doudin家用电风扇控制逻辑电路设计
四 川 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）题 目： 家用电风扇控制逻辑电路设计系 别： 电子与信息工程系专业班级： 电子 2 班学生姓名： 黄雪普指导教师： （校内）伍乾永教 研 室： 电子教研室提交时间： 2006 年 6 月 8 日四川理工学院本科毕业（设计）论文1摘 要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：状态锁存；方式控制；触发脉冲；定时电路姓名：论文题目2ABSTRACTThe article designs the control circuit of the home electric fan more comprehensivly,control of several kinds of states that it includes the wind speed,wind kind and timing of the home electric fan. It is convenient and making simple to control the home electric fan. Enable people to operate the home electric fan better in the course of using.KEY WORDS: The state latching ; Logic control ；Trigger pulse; Timing circuit四川理工学院本科毕业（设计）论文3目 录摘 要 .1ABSTRACT.2第 1 章 引 言.4第 2 章 系统的基本要求和原理 .5第 3 章 单元电路设计.73.1 状态锁存器 .73.1.1 风速状态锁存的设计 .73.1.2 风种状态锁存器设计 113.1.3 时间状态储存器的设计.143.2 触发脉冲形成电路 .173.3 方式控制电路203.3.1“风种”方式控制电路.203.3.2 定时控制电路22第 4 章 整机电路24第 5 章 结束语25致 谢 .26参考文献 .27姓名：论文题目4第 1 章 引 言在社会高度文明的今天，家用电风扇的使用变得极为普通平常。但是随着近年来，人们生活水平的提高，对家用电风扇的质量要求也越来越高。以前单一的只能控制风速和定时的电风扇已经不能够满足人们的需求，这就要求要出现一种功能更全，操作更方便的电风扇来取代以前的老式机电风扇。而近几年电子技术的迅猛发展，也为实现这一目标提供了各方面的资源。目前市场上流行的最先进的是微处理器控制。但本设计仅从电路硬件出发，用数字逻辑电路来完成设计。它较之以前的电扇有可靠性高，反映速度快的优点。本设计在原来电风扇的基础上，增加了自动控制风速和风种，并对其控制功能进行了新的设计，使其操作更为方便，从而普遍满足人们的需要。在本设计中，我们主要通过从数字电路中学习到的知识，对其各部分（风速控制、风种控制等）电路进行数字逻辑设计，然后进行电路组装，形成一个完整的电风扇的控制电路。该设计知识主要来源于所学习的课本，并通过从图书馆，网上查找资料来完成此设计。四川理工学院本科毕业（设计）论文5第 2 章 系统的基本要求和原理以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机电控制，主要控制风速和风向。然而随着电子技术的迅速发展，要求要用电子控制线路来取代以前的机械控制电路，使电风扇的功能更强，操作也更为简便。控制面板如图 2.1.1 所示：图 2.1.1 电风扇操作面板示意图面板上有九个指示灯，分别指示三种风速：弱、中、强；指示风种的三种形式：正常、自然、睡眠；指示预定电风扇运转的三种时间：1 小时、2 小时、4 小时。面板上还有四个按键开关 K1、K 2、K 3、K 4，分别控制电风扇的风速、风种、定时和停止。风速的弱、中、强对应电扇的运转速度慢、中、快。风种在“正常”位置是指电扇连续运转；在“自然”位置假设电扇以运转 4 秒，间断 4 秒的方式工作，表示电扇模拟产生自然风；在“睡眠”位置，电扇运转 8 秒，间断 8 秒，产生轻柔的微风。各种操作之间的转换关系（即状态转换图）如图 2.1.2 所示： 弱 中 强 正常 自然 睡眠1 2 3风速 K1风种 K2定时 K3 停止 K4姓名：论文题目6K1K1 K1K4 K4 K4 K1K2K4 K4K2 K2K2图 2.1.2 家用电风扇的操作转换图本设计要求实现以下功能：1、电扇处于停止运转状态时，所有指示灯不亮。此时只有按“风速”键 K1，电扇才会启动运转，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。定时器处于非定时状态，即电扇处于长时间连续运转状态。2、电风扇一经启动后，按动“风种”键可循环选择正常、自然、睡眠三种状态的某一种状态。按动“定时”键可循环选择非定时或 1 小时、2 小时、4 小时的任何一种定时状态。3、在电风扇任意工作状态下，按“停止”键，电风扇停止工作，所有的指示灯均熄灭。4、用四个键 K1、K 2、K 3 和 K4 分别表示“风速” 、 “风种” 、 “定时” 、 “停止”四种操作功能。5、用九个发光二极管分别指示“风速”和“风种”的六种状态以及三种定时状态。弱 中 强停止正常 自然 睡眠四川理工学院本科毕业（设计）论文7第三章 单元电路设计3.1 状态锁存器的设计本设计总体包括三种状态，即“风速” 、 “风种”和“定时” ，每种状态均需要相应的锁存器来保存其状态变化。3.1.1 风速状态锁存的设计“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） 、状态图见图 3.1.1：图 3.1.1 “风速”状态转换图姓名：论文题目8（2） 、状态表：Q2n Q1n Q0n Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 功能0 0 0 0 0 1 停止 弱0 0 1 0 1 0 弱 中0 1 0 1 0 0 中 强0 1 1 × × × 未 用 1 0 0 0 0 1 强 弱1 0 1 × × × 未 用1 1 0 × × × 未 用1 1 1 × × × 未 用(3)、求 Qn+1 的表达式如图 3.1.2 所示：Q1nQ0nQ2n 00 01 11 1001图 3.1.2 次态卡诺图Q2n+1Q1n+1Q0n+1由图 3.1.2 求出 Qn+1 表达式如（ 3.1.1 式）Q0n+1=Q1nQ0n001 010 × 100001 × × ×四川理工学院本科毕业（设计）论文9次态方程 Q1n+1=Q0n （3.1.1）Q2n+1=Q1n(4)、驱动方程若选用 D 触发器来实现电路，则其驱动方程见（3.1.2 式）：D0=Q1nQ0nD1=Q0n （3.1.2）D2=Q1n(5)、用 D 触发器实现风速状态锁存器的原理性逻辑图如图 3.1.3 所示，电路采用同步时钟 CP 控制。图 3.1.3 风速状态锁存器原理电路 在“风速”的三种选择方式中，在“弱”位置时，风扇为连续运行方式，在“中”和“强”位置时，为间断运行方式。因此， “风速”状态锁存器可以用一片 4D 触发器74LS175 构成，每片中的三只 D 触发器的输出端分别与三个状态指示灯相连。每片74LS175 的清零端（R ）均与停止键（K 4）相连，利用 K4 按下时产生的低电平信号将所有触发器清零，从而使电扇停转。图 3.1.4 即为 74LS175 的引脚排列74LS175 123 4 5 6 714 13121110VCC 4Q 4Q 4D 3D 3Q 3Q CP8915 16姓名：论文题目10(图 3.1
