家用电风扇逻辑控制电路设计参考报告

方案二：本方案是对第一方案进行改进，修正之后得到。本电路包括六部分电 路。分别是：1、状态锁存电路，2、触发脉冲电路，3、“风种”方式 控制电路，4、消抖电路，5、单稳态定时电路，6、秒脉冲电路。
本方案比较完美的实现了设计要求。首先，风速、风种的控制能分别实现。单 次脉冲稳定，风速、风种状态循环进行控制。附加了定时部分电路，使得设计 更加人性化。使设计更加完美。 将两方案进行比较，很明显应该选择方案二。方案二是方案一的改进，在完成 了基本要求的同时，增加了附加电路的设计。
经过一系列的分析、准备。本次课题设计除在美观方面处理得不够得当之 外。本次电路设计完成全部的设计要求。
关键字：电风扇、按键、单次脉冲、芯片、循环控制
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家用电风扇控制逻辑电路设计
目录
前言································································4 第一章 设计内容及要求··············································5 第二章 系统设计方案选择
5、单稳态定时电路 单稳态定时电路由 555 芯片构成，由电路本身的要求决定了单稳态的方式，本电 路的单稳方式是：下降沿触发，电位由高变为低。
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家用电风扇控制逻辑电路设计
2.2 工作原理 电路由触发脉冲电路产生单次脉冲，通过状态锁存电路处理，由六个发光二极管 发光显示所控制的状态。再由单稳态定时电路控制风速、风种所需要的 “开启” 时间。按键开关 K1 控制风速的三种状态，开关 K2 控制风种的三种状态，开关 K3 接 74LS175 的清零端，控制电路的“停止”状态，工作原理图如 2-1 所示。
家用电风扇控制逻辑电路设计
摘要
据统计，电风扇已经成为人们生活中必不可少的家用电器，普及面已经越来 越广。随着电风扇的大面积普及，人们对电风扇的要求也越来越高。尤其是电风 扇的智能化、人性化等方面。而电风扇的人性化显得更为重要。
本次课题设计目的是：设计家用电风扇控制逻辑电路，由三个按键分别控 制风速、风种以及开关，并分别用发光二极管显示状态。附加按键提示音及定 时功能。这些功能的增加都是为了提高电风扇器件本身的人性化。为提高电路 的稳定性以及提高按键单次脉冲的稳定度，按键首先经过了 74LS179 芯片进行 了消抖处理。为实现风速的循环控制，循环部分有 74LS08、74LS175 组成了移 位计数器。从而实现了风速的循环控制。风种循环控制部分主要是通过 74LS00、 74LS08 芯片构成触发脉冲信号，再经过 74LS151 数据选择器进行风种选择。 附加部分通过 74LS32 芯片以及蜂鸣器组成按键提示音部分。定时部分由 555 组成单稳态电路实现定时。
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家用电风扇控制逻辑电路设计
前言
科学技术是第一生产力。以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻 天覆地的变化，使我们由手工时代进入了现代的电器时代。同时科技在国家的 国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。而 作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重 要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。电子 课设是电子技术学习中非常这哦那个要的一个环节，是将理论与实践相结合的 环节，是真正锻炼学生实践能力的环节。
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家用电风扇控制逻辑电路设计
第一章 设计内容及要求
〖基本要求〗
1)实现风速的强、中、弱控制(—个按钮控制，循环)：
使用一个“风速”键来进行风速控制，当风扇处于“停止”状态时，按下“风速”
键，风扇启动，并处于“弱风”、“正常风”状态。风扇启动后，依次按下“风速”
键，风速按照“弱→“中”→“强”→“弱”的方式进行变换。
2.1 方案一·····················································6 2.2 方案二·····················································6 第三章 系统组成及工作原理 3.1 系统组成···················································7 3.2 工作原理···················································8 第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择 4.1 状态锁存电路电路············································`9 4.2 触发脉冲电路···············································11 4.3 风种控制电路···············································12 4.4 消抖电路···················································14 4.5 单稳态电路·················································15 第五章 实验、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
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第三章 系统的组成及工作原理
2.1 系统的组成
本系统主要由脉冲触发电路、状态锁存电路电路、风种控制电路、消抖电路及单 稳态定时电路组成。通过按键开关产生单次脉冲来控制电风扇的状态，并通过发 光二极管将各种状态显示出来。
1、脉冲触发电路 按键 K1 按下后形成的单次脉冲信号作为“风速”状态锁存电路的触发信号。 按键 K1、K2 及部分门电路 74LS00、74LS08 构成了“风种”状态锁存电路的触 发信号。
风速 弱
停止
风速 风 速
正常
风种
风速 中
风速 停 止
强 停止
停 自然
停
停止
止
风种 风种
睡眠
图 2-1 工作原理图 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，电扇启动运 转，其初始工作状态为“风速”处于“弱”档，“风种”处于“正常”位置，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、中或强三种状态中的任一种 状态；同样按动“风种”键可循环选择正常、自然或睡眠三种状态中的任一种状 态。 3．在电扇任意工作状态下，按“停止”键，电扇停止工作，所有的灯熄灭。
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实现睡眠风、自然风、正常风三种风态(—个按钮控制，循环)
使用一个“风种”键来控制风种选择。当风扇处于“停止”状态时，按下“风种”
键不起作用。当风扇处于运转状态的时候，依次按下“风种”键，风种按照“正
常风”→“睡眠风”→“自然风”→“正常风”的方式进行变换。
4)实现停止功能的实现
使用一个“停止”键来控制风扇的停止功能。在风扇处于任一运转状态下都能通
的卡诺图如图 3-2 所示。
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的卡诺图
的卡诺图
由图 4-2 所示卡诺图可得
的卡诺图
图 4-2
的卡诺图
的表达式如下：
由上述表达式可得状态所存电路中电风扇的工作状态如表 3-1-2 所示。ST 为电扇 工作状态（ST=0 停，ST=1 运转）
根据 3-4 所示。
强（Q2） 0
家用电器已经变得极为普遍，成了人们生活中不可或缺的生活用品。而 在现代，人们对家用电器的要求也随着社会的发展越来越高。人们希望家用电 器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活中最为普遍的家用电器，家用电 风扇的智能化及人性化的设计就显得更为重要。家用电风扇控制逻辑电路设计 就是针对这一问题而研究设计的。
中（Q1） 弱（Q0） ST
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
表 4-1-2 电扇工作状态表 表达式，使用两片 74LS175 芯片所设计状态所存部分电路如图
风速 Q2Q1Q0
弱
风种
001
中
Q2Q1Q0
正常
自然
010
001
010
停止
强
000
100
停止 000
睡眠 100
图 4-1 电扇简化操作状态转换
根据图 4-1 状态转换图，可得到 种”电路都满足状态表 3-1-1 所示。
的状态表（表 3-1-1），“风速”及“风
由表 3-1-1 可得
表 4-1-1
的状态表
以前的家用的电风扇一个按键只能控制一种风速，而且无法对其风种进 行控制，无疑这样的电风扇存在一定的弊端，从而限制了电风扇的进一步普及。 通过逻辑电路设计之后的电风扇。只需要三个按键就可以循环控制风速、风种 及开关状态。实现了电风扇的人性化。
在国内外，家用电风扇的逻辑控制技术已经相当成熟。但是这一点并不 能否认我们对其进行电子课设设计。因为其中对逻辑电路进行设计分析的思路 仍然值得我们去学习和研究。又因为其简单、易做、易设计。对设计材料无特 别要求的特点。使得家用电风扇控制逻辑电路设计这一课题广泛运用于电子课 设中。
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第四章 单元电路设计、参数计算、器件选择
4.1 状态锁存电路
“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， 可以使用三个 D 触发器来锁存状态，触发器输出 1 时表示工作状态有效，0 表示 无效，当三个输出全为 0 则表示停止状态，同时为了简化设计，应该采用带有直 接清零端的 D 触发器，这样将停止键与清零端相连就可实现停止的功能。因此 在状态锁存部分采用了两个 74LS175 芯片来实现这些功能。风扇简化操作状态 转移图如图 4-1 所示。
2、状态锁存电路 “风速”、“风种”两组状态锁存电路均用二片 4D 触发器 74LS175 构成，每片三 只 D 触发器的输出端分别于三个状态指示灯相连，同时每片 74LS175 的清零端 均与停止键 K3 相连，利用按键产生的低电平信号将所有状态清零。
3、风种控制电路 在“风种”的三种选择方式中，在“正常”位置时，风扇为连续运行方式，在“自 然”和“睡眠”位置时，为间断运行方式。电路中，采用 74LS151 作为“风种” 方式控制器，由 74LS175 三个输出端选中其中的一种方式。间断工作时，在 74LS175 的 CP 端加入一个周期时钟信号作为“自然”端的间断控制，二分频后 再作为“睡眠”方式的控制输入。 4、消抖电路 消抖电路的加入是为了使的单次脉冲更加的稳定。当拨动开关时，产生了连续跳 动的脉冲，此时只要经过 74LS279 芯片，就可将这种有跳动的脉冲信号变成稳定 的单脉冲信号。
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第二章 系统设计方案选择
方案一：本方案是参考书中的一电路，本电路包括三部分。分别是：1、状态 锁存电路，2、触发脉冲电路，3、“风种”方式控制电路。
本方案基本上实现了风速、风种及开关七种状态，但是还存在一些问题。风速 风种两种控制没有很好的分开。当风速循环控制一次时，风种状态会跟着变化 一次。 无论是风速还是风种按键按下时，所产生的单次脉冲不稳定，致使状 态不能有规律的进行变化，而是杂乱无章的。同时电路之中缺乏定时部分电路， 使得本次设计中美中存在不足。这些电路都必须进行改进。
过“停止”键停止风扇运转。
3)LED 显示状态
使用六个发光二极管表示风扇的六种逻辑功能状态。
〖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，产生持久风；
(2) 自然风 电机转动 4s、停止 4s，产生阵风；
(3) 睡眠风 电机转动 8s、停止 8s，产生轻柔的微风。