數(shù)字電子電路課程設(shè)計---家用電風(fēng)扇控制邏輯電路

1、<p><b>　　1 綜述</b></p><p>　　目前的臺式電風(fēng)扇和落地式電扇都是采用機(jī)械控制，主要控制風(fēng)速和風(fēng)向。然而隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前的家用電扇大多采用電子控制電路取代了原來的機(jī)械控制器，使電風(fēng)扇的功能更強(qiáng)，操作也更為簡便，更趨于智能化，讓人們體會到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給生活帶來的方便。隨著科技及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)將應(yīng)用到各個領(lǐng)域，為社會做出更大的貢獻(xiàn)，給人們的生

2、活帶來更多的方便之處。</p><p>　　2 電路設(shè)計框圖及功能描述</p><p>　　目前，人們家庭所有的電風(fēng)扇正越來越多地采用電子控制線路來取代原來的機(jī)械控制器，這使得電扇的功能更強(qiáng)，操作也更為簡便。圖2.1為電扇操作面板示意圖。</p><p>　　圖 2-1 操作面板示意圖</p><p>　　在面板上有六個指示燈指示電扇的狀態(tài)。

3、三個按鍵分別為選擇不同的操作－風(fēng)速、風(fēng)種、停止。其操作方式和狀態(tài)指示如下：</p><p>　?。?）電扇處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所有指示燈不亮。此時只有按“風(fēng)速”鍵電扇才會響應(yīng)，其初始工作狀態(tài)為“風(fēng)速”－弱，“風(fēng)種”－正常位置，且相應(yīng)的指示燈亮。</p><p>　　（2）電扇一經(jīng)啟動后，再按動“風(fēng)速”鍵可循環(huán)選擇弱、中或強(qiáng)三種狀態(tài)中的一種狀態(tài)；同時，按動“風(fēng)種”鍵可循環(huán)選擇正常、自然或睡眠三種

4、狀態(tài)的某一種狀態(tài)。</p><p>　?。?）在電扇任意工作狀態(tài)下，按“停止”鍵電扇停止工作，所有指示燈熄滅。</p><p>　　“風(fēng)速”的弱、中、強(qiáng)對應(yīng)電扇的轉(zhuǎn)動由慢到快。</p><p>　　“風(fēng)種”在正常位置是指電扇連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；在“自然”位置，是表示電扇模擬產(chǎn)生自然風(fēng)，即運(yùn)轉(zhuǎn)4秒，間斷4秒的方式；在“睡眠”位置，是產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)，電扇運(yùn)轉(zhuǎn)8秒，間斷8秒的 方式

5、。電扇操作狀態(tài)的所有變換過程如圖2.2所示。</p><p>　　圖2-2 電扇操作狀態(tài)變換過程</p><p><b>　　3 電路原理設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 狀態(tài)鎖存器</b></p><p>　　“風(fēng)速”、“風(fēng)種”這兩種操作各有三種工作狀態(tài)和一種停止?fàn)顟B(tài)需要保存和指

6、示，因而對于每種操作都可以采用三個觸發(fā)器來鎖存狀態(tài)，觸發(fā)器輸出1表示工作狀態(tài)有效，0表示無效，當(dāng)三個輸出為全0則表示停止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　為了簡化設(shè)計，可以考慮采用帶有直接清零端的觸發(fā)器，這樣將停止鍵與清零端相連就可以實現(xiàn)停止的功能，簡化后的狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖如圖1.3所示。</p><p>　　圖中橫線下數(shù)字×××為Q2、Q1、Q0的輸出信號。根據(jù)圖4.1

7、狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，利用卡諾圖化簡后，可得到Q0、Q1、Q2的輸出信號邏輯表達(dá)式（它們可適用于“風(fēng)速”及“風(fēng)種”電路）： </p><p>　　觸發(fā)器可選用4D上升沿觸發(fā)器74LS175構(gòu)成。</p><p><b>　　（a）風(fēng)速</b></p><p><b>　?。╞）風(fēng)種</b></p

8、><p>　　圖3-1 電扇簡化操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖</p><p>　　3.2 觸發(fā)脈沖的形成</p><p>　　根據(jù)前面的邏輯表達(dá)式，我們可以利用D觸發(fā)器建立起“風(fēng)速”及“風(fēng)種”鎖存狀態(tài)電路，但這兩部分電路的輸出信號狀態(tài)的變化還有賴于各自的觸發(fā)脈沖。在“風(fēng)速”部分的電路中，可以利用“風(fēng)速”按鍵（K1）所產(chǎn)生的脈沖信號作為D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖。而“風(fēng)種”部分電路的觸發(fā)脈沖C

9、P則是由“風(fēng)速”（K1）、“風(fēng)種”（K2）按鍵的信號和電扇工作狀態(tài)信號（設(shè)ST為電扇工作狀態(tài)，ST=0停，ST=1運(yùn)轉(zhuǎn)）三者組合而成的。當(dāng)電扇處于停止?fàn)顟B(tài)（ST=0）時，按K2鍵無效，CP信號將保持低電平；只有按K1鍵后，CP信號才會變成高電平，電扇也 同時進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)（ST=1）。進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后，CP信號不再受K1鍵的控制，而是由K2鍵所控制。由此，我們可列出如表4.2所示的CP信號狀態(tài)表，并可得到其輸出邏輯表達(dá)式：</p>

10、;<p>　?。ㄊ街蠯1為風(fēng)速鍵的狀態(tài)，K2為風(fēng)種鍵的狀態(tài)）</p><p>　　由于ST信號可由“風(fēng)速”電路輸出的三個信號組合而成。因而從表4.3所式的ST信號狀態(tài)表可得 </p><p>　　當(dāng)ST=0時，表示電扇停轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)ST=1時，表示電扇運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　最終，可以得到CP

11、的邏輯表達(dá)式 </p><p>　　表3-1 CP信號狀態(tài)表</p><p>　　表3-2 ST信號狀態(tài)表</p><p>　　3.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制端</p><p>　　由于電扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常是通過電壓來控制的而我們要求有弱、中、強(qiáng)三種轉(zhuǎn)速，因而在電路中需要考慮三個控制輸出端（弱、中、強(qiáng)），以控制外部強(qiáng)電線路（如可控硅觸發(fā)電路）。<

12、;/p><p>　　這三個輸出端與指示電扇轉(zhuǎn)速狀態(tài)的三個端子不同，還需要考慮“風(fēng)種”的不同選擇方式。如果用1表示某擋速度的選通，用0表示某擋速度的關(guān)斷，那么“風(fēng)種”信號的輸入就使得某擋電機(jī)速度被連續(xù)或間斷地選中，例如風(fēng)種選擇“自然”風(fēng)，風(fēng)速選擇“中”時，電機(jī)將運(yùn)行在中速并開“4秒”停“4秒”，反映到面板上為L2和L5燈亮。表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速控制端“中”上就是出現(xiàn)連續(xù)的1狀態(tài)或間斷的1和0狀態(tài)。</p><

13、p>　　4 電路原理圖及說明</p><p>　?。?）根據(jù)題目的具體要求，要求電扇邏輯控制電路參考圖如圖5.1所示。</p><p>　　圖4-1 家用電風(fēng)扇控制邏輯電路圖</p><p>　?。?）參考電路如圖5.1可以從以下幾個部分予以說明：</p><p>　　a. 狀態(tài)鎖存器電路</p><p>　　“

14、風(fēng)速”、“風(fēng)種”兩種狀態(tài)鎖存器電路均采用二片4D觸發(fā)器74LS175構(gòu)成，每片三只D觸發(fā)器的輸出端分別與三個狀態(tài)指示燈相連。每片74LS175的清零端（R）均與停止鍵（K3）</p><p><b>　　b. 觸發(fā)脈沖電路</b></p><p>　　鍵K1按動后形成的觸發(fā)信號作為“風(fēng)速”狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā)信號。鍵K1、K2及部分門電路74LS00、74LS08構(gòu)成了

15、“風(fēng)種”狀態(tài)電路觸發(fā)信號CP。電扇停轉(zhuǎn)時，ST＝0，K1＝0，故圖中與非門U2輸出為高電平，U3輸出也為高電平，因而U4輸出的CP信號為低電平。當(dāng)按下K1鍵后，K1輸出高電平，U2輸出低電平，故CP變?yōu)楦唠娖剑⑹笵觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，“風(fēng)種”功能處于“正?！睜顟B(tài)。同時，由于K1鍵輸出的上升沿信號，也使“風(fēng)速”電路的觸發(fā)器輸出處于“弱”狀態(tài)，電扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)，ST＝1。電扇運(yùn)轉(zhuǎn)后，U2輸出始終為高電平，這樣CP信號與K2的狀態(tài)相同。每次按下K2并釋

16、放后，CP信號上就會產(chǎn)生一個上升沿使 “風(fēng)種”狀態(tài)發(fā)生變化。在工作過程中，CP的波形圖如圖6.1所示。</p><p>　　圖4-2 CP的波形圖</p><p>　　在參考電路5.1中，K1平時為低電平，而K2平時為低電平，在實驗時，可選用實驗箱中的單次脈沖開關(guān)表示K1、K2。</p><p>　?。?）“風(fēng)種”三種方式的控制電路</p><p

17、>　　在“風(fēng)種”的三種選擇方式中，在“正?！蔽恢脮r，風(fēng)扇為連續(xù)運(yùn)行方式，在“自然”和“睡眠”位置時，為間斷運(yùn)行方式。參考電路中，采用74LS151（8選1數(shù)據(jù)選擇器）作為“風(fēng)種”方式控制器，由74LS175的三個輸出端選中其中的一種方式。間斷工作時，電路中用了一個8秒計時周期的時鐘信號作為“自然”方式的間斷控制，二分頻后再作為“睡眠”方式的控制輸入，如圖6.2所示波形。</p><p>　　圖4-3 “風(fēng)種

18、”三種工作方式波形</p><p><b>　　5 課程設(shè)計體會：</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計讓我能夠親身參予電子產(chǎn)品的設(shè)計，使我更加深深地體會到：現(xiàn)代的社會是信息的社會，很多與人們生活緊密相關(guān)的產(chǎn)品都是電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品在人們的生活中逐漸發(fā)揮其重要作用。作為一名電氣專業(yè)的大二大學(xué)生，我認(rèn)識到我不僅要學(xué)好課本上的知識，還要學(xué)會將所學(xué)到的知識聯(lián)系并應(yīng)用

19、到現(xiàn)實生活中，做到理論聯(lián)系實際。在設(shè)計過程中，讓我對所學(xué)知識有了全面的深入的了解，并通過與實際的聯(lián)系，讓我對本專業(yè)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，我相信以后我會把它學(xué)得更好。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，并對我以后所要做的畢業(yè)設(shè)計有了一個初步的了解。做好一個課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計不僅要具備扎實的書本知識并會善于應(yīng)用，還要學(xué)會查閱資料，對以前學(xué)過的知識不清楚的地方還要進(jìn)行鞏固復(fù)習(xí)，實在弄不明白的地方要

20、向老師或同學(xué)請教，這樣才可能做出一個比較好的課程設(shè)計。通過此次設(shè)計過程，使我學(xué)會了一些作為一個電氣專業(yè)的學(xué)生所應(yīng)學(xué)會的軟件，如Visio。我要感謝我的指導(dǎo)老師，非常感謝老師的指導(dǎo)和幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第5版.北京：高等教育出版社.2006.5</p><p&g

21、t;　　[2]盧結(jié)成，高世忻，陳力生，田紅民.電子電路實驗及應(yīng)用課題設(shè)計[M]合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2002</p><p>　　[3]高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計[M]第2版.北京：電子工業(yè)出版社.2005.2</p><p>　　[4]方大千，鮑俏偉.實用電子控制電路[M].北京：國防工業(yè)出版社.2003 </p><p><b>　　演

22、講稿</b></p><p>　　尊敬的老師們，同學(xué)們下午好：</p><p>　　我是來自10級經(jīng)濟(jì)學(xué)（2）班的學(xué)習(xí)委，我叫張盼盼，很榮幸有這次機(jī)會和大家一起交流擔(dān)任學(xué)習(xí)委員這一職務(wù)的經(jīng)驗。</p><p>　　轉(zhuǎn)眼間大學(xué)生活已經(jīng)過了一年多，在這一年多的時間里，我一直擔(dān)任著學(xué)習(xí)委員這一職務(wù)?；赝@一年多，自己走過的路，留下的或深或淺的足跡，不僅充滿了歡

23、愉，也充滿了淡淡的苦澀。一年多的工作，讓我學(xué)到了很多很多，下面將自己的工作經(jīng)驗和大家一起分享。</p><p>　　學(xué)習(xí)委員是班上的一個重要職位，在我當(dāng)初當(dāng)上它的時候，我就在想一定不要辜負(fù)老師及同學(xué)們我的信任和支持，一定要把工作做好。要認(rèn)真負(fù)責(zé)，態(tài)度踏實，要有一定的組織，領(lǐng)導(dǎo)，執(zhí)行能力，并且做事情要公平，公正，公開，積極落實學(xué)校學(xué)院的具體工作。作為一名合格的學(xué)習(xí)委員，要收集學(xué)生對老師的意見和老師的教學(xué)動態(tài)。在很多

24、情況下，老師無法和那么多學(xué)生直接打交道，很多老師也無暇顧及那么多的學(xué)生，特別是大家剛進(jìn)入大學(xué)，很多人一時還不適應(yīng)老師的教學(xué)模式。學(xué)習(xí)委員是老師與學(xué)生之間溝通的一個橋梁，學(xué)習(xí)委員要及時地向老師提出同學(xué)們的建議和疑問，熟悉老師對學(xué)生的基本要求。再次，學(xué)習(xí)委員在學(xué)習(xí)上要做好模范帶頭作用，要有優(yōu)異的成績，當(dāng)同學(xué)們向我提出問題時，基本上給同學(xué)一個正確的回復(fù)。 </p><p>

25、　　總之，在一學(xué)年的工作之中，我懂得如何落實各項工作，如何和班委有效地分工合作，如何和同學(xué)溝通交流并且提高大家的學(xué)習(xí)積極性。當(dāng)然，我的工作還存在著很多不足之處。比日：有的時候得不到同學(xué)們的響應(yīng)，同學(xué)們不積極主動支持我的工作；在收集同學(xué)們對自己工作意見方面做得不夠，有些事情做錯了，沒有周圍同學(xué)的提醒，自己也沒有發(fā)覺等等。最嚴(yán)重的一次是，我沒有把英語四六級報名的時間，地點(diǎn)通知到位，導(dǎo)致我們班有4名同學(xué)錯過報名的時間。這次事使我懂得了做事要腳