电工课程设计家用风扇控制器

目录

前言 (3)

摘要 (4)

1.课程设计任务要求 (4)

2.方案设计 (5)

2.1总体思路

2.2基本原理

2.3框图

3.单元电路设计 (6)

4.Multisim 仿真设计 (14)

5.安装调试步骤 (17)

6.故障分析与电路改进 (18)

7.总结与涉及调试体会 (23)

8.队员分工 (24)

参考文献 (24)

附录一 (25)

实验清单 (25)

前言

炎炎夏日，酷暑难耐，很多家庭选择使用电风扇来降温解暑。之

所以家用电风扇普及范围广，是因为它经济，便捷，实用的性质。本

次课程设计任务为设计并制作一个家用风扇控制器，并实现一定的功

能控制功能。相关功能要求包括风速、类型和通断的调节与控制，并

在风扇运行于任意状态下都对其实现功能的切换，充分体现其可控制性。

设计内容是用一个按钮来实现风速强、中、弱的转换并且实现循环；一个按钮来实现风种从正常风、睡眠风、自然风的转换并且实现

循环；并且用不同颜色LED灯的显示来表示风速与风种的状态各个状态。一个模块是风速的循环控制电路，利用74ls192、74ls138芯片

实现三种状态的循环计数，并且利用高低电平实现LED灯的亮与灭；

一个模块是风种的循环控制电路，利用74ls192、74ls138芯片实现

三种状态的循环计数，并且利用高低电平实现LED灯的亮与灭，其中

周期性脉冲是利用555发生器产生周期为1s的方波，并且利用

74ls161产生周期为8s和16s的脉冲。

本课题基本实现了控制循环电路的功能，将之有效的连接在一起，实

现了家用电风扇控制逻辑电路的总体功能。

关键字：LED 电风扇循环控制汇编语言 74LS161D 74LS138D 74LS192D 74LS04 74LS08 74LS32

摘要

在电路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。

“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。

设计任务要求

设计并制作一个家用风扇控制器。要求控制器面板为：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。

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。

电扇处于工作状态时，有：

1.初始状态为：风速弱，风种正常；

2.按“风速”键，其状态由“弱、中、强、弱、……”循环；

3.按“风种”键，其状态由“正常、睡眠、自然、正常、……”循环；

风速的弱、中、强对应电扇的转动由慢到快；

风种：

1.正常电扇连续运转；

2.自然－电扇模拟自然风，即转4s，停4s；

3.睡眠—电扇慢转，产生轻柔的微风，转8s，停8s；

按照风速与风种的设置输出相应的控制信号。

方案设计

总体思路

将风种设计分成停、转时间控制和循环控制两部分，风速设计仅为循环控制一部分。由二进制计数器生成的不同分频的信号控制不同风种停、转时间，由三进制计数器和译码器控制三种不同状态的循环。基本原理

由555定时器组成的多谐振荡器将高电平转换为矩形波，输入74LS161同步二进制计数器，以其输出的八分频和十六分频信号分别控制自然和睡眠状态的停、转时间。时钟脉冲经74LS192改造成的三进制计数器和74LS138译码器控制三种状态的循环，风速、风种循环部分的设计均可依照此原理。

框图

单元电路设计

555定时器的设计

1、设计要求

风种分为正常、自然和睡眠三种状态。正常状态下需要风扇连续运转，即相应的LED灯一直处于亮的状态，则需持续的高电平。自然状态需要风扇转4s停4s，即相应LED灯亮4s停4s，则需周期为8s的脉冲，其中高电平4s，低电平4s。睡眠状态需要风扇转8s停8s，即相应LED灯亮8s停8s，则需周期为16s的脉冲，其中高电平8s，低电平8s（如图（1）所示）。

图（1）“风种”三种工作方式波形

2、设计思路

用NE555定时器组成的多谐振荡器将高电平转化为周期为1s 的脉冲，经过74LS161D 型四位同步二进制计数器后产生周期为2s 、8s 和16s 的脉冲。2s 的脉冲经处理后变为持续的高电平，作为正常状态的输入信号。周期为8s 和16s 的脉冲分别作为自然和睡眠状态的输入信号。

计算过程及结果：

555NE 脉冲产生参数设计，

211

221

2117.0)(7.0T T T C R T C R R T +==+=

根据所有元器件，C1=10μF, R1=47k Ω，令T=1s 可得R2=47k Ω，连接如图（2），则可得到周期为1s 的脉冲。