家用电风扇控制电路设计报告..doc

PAGE \* MERGEFORMAT PAGE \* MERGEFORMAT 21 家用电风扇控制电路设计报告 目录 一.设计任务和要求………………………………………………………………(2) 二.设计的方案的选择与论证……………………………………………………(3) 三.电路设计计算与分析…………………………………………………………(4) 四.总结及心得……………………………………………………………………(19) 五.附录……………………………………………………………………………(20) 六.参考文献………………………………………………………………………(21) 一.设计的任务和要求 【设计任务】 1.实现电风扇风速强、中、弱控制（一个钮控制循环）： 使用一个“风速”按键来循环控制风速的变化。当电风扇出于停止状态时按下该键，风扇启动并出于弱风、正常风状态，风扇启动后，依次按下“风速”键，风速按着“弱——中——强——弱”依次变换。 2.实现自然风、正常风两种风态（一个钮控制循环）： 使用一个“风种”按键来循环控制风种的选择。当风扇处于停止状态时按下该键风扇不能启动，当风扇处于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随着“正常风——自然风——正常风”的状态变化。 3.LED显示状态： 用8个LED灯来显示“风速”、“风钟”、“定时”的各种工作状态。 4.定时关机功能（以小时为单位）： 用555定时器构成单稳态触发器来实现电路的定时控制，改变电路本身的参数即改变电路暂稳态维持时间的长短，从而实现不同时长的定时。 【设计要求】 1.完成电路的理论设计 2.参数的计算和有关器件的选择 3.对电路进行仿真 4.撰写设计报告书一份：A3图纸至少一张。报告书要求写明以下主要内容： ①.总体方案的选择与设计 ②.各个单元电路的选择和设计 ③.仿真过程的实现 二.设计的方案的选择与论证 【方案一】 本方案的电路包括五部分：①.状态锁存电路，②.触发脉冲电路，③.风速控制电路，④.风种控制电路，⑤.单稳态定时电路。 本方案基本实现了风速、风种及开关六种状态的控制，但是还存在一些问题。风速、风种的控制没有很好的分开。当风速循环控制一次时，风种状态会跟着变化一次。风速、风种或定时有时按下按键时，会产生不稳定的单次脉冲，致使状态不能有规律的进行变化。这是必须进行改进的。 【方案二】 本方案是对方案一进行改进，修正之后得到的。本电路包括六个部分：①.状态锁存电路，②.触发脉冲电路，③.风速控制电路，④.风种控制电路，⑤.单稳态定时电路，⑥.消抖电路。 本方案比较完美的实现了设计要求。首先，风速、风种的实现分别独立了，可以单独的实现。单次脉冲的产生更加稳定，能够较好的控制电路。将方案一和方案二进行比较，很明显应该选择方案二。 三.电路设计计算与分析 本设计中，家用电风扇控制逻辑电路在控制电风扇的工作方式时，主要依靠风速，风种，定时三个状态的改变来完成，而这三种状态均需要状态锁存器来保存其变化状态，再通过输入脉冲来改变它的状态。 对于三个状态，各用一个状态锁存器来保存相应的变化状态，下面我们将系统的对三个状态进行逻辑设计。 1.风速状态锁存器的设计 “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.状态图如图1.1所示: 弱001中010 弱001 中010 停止000强100 停止000 强100 图1.1 风速状态转换图 ②.由图1.1所示的风速状态转换图可以得到表1.1所示的风速转换状态真值表： 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 表1.1 风速转换状态真值表 ③.根据表1.1可以得到Qn+1的次态卡诺图，如图1.2所示： Q2n+1Q1n+1Q0n+1 Q2n Q1nQ0n 00 01 11 10 001 010 × 100 001 × × × 0 1 图1.2 Qn+1的次态卡诺图 ④.由图1.2求出Qn+1的表达式如（1-1）： Q0n+1 = Q1n ·Q0n