电风扇控制器的设计与制作

家用电风扇控制器的设计与制作

一、设计要求：

1、基本部分

(1)、自制稳压电源；

（2）、用按钮实现为风速、风种和停止的控制， LED指示灯指示风速、风种各种状态。

（3）、电扇处于停转状态时，所有指示灯都不亮，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，只要按下停止键，则进入停转状态。

（4）、处于工作状态时，有（a）初始状态为：风速为“弱”，风种为“正常”；（b）按“风速”键，其状态由“弱”→“中”→“强”→“弱”→……往复循环改变，每按一下按键改变一次状态；（c）按“风种”键，其状态由“正常”→“睡眠”→“自然”→“正常”→……往复循环改变；

（5）实现定时关机功能，时间在1-99分钟内可由用户任意设定，用数码管显示时间，按倒计时方式显示；

2、发挥部分

（1）、电扇模拟自然风计时与显示，即转8秒，停8秒

（2）、按照风速和风种的设置输出相应的控制信号接口，实现电机控制；

（3）、优化设计方案，使整个电路采用的集成块应尽量的少

（4）、增加风速的模拟控制。

二、方案设计与论证

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。

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、倒计时定时电路，5、产生脉冲电路。

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。

A、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。

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端加入周期16秒时钟信号作为“自然”端的间断控制。

4、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。

B、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。

图2-1

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。

三、单元电路设计与参数计算

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。

4-1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

由状态转换表可得的卡若图如表4-2所示。

表4-2 的卡若图

由上面的状态转换图以及利用卡若图化简可得Q0 Q1 Q2输出逻辑信号表达式（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时表示风扇处于停止状态。

表4-3 电风扇的工作状态转换表

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。