家用风扇控制器

电工课程设计之
目录
家用风扇控制器
山东大学(威海) 机械设计制造及其自动化 组员： 韩春腾
刘意雄 于一夫 李昂 宋岳 王晓凯 指导老师： 宁淑荣

前言
随着经济的发展，电风扇已是必不可少的家用电器。它经济、简便、 实用，是每个人家里可以负担起的电器。并且随着科技的发展，电风扇的 功能越来越完善，人们也更加注重电风扇的智能化、人性化。许多厂家在 制作风扇是运用了集成芯片构成数字电路或者单片机技术，使电风扇的电 路更加简单。
本次电工学课程设计实验就是运用了我们所学的数字电路的知识，来 实现家用电风扇控制逻辑电路设计。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。家用电风扇控制逻辑电路分为三大模块：第一个模 块是风速的循环控制电路，利用 74ls139、74ls08 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；第二个模块是风种的循环 控制电路，利用 74ls139、74ls08、74ls01 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；第三个模块是脉冲产生电路，利 用 555 发生器产生周期为 8s 的方波，并且利用 74ls139 构成二分频电路形 成周期为 16s 的方波，再利用 74ls160 芯片选择风种的输出。第四个模块 是按钮控制电路，利用按钮来给芯片脉冲，实现风速、风种的选择，并且 可以实现关机的功能。
本课题基本实现了四个模块的功能，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。虽然此次设计的电路较为简单，但 它的成本较低，并且经济、实用而且风种、风种的选择体现了它的人性化， 相信在市场有一定的潜力。
关键字：电风扇 循环控制 74ls139 74ls160 74ls01 74ls08 LED
摘要
设计的家用电风扇具有控制风速选择和运行模式选择等功能，它的系统框图：
风速 停选 机择
风速选择电路
输出电路

风种选择
风种选择电路
风种形成电路
上电复位
脉冲信号图发（生1电）路电风扇系统框图
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。
电扇操作状态的所有变换过程如图所示。
正常
图（2）自操然作状态变换过程
睡眠
停止
弱
中
强

队员分工
题目 家用风扇控制器
任务 分配
韩春腾 刘意雄
1、 负责分配整体任务及任务调整工作； 2、 主要学习仿真软件 MULTISIM； 3、 负责电路的仿真工作； 4、 负责实验电路的设计及推理工作，理解其原理；
于一夫 宋岳
1、 负责实验电路的设计及推理工作，理解其原理； 2、 连接电路，主要负责领取元件、电路板布局、原理
讲解和芯片连接监督工作 3、 在实验进行过程中，必要时完成电路性能完善、改
进工作； 4、 连接电路时，主要负责芯片性能检查、连接电路；
李昂 王晓凯
1、 相关资料查询工作； 2、 负责报告中各个模块原理推理及书写工作。； 3、 负责报告的部分书写和整体排版工作； 4、 负责报告的所需图片截取和表格建立工作；

第一章 设计任务要求
设计并制作一个家用风扇控制器。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。 处于工作状态时，有：
初始状态为：风速弱，风种正常； 按“风速”键，其状态由“弱、中、强、弱、……”循环； 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 正常电扇连续运转； 自然－电扇模拟自然风，即转 4s，停 4s； 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；
第二章 设计方案分解
、由 NE555进行脉冲设计
设计要求： 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。 实验电路需要两个脉冲，其中之一为周期 8S 的脉冲，其中高电位 4S ，低电位 4S ， 作为“自然”状态的信号；第二个为周期16S 的脉冲，其中高电位 8S ，低电位8S ，作 为“睡眠”状态的输入信号。

图 （3）“风种”三种工作方式波形 设计思路：
采用74ls160作为“风种”方式控制器，由74ls139的三个输出端选中其中的一种
方式。间断工作时，电路中用了一个8秒计时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。
由 NE555发生器产生周期8S 的脉冲，其中高电位 4S ，低电位 4S ；经过74ls139
芯片得到第二个所需脉冲，周期16S 的脉冲，其中高电位 8S ，低电位8S 。
符合要求的脉冲产生之后，采用74ls160作为“风种”方式控制器，对三种脉冲在
三种方式下进行选择。由风种选择电路的 Q3、Q4和Q5 作为选择信号。有3种情况，即
001、 010 和100。分别对应选通 D1 、 D2 和 D4 输入端。 实验电路图：
图（4） 555 发生器脉冲产生 Multisim仿真电 图（5） 四进制完成自然风的四秒周期、八进制完成睡眠风的八秒周期电路图 实验推理：
NE555脉冲产生参数设计，
由于， T1 T2
所以， R2 R1