家用电风扇控制逻辑电路设计

家用电风扇控制逻辑电路设计
摘要
电风扇是我国家庭中最为普及的家用电器之一，以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机械控制，主要控制风速和风向。

然而随着电子技术的发展，目前的家用电风扇大多采用电子控制线路取代了原来的机械控制器，使电扇的功能更强，操作也更简便。

本文比较全面的设计出了家用电风扇的控制电路，它包括家用电风扇的风速、风种和定时几种状态的控制。

把家用电风扇控制方便、简单化，使人们在使用过程中能更好的对电风扇操作。

关键词：方式控制；触发脉冲；定时电路
Abstract
F a n i s o n e o f t h e m o s t p o p u l a r h o u s e h o l d a p p l i a n c e s i n m y f a m i l y, a n d t h e f o r m e r l y e l e c t r i c f a n s a n d f l o o r f o r m e r d e s k t o p f a n s a re
m a i n l y m e c h a n i c a l c o n t ro l t h e w i n d s p e e d a n d d i re c t i o n c o n t ro l.
H o w e v e r,w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f e l e c t ro n i c t e c h n o l o g y,t h e h o m e
f a n s w i t h e l e c t ro n i c c o n t ro l h a v e c i rc u i t e d t o re p l a c e m o s t o f t h e
o r i g i n a l m a c h i n e c o n t ro l l e r,s o f a n s b e c o m e m o re p o w e r f u l,m o re
c o n v e n i e n t o p e r a t i o n.
T h i s a r t i c l e c o m p a re s c o m p re h e n s i v e l y d e s i g n t h e h o m e f a n s i n
t h e c o n t ro l c i rc u i t,w h i c h i n c l u d e s t h e h o m e f a n s o f w i n d s p e e d,t h e
S p e c i e s o f t h e w i n d a n d t i m i n g o f s e v e r a l k i n d s o f s t a t e c o n t ro l.I t
m a d e h o m e e l e c t r i c f a n c o n t ro l e a s i l y a n d S i m p l y,s o t h a t p e o p l e c a n u s e t h e p ro c e s s o n t h e f a n o p e r a t i o n b e t t e r.
K e y w o r d:M o d e c o n t ro l;Tr i g g e r p u l s e;Ti m i n g c i rc u i t
目录
家用电风扇控制逻辑电路设计 (1)
一绪论 (1)
二电风扇操作示意框图及功能简介 (1)
三电风扇单元电路设计及工作原理 (2)
（一）电风扇单元电路的设计 (2)
1触发脉冲的形成 (2)
2触发脉冲电路 (3)
（二）电风扇单元电路的工作原理 (3)
1风速的控制原理 (3)
2风种的控制原理 (4)
3、电机运转控制原理 (4)
4停止电路原理分析 (5)
5整体原理图 (5)
结论 (5)
四参考文献 (6)
附录 (7)
家用电风扇控制逻辑电路设计
1 绪论
以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机械控制，主要控制风速和风向。

然而随着电子技术的发展，目前的家用电风扇大多采用电子控制线路取代了原来的机械控制，使电扇的功能更强，操作也更方便，对人类生活产生非常深远的影响。

电风扇的发展和现代化充分反映了电子技术的进步。

下面就对家用电风扇控制逻辑电路中的触发脉冲的形成、风种、风速的控制和电机的运转等内容作简要的介绍。

2 电风扇操作示意框图及功能简介
电风扇操作示意图
示意图上有六个指示灯，分别指示三种风速：弱、中、强；指示三种风种：正常、自然、睡眠。

示意图上还有三个按键开关K1、K2、K3，分别控制电扇的风速、风种和停止。

风速的弱、中、强对应电扇的转动速度慢、中、快。

风种在“正常”位置是指电扇连续运行；在“自然”位置是电扇以运转4秒、间断4秒的方式工作，表示模拟产生自然风；在“睡眠”位置，电扇运转8秒，间断8秒，产生轻柔的微风。

电扇的操作转换图如下：
电扇处于停转转台时，所有指示灯不亮，只有按“风速”键时，
电扇才会启动运转，其初始状态“风速”处于“弱”档，“风种”处于“正常”位置，且相应的指示灯亮。

电扇一经启动后，按动“风速”可以循环的选择弱、中、强三种
状态中的任意种；按动“风种”可以循环选择正常、自然、睡眠三种
状态的某一种状态。

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。

3 电风扇单元电路设计及工作原理
3.1 电风扇单元电路的设计
3.1.1 触发脉冲的形成
“风速”和“风种”状态锁存电路的输出信号状态的变化依靠各自的触发脉冲。

在“风速”状态的锁存电路中，可以利用“风速”按
键（k1）所产生的脉冲信号作为触发脉冲；在“风种”状态锁存器的
触发脉冲C P由“风种”（k2）、“风速”(k1)的信号和电风扇的工作状
态信号（设S T为电风扇的工作状态，S T=0停，S T=1运转）三者组合
而成。

当电风扇处于停止状态（S T=0）时，按（k2）无效，C P信号将保持低电平；只有按k1后，C P信号变成高电平，电风扇进入运转状态（S T=1）。

此后，C P不再受k1的控制，而是有k2控制，可得触发脉冲逻辑表达式：C P=K1· S T¯ +K2·S T。

（当k1输出的三个信号Q2、Q1、Q0全部为零时，电扇停转，S T=0;当三个输出信号Q2、Q1、Q0不全为零时，电扇运转，S T=1,从而可得电风扇工作状态S T逻辑表达式为：S T=Q0+Q1+Q2）
最后得到触发脉冲C P的逻辑表达式：
C P=K1·Q2¯Q1¯Q0¯+K2·(Q0+Q1+Q2)
3.1.2 触发脉冲电路
键K1按动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74L S00、74L S08构成“风种”状态锁存电路的触发信号C P。

电风扇停转时，S T=0,K1=0，与非门U2输出为高电平，U3输出为高电平，所以U4输出的C P信号变为低电平。

当按下K1后，U2输出为低电平，使U4输出C P信号变为高电平，并使触发器翻转，“风种”处于“正常”状态。

由于k1输出的上升沿脉冲，也使“风速”处于“弱”状态，电风扇开始运转，S T=1。

电风扇开始运转后，U2输出始终为高电平，这样使风种状态的触发脉冲C P与K2的状态相同。

每次按下K2并释放后，C P信号就会产生上升沿使风种的状态发生变化。

C P
3.2 电风扇单元电路的工作原理
3.2.1 风速的控制原理
电风扇处于停转状态时，所有指示灯不亮。

此时只有按“风速”键，电扇才会启动运转，其初始状态处于“弱”档，相对应的只是灯亮。

此时，按动“风速”键会产生触发脉冲可循环选择弱、中、强三种状态中的任意种状态。

“风速”的工作状态是由触发器来锁存状态，触发器输出1表示工作状态有效，0表示无效，当三个输出全部为0则表示停止状态。

设数字×××为Q2、Q1、Q0的输出信号，其转换图如下
“风速”转换图
3.2.2 风种的控
制原理 在“风种”的三种选择方式中，在正常位置时，风扇为连续运行；在自然和睡眠位置时，为间断运行方式。

电路中采用74L S 151作为风种方式的控制器，由74L S 175的三个输出信号选中74L S 151的一种方式。

间断工作时，电路中用了一个8秒周期的时钟信号作为自然方式的间断控制；二分频后再作为睡眠方式的控制输入。

设数字×××为Q 2、Q 1、Q 0的输出信号，其转换图如下
“风种”转换图
3.2.3电机运转控制原理
电风扇的转速通常是由电压来控制的，但是这里的弱、中、强三
种转速，所以需要在电路里考虑三个输出端（弱中强）和控制外部电线路（如可控硅出发电路）。

这三个输出端与指示电风扇转速状态的三个端子不同，除了要控制电机分别按弱中强三种转速外，还必须能够控制电机连续运转或间断运转，以与“风种”不同选择方式相对应。

要是用1表示某档速度的选通，用0表示某档速度的关断，那么“风种”信号的输入就使得某档电机速度被连续或间断地选中。

例如风种选择“睡眠”，风速选择“弱”时，电机将运行在开8秒停8秒，表现
在电机运转控制“弱”上就是出现间断的1和0的状态。

3.2.4 停止电路原理分析
电路中选用上升沿触发器74L S151带有直接清零端，使清零端与“停止”键相连可实现停止的功能。

在电扇任意工作状态下，按“停止”键，会产生低电平输入到清零端，使触发器输出全部为低电平，电扇处于停止状态，所有指示灯熄灭。

3.2.5 整体原理图
结论
这一段时间对家用电风扇逻辑电路的设计过程中，自己在查找参考资料的时候遇到了许多疑难问题，面对问题自己通过查找先前课堂笔记、同学的讨论及老师的指导解决了疑难，使课题设计能顺利的完成。

同时，在设计过程中，进一步加强了对电子的了解，复习了在大学期间学过的电子技术基础的知识，培养综合设计能力和实际动手能力，提高了综合应用电子解决问题的能力，相信这对我今后的工作有十分重要意义！
面对科技的不断发展和进步，相信在不久的将来电风扇的功能会更强，例如用红外线遥控控制、具有定时功能、智能控制等，甚至电子控制线路的电风扇会被取代。

四参考文献
1．康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社.2006
2．彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社.2005 3．谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉：华中科技大学出版.2000
4．赵伟军.P r o t e l99S E教程.北京：邮电出版社.2004
5．肖玲妮等.P r o t e l99S E印刷电路板设计教程[M].北京：清华大学出版社.2003
附录
元
74L S151是一种集成电路数据选择器，它有三个地址输入端C B A,可选择D0-D7的8个数据源，具有同相输出端Y和反相输出端W，输出使能端G为低电平有效。

输出的Y表达式为
Y=∑M i D i(i=0,1,2……7)
上升沿触发74L S175的功能
74L S175是一个4位集成寄存器，R d异步清零控制端，在往寄存器中寄存数据或代码之前，必须先将寄存器清零，否则可能出错。

1D —4D数据输入端，在C P脉冲上升沿作用下，1D—4D端的数据被并行地存入寄存器，输出数据可以并行从1Q—4Q端输出，也可以并行从反相端输出。

与门74L S08的功能
只有输出端是高电压时，输出才是高电压，否则输出就是低电压
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