家用电风扇控制逻辑电路设计Word格式文档下载.docx
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Modecontrol;
Triggerpulse;
Timingcircuit
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CP由“风种”（k2）、“风速”（k1）的信号和电风扇的工作状态信号（设ST为电风扇的工作状态，ST=0停，ST=1运转）三者组合而成。
当电风扇处于停止状态（ST=0）时，按（k2）无效，CP信号将保持低电平；
只有按k1后，CP信号变成高电平，电风扇进入运转状态（ST=1）。
此后，CP不再受k1的控制，而是有k2控制，可得触发脉冲逻辑表达式：
CP=K1·
ST¯
+K2·
ST。
（当k1输出的三个信号Q2、Q1、Q0全部为零时，电扇停转，ST=0;
当三个输出信号Q2、Q1、Q0不全为零时，电扇运转，ST=1,从而可得电风扇工作状态ST逻辑表达式为：
ST=Q0+Q1+Q2）
最后得到触发脉冲CP的逻辑表达式：
Q2¯
Q1¯
Q0¯
+K2·
（Q0+Q1+Q2）
CP信号状态表
K2
K1
ST
CP
0
1
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74LS00、74LS08构成“风种”状态锁存电路的触发信号CP。
电风扇停转时，ST=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CP信号变为低电平。
当按下K1后，U2输出为低电平，使U4输出CP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，ST=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CP与K2的状态相同。
每次按下K2并释放后，CP信号就会产生上升沿使风种的状态发生变化。
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74LS151作为风种方式的控制器，由74LS175的三个输出信号选中74LS151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。
“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74LS151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
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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
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彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：
高等教育出版社.2005
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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.
Protel
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SE
教程.北京：
邮电出版社.2004
5．
肖玲妮等.Protel
印刷电路板设计教程[M].北京：
清华大学出版社.2003
附录
元器件明细表及主要功能
元器件
数量
上升沿触发74LS175
数据选择器74LS151
与门74LS08
与非门74LS00
发光二极管
按键开关
电阻
电容
电源+5V
7
1
6
4
3
2
74LS151数据选择的功能
74LS151是一种集成电路数据选择器，它有三个地址输入端CBA,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=∑MiDi（i=0,1,2……7）
上升沿触发74LS175的功能
74LS175是一个4位集成寄存器，Rd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CP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74LS08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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