毕业论文719(2)

第一章 设计内容及要求

1.1设计内容

根据所学的数字电路知识，设计出家用电风扇控制逻辑电路。电路中可实现风速、风种的选择，并且可以用不同颜色的LED显示风速、风种所处的状态。

1.2 设计要求

1.2.1基本要求：

1、实现风速的强、中、弱控制(—个按钮控制，循环)：

使用一个“风速”按钮作为控制风速的开关。当风扇处于停止状态时，按下按钮可以实现风速强、中、弱的变化。

2、实现睡眠风、自然风、正常风三种风态(—个按钮控制，循环)：

使用一个“风种”按钮作为控制种的开关。当风扇处于运作状态时，按下按钮可以实现睡眠风、自然风、正常风三种风态的变化。并且正常风时电机连续转动，产生持久风； 自然风时电机转动4s、停止4s，产生阵风；睡眠风时电机转动 8s、停止8s，产生轻柔的微风。 3、LED显示状态：

使用六个发光二极管表示风扇的风速与风种的状态。

1.2.2提高要求：

1、按键提示音。

2、定时关机功能(以小时为单位)。

1.2.3设计目标：

1、根据要求分析设计出所需的电路。

2、 熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能。

3、 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求。 4、 写出完整、详细的课程设计报告。

1.3 主要参考器件

NE555 74ls175 74ls151 74ls08 74ls00

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第二章 系统组成及工作原理

2.1 系统组成

家用电风扇的根据基本要求所设计的电路可以分成下面三大部分： l、状态锁存器电路 2、触发脉冲电路 3、风种控制电路 2.2 系统工作原理

当风扇处于停止状态时，按下控制“风速”的按钮时使表示三种风速的发光二极管发光以显示不同的风速状态，而按下控制“风种”的按钮时可以使表示三种风种的发光二极管发光以显示不同的风种状态。风种分为睡眠风、自然风、正常风。正常风为持久的风；自然风为转动4s停止4s的阵风；睡眠风为转动8s停止8s的微风。而风种的输出可以用数据选择器选择输出，再使用555发生器产生方波脉冲实现自然风与睡眠风的状态。

2.2.1 状态锁存电路

此部分可以用4D触发器74ls175芯片构成“风速”、“风种”两种状态的锁存电路，然后两片74ls175的三个状态输出端各连接三种颜色发光二极管，并且可以利用芯片的清零端使状态清零。

2.2.2 触发脉冲电路

此部分可以使用常开按钮开关与高电平相连接，当按下按钮时可产生脉冲使74ls175芯片工作，实现风种、风速状态的变化。

2.2.3 风种控制电路

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。电路中，可以采用74LS151 作为“风种”方式控制器，由74LS175 三个输出端选中其中的一种方式。间断工作时，在74LS175 的CP 端加入一个周期时钟信号作为“自然”端的间断控制，二分频后再作为“睡眠”方式的控制输入。

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第三章 总体电路设计

3.1 系统设计

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：

风种选 上电复脉冲信号发生电路 风种选择电路 风种形成电路 停机 风速选风速选择电路 输出电路 图3-1 电风扇系统框图

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它的运行状态如下图：

图3-2 风扇状态图

3.2 方案的修改

方案一：

根据基本要求设计出简单的初步电路：电路中状态锁存电路由74ls175与74ls08芯片构成可以实现状态的循环;再用常开开关J1、J2控制风速、风种的状态，开关与高电平相连，当连续按开关时可以为74ls175芯片提供CP脉冲；使用74LS151 作为“风种”方式控制器，由74LS175 三个输出端与74ls151的地址端连接后选中其中的一种方式输出。间断工作时，在74LS175 的CP 端加入一个周期时钟信号作为“自然”端的间断控制，二分频后再作为“睡眠”方式的控制输入。其中周期时钟信号可以使用NE555发生器产生自然风的状态。但电路中缺少了停机按钮，不能清零风扇状态，并且风速与风种缺少逻辑关系。而且开关的高低电平控制不稳定。 方案二：

在方案一的基础上做了一些修改：增加了一个常闭开关按钮与低电平相连控制74ls175芯片的清零端实现停机的功能；在风速、风种开关连接使用了与门与非门改进了风速和风种的逻辑关系；在所有开关后加了一电阻并与地相连确保了不加高电平时开关后是出于低电平的状态。

3.3 电路工作原理

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。

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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。 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。

3.4 单元电路设计 3.4.1 状态锁存电路

可以使用三个D 触发器来锁存状态，其中“风速”、“风种”这两种操作各有三种工作状态和一种停止状态需要保存和指示。同时为了简化电路，采用了带有清零端的4D触发器74ls175，可以使用开关控制清零端以便实现停机功能。设计原理为当触发器输出1 时表示工作状态有效，0 表示无效，当三个输出全为0 则表示停止状态，风扇风速、风种的简单状态转移如图3-3所示。

图3-3 风扇风速、风种的简单状态转移图

根据图3-3 状态转换图，可得到种”电路都满足状态表3-1所示 表3-1

的状态表

的状态表（表3-1）， “风速”及“风

由表3-1 可得

的卡诺图如图3-4 所示

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