家用电风扇控制电路设计报告

家用电风扇控制电路设计报告

目录

一.设计任务和要求 (2)

二.设计的方案的选择与论证 (3)

三.电路设计计算与分析 (4)

四.总结及心得 (19)

五.附录 (20)

六.参考文献 (21)

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一.设计的任务和要求

【设计任务】

1.实现电风扇风速强、中、弱控制（一个钮控制循环）：

使用一个“风速”按键来循环控制风速的变化。当电风扇出于停止状态时按下该键，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.实现自然风、正常风两种风态（一个钮控制循环）：

使用一个“风种”按键来循环控制风种的选择。当风扇处于停止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——自然风——正常风”的状态变化。

3.LED显示状态：

用8个LED灯来显示“风速”、“风钟”、“定时”的各种工作状态。

4.定时关机功能（以小时为单位）：

用555定时器构成单稳态触发器来实现电路的定时控制，改变电路本身的参数即改变电路暂稳态维持时间的长短，从而实现不同时长的定时。

【设计要求】

1.完成电路的理论设计

2.参数的计算和有关器件的选择

3.对电路进行仿真

4.撰写设计报告书一份：A3图纸至少一张。报告书要求写明以下主要内容：

①.总体方案的选择与设计

②.各个单元电路的选择和设计

③.仿真过程的实现

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二.设计的方案的选择与论证

【方案一】

本方案的电路包括五部分：①.状态锁存电路，②.触发脉冲电路，③.风速控制电路，④.风种控制电路，⑤.单稳态定时电路。

本方案基本实现了风速、风种及开关六种状态的控制，但是还存在一些问题。风速、风种的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。风速、风种或定时有时按下按键时，会产生不稳定的单次脉冲，致使状态不能有规律的进行变化。这是必须进行改进的。

【方案二】

本方案是对方案一进行改进，修正之后得到的。本电路包括六个部分：①.状态锁存电路，②.触发脉冲电路，③.风速控制电路，④.风种控制电路，⑤.单稳态定时电路，⑥.消抖电路。

本方案比较完美的实现了设计要求。首先，风速、风种的实现分别独立了，可以单独的实现。单次脉冲的产生更加稳定，能够较好的控制电路。将方案一和方案二进行比较，很明显应该选择方案二。

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三.电路设计计算与分析

本设计中，家用电风扇控制逻辑电路在控制电风扇的工作方式时，主要依靠风速，风种，定时三个状态的改变来完成，而这三种状态均需要状态锁存器来保存其变化状态，再通过输入脉冲来改变它的状态。

对于三个状态，各用一个状态锁存器来保存相应的变化状态，下面我们将系统的对三个状态进行逻辑设计。

1.风速状态锁存器的设计

“风速”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表示工作状态无效，当三个输出全为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。风速状态锁存器的设计步骤如下：

①.状态图如图1.1所示:

010

001

中弱

停止100

强000

风速状态转换图图1.1

4

表1.1 风速转换状态真值表

n+1的次态卡诺图，如图1.2Q所示：根据表③.1.1可以得到n+1n+1n+1 QQQ012nnn 00 01 11 10 QQQ021

001 010 × 100 0

×001 ××1

n+1图1.2 的次态卡诺图Q n+1：求出④.由图1.2Q1-1的表达式如（）

nn n+1 Q·Q= Q001n+1 n (1-1)次态方程Q= Q01n+1 n

Q= Q12

5

.驱动方程：⑤）：若用D触发器来实现电路，则其驱动方程见（1-2

nn ·D = Q Q001n（1-2驱动方程）D = Q01n QD = 12⑥.用D触发器实现风速状态锁存器原理性逻辑图如图1.3和图1.4所示，电路

采用同步时钟CP控制。

图1.3 风速状态原理电路

15U11241Q1D35~1Q2D7122Q3D613~2Q4D101113Q11116~3Q~CLR9154QCLK141013~4Q1174LS

175DU2A74LS08D图1.4 风速状态原理电路图

2.风种状态锁存器设计

风种有两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6

，则表示停止状态。由此，可以考虑采用带有直接清零0效，当两个输出全为端

的触发器，这样将“停止”键与清零端相连就可以实现停止功能。: 所示状态图

如图2.1①.

10

自01

正常

00

停止

2.1 风种状态转换图图

表2.1 风速转换状态真值表

n+1的次态卡诺图，如图2.2所示： .根据表2.1可以得到Q③n+1n+1QQ01nn 0 1

Q Q0101 10 0

×01

1

n+1Q2.2 图的次态卡诺图7

n+1：Q的表达式如（2-1）④.由图1.2求出

nn+1 = Q Q次态方程00n+1 n = Q Q(2-1) 01⑤.驱动方程：

若用D触发器来实现电路，则其驱动方程见（1-2）：

n（2-1）驱动方程 D = Q00n Q D=01

⑥.用D触发器实现风速状态锁存器原理电路如图2.3所示，电路采用同步时钟

CP控制。

114U811~121231~241312~3~CL14CL1~4Q74LS175N

2.3 风种状态锁存器原理电路图时间状态锁存器设计

3.定时器也有三个工

作状态，分别是1小时、2小时、3小时，以及一种停止指示状态，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，当三个输出全为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。

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①.定时器状态转换图如图3.1所示：