定时剩余时间。5、按键音电路按键音电路是由或门 74LS32 及蜂鸣器构成。蜂鸣器一端接地，另一端接74LS32 的输出端，74LS32 的一个输入端接高电平，另一端接拨动开光 K1,K2。当按下开关时蜂鸣器导通，发出蜂鸣式的按键音。3.2 工作原理电路是通过按按键产生单次脉冲，再通过状态锁存电路处理来掌握风扇的工作状态以及六个指示灯来显示电风扇的工作状态。三个按键分别掌握不同的功能风速、 风种、停顿。操作电扇的原理状态转换图如图 3-1。电风扇的操作板面示意图如 3-2。图 3-1 电风扇原理状态转换图图 3-2 电风扇的操作板面示意图其操作方式和状态指示方式如下：1、电风扇处于停顿状态时，全部指示灯不亮；此时只有按“风速”键电扇才会 启动。此时风扇的工作状态处于“弱风”和“正常风”状态且相应的指示灯亮。 2、电扇一经启动后，按动“风速”键可循环选择弱、中、强中的一种工作状态； 同时，按动“风种”键可循环选择正常、自然、睡眠中的一种工作状态。3、电扇在任意工作状态下，按动“停顿”键可以使电扇停顿工作，全部指示灯不亮。第四章单元电路设计及器件的选择4.1 状态锁存电路“风速”“风种”这两个操作各有三种状态和停顿一种状态需要保存和指示。因而对于每一种操作都可以承受三个触发器来锁存状态。触发器输出 1 表示有效，输出 0 表示无效，当三个都输出 0 时表示停顿。为了简化设计可以承受带有直接清零端的触发器，这样将停顿键与清零端直接相连就可以实现停顿功能。状态转换图如图 4-1 圆圈内数字 XXX 为 Q0 Q1 Q2 的输出信号。图中 Q0 Q1 Q2 分别表示输出状态。图 4-1 电扇简化状态转换图由上面状态转换图可得状态转换表如表 4-1 所示。表 4-1 状态转换表该表重画过由状态转换表可得表 4-2的卡假设图如表 4-2 所示。的卡假设图由上面的状态转换图以及利用卡假设图化简可得 Q0 Q1 Q2 输出规律信号表达式他们可适用于“风速”及“风种”电路。由上述表达式可得状态锁存电路中电风扇的工作状态如表 4-3 所示，其中ST=1 时表示风扇处于工作状态，ST=0 时表示风扇处于停顿状态。表 4-3 电风扇的工作状态转换表该表重画过经分析知可选用 4D 触发器 74LS175 构成状态锁存电路。状态锁存电路如图 4-2 所示。图 4-2 状态锁存电路 该图重用protel 画过4.2 触发脉冲电路由上面分析可得脉冲触发电路如图 4-3 所示。图 4-3 触发脉冲电路该图重用 protel 画过电路中分别设置了 K1 K2 K3 三个掌握键来掌握电风扇的工作状态。键 K1 按下后形成的脉冲信号作为“风速”状态锁存电路的触发信号。键K1 K2 及局部门电路构成了“风种”状态锁存电路的触发信号CP。电扇停顿时ST=0 K1=0，故图中与非门 U2 输出低电平，U3 输出也为低电平，因而U4 输出的 CP 信号为低电平。当按下 K1 键后，K1 输出高电平，U2 输出低电平，故 CP 变为高电平，并使D 触发器翻转，“风种”功能处于“正常”状态。同时，由于K1 键输出上升沿信号，也是“风速”电路的触发器输出处于“弱”状态，风扇开头工作 ST=1。电扇启动后 U2 输出始终为高电平,这样 CP 信号与 K2 状态始终一样。这样每次按下K2 并释放后，CP 信号就会产生一个上升沿使“风速”状态发生变化，在工作过程中 CP 波形图如图 4-4 所示。图 4-4 CP 波形图由上面的分析及 CP 波形图可得 CP 状态转换表如表 4-4 所示。表 4-4 CP 状态转换表 该表重画过4.3 “风种”三种方式的掌握电路风速掌握电路如图 4-5 所示。图 4-5 风速掌握电路在“风种”的三种工作状态中，当风扇工作在“正常”时，风扇为连续运转， 工作在“自然”和“睡眠”时，风扇为间歇性运行。电路中承受 74LS1518 选1 数据选择器作为“风种”方式掌握器，再尤由74LS175 的三个输出端选中其中的一种工作方式。连续工作时，电路中用了一个 8 秒计时周期的时钟信号作为“自然”方式的连续掌握，二分频后再作为“睡眠”方式的掌握输入，三种工作方式的波形图如图 4-6 所示。图 4-6 三种工作方式的波形图电路图中的 D2 端接的是 8 秒脉冲，课设过程中秒脉冲有函数信号源供给。4.4 定时电路定时局部的电路如图 4-7 所示。定时局部是有 555 芯片产生秒脉冲来掌握74LS192 数字减数器使其实现定时功能。可以对 74LS192 的 9、10、1、15 管脚进展置数来掌握定时的时间如给四管脚置初始值为 1001 定时的时间为 9 秒。之后通过 74LS48 译码器及一个共阴数码来显示定时的时间及风扇运行剩余的时间。图 4-7 定时局部电路该图重用protel 画过4.5 按键音电路为了使电风扇在按键的同时有按键音，在设计中参加了该电路，由蜂鸣器及或门 74LS32 构成，使家用电风扇变得更为人性化。其电路图如 4-8 所示。补充说明 按键时 什么信号使得蜂鸣器响图 4-8 按键音电路第五章试验、调试及测试结果与分析5.1 试验过程及调试在选好课程设计的题目后，和同组人一起去查资料然后分析争论，最终确定了试验电路。有了试验电路后列写元件清单然后申请元件之后依据电路图及电路板的大小对整体进展了布局。之后进展焊接在两个人的协作之下顺当的将电路焊好，紧接着接上电源进展验证但结果让人难过，什么现象都没有。我们只好耐着性子对着电路图检查所焊的电路板看是否焊接时除了错误，在两人的认真检查下觉察是忘了联几根比降短的线，还有就是 B 键的焊接没有留意到只有对角才能起到开关的作用。将焊接中存在的问题都改正后再拿去验证觉察根本要求完善的到达按键音也到达了要求，现在只剩下提高要求中的定时局部，我们通过查资料以及向教师和同学请教最终确定了电路图，我们照着电路图将定时局部电路焊好，和根本模块一起拿去测试，觉察到达了定时的要求。但由于时间的问题定时局部任存在点问题，定时局部未设置总的开关以至于定时局部会始终循环。5.2 测试结果及分析总的来说这次课设是成功的，完成了根本要求即对电风扇的“风速”和“风种”的智能的掌握以及停顿功能的实现，也到达了提高要求，其中按键音完成的很好由于时间的紧迫性定时局部未能和总的模块到达很好的连接。第六章收获与体会 改为结论这是我们其次次进展此类的课程设计，也是一次比较系统的对电路的整体设计，是一次很好的将我们所学的理论运用到实践中的时机。整个过程包括了查资料、对各种资料的分析、对电路的设计、焊接、调试等。期间考验了我们的耐性、与同组人的而协作力量、觉察问题及解决问题的力量。所以这次课设不仅仅提升了我们的专业水平同时也提高了我们各方面的综合力量。虽然学我们这专业挺难的但既然学了也坚持到了现在以后更应当坚持。这次课设使我对以后的学习更有信念和兴趣了。不能写通告课程设计学到什么，培育了什么之类的内容。结论：要针对课题来写。主要写课题设计最终实现了哪些功能，还存在哪些问题有待解决。课题设计过程的阅历，电路调试的阅历等。科技论文 不能消灭 你、我、他之类的人称代词。段落之间，章节之间不要消灭大片的空白！参考文献留意排版！附录一、二去掉！你们两报告的重复率格外高，其中一个得认真改一改！参考文献1.永甫.编 555 集成电路应用 800 例.成都电子科技大学出版社. 19922.陈有卿，叶桂娟.555 时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.20233.赵珂，彭嵩.脉冲与数字电路试验指导书.南昌航空大学信息工程学院试验实践中心.20234.王毓银.数字电路规律设计.高等教育出版社.20235.郁汉琪.数字电子技术试验及课题设计.北京：高等教育出版社，1995.5 6.阎石.数字电子技术根底.北京：高等教育出版社，2023.5陈永甫.编 555 集成电路应用 800 例.成都电子科技大学出版社.19922.陈有卿，叶桂娟.555 时基电路原理、设计与应用.电子工业出版社.20233.赵珂，彭嵩.脉冲与数字电路试验指导书.南昌航空大学信息工程学院试验实践中心.20234.王毓银.数字电路规律设计.高等教育出版社.20235.郁汉琪.数字电子技术试验及课题设计.北京：高等教育出版社，1995.5 6.阎石.数字电子技术根底.北京：高等教育出版社，2023.5留意排版！附录一 芯片功能管脚图附录二元件清单序号类型型号数量1芯片74LS001274LS082374LS1511474LS17535NE5551674LS1921774LS4818电阻1K3933071010061115K11268K113电容1uF11410uF1150.1uF116二极管发光二极管617数码管共阴数码管118拨动开关拨动开关419B 键按键开关4202122万能板蜂鸣器导线万能板蜂鸣器导线21假设干附录三 PCB 图