家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計

1、家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計摘要電風(fēng)扇是我國家庭中最為普及的家用電器之一，以前的臺式電風(fēng) 扇和落地式電風(fēng)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，目前的家用電風(fēng)扇大多采用電子控制線路取代了 原來的機(jī)械控制器，使電扇的功能更強(qiáng)，操作也更簡便。本文比較全面的設(shè)計出了家用電風(fēng)扇的控制電路，它包括家用電 風(fēng)扇的風(fēng)速、風(fēng)種和定時幾種狀態(tài)的控制。把家用電風(fēng)扇控制方便、 簡單化，使人們在使用過程中能更好的對電風(fēng)扇操作。關(guān)鍵詞：方式控制；觸發(fā)脈沖；定時電路AbstractFan i s on e of t h e m ost p opu l ar h ousehold a pp l i

2、an ces i n m y f am i l y, an d the form er ly electri c fans an d fl oor for mer desktop fans are mai nly m ech an i cal contro l the wi nd speed and di re ction cont ro l. H owever, wi t h t h e devel op m en t of el ect ro n i c tech nology, th e hom e fans wit h el ectro ni c contro l have ci rc

3、 ui ted to re p l ace most of the or igi nal m ach i n e cont ro l l er, so fans become more powerf ul , m ore conveni ent oper ation.Th is arti cl e compare s com pre h ensi vely design t he home fans i n the cont ro l ci rc ui t, wh ich i ncl ud es the hom e fans of win d speed, the Species of th

4、e wi nd an d ti mi ng of several ki nds of state contro l. I t made h om e electr ic fan con tro l easil y and Si m pl y, so th at peopl e can use the p ro cess on the fan oper ation better.Keyword : M od e contro l ; Tr igger pulse ; Ti m i ng ci rc u it TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Curren

5、t Document 家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計 -1-一緒論 -1- HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 二電風(fēng)扇操作示意框圖及功能簡介 -1- HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 三電風(fēng)扇單元電路 設(shè)計及工作原理 -2-電風(fēng)扇單元電路的設(shè)計 -2 -觸發(fā)脈沖 的形成 -2-觸發(fā)脈沖 電路 -3-二）電風(fēng)扇單元電路的工作原理 -3 -風(fēng)速的控制原理 -3-風(fēng)種的控制原理 -4-、 電機(jī)運轉(zhuǎn)控制原理 -4-停止電路原理分析 -5-整體原理 圖 -5-結(jié) 論 -5 -四參考文獻(xiàn) -6-附 錄 -7 -

6、-家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計緒論以前的臺式電風(fēng)扇和落地式電風(fēng)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，目前的家用電風(fēng)扇大多采用 電子控制線路取代了原來的機(jī)械控制，使電扇的功能更強(qiáng)，操作也更 方便，對人類生活產(chǎn)生非常深遠(yuǎn)的影響。電風(fēng)扇的發(fā)展和現(xiàn)代化充分 反映了電子技術(shù)的進(jìn)步。下面就對家用電風(fēng)扇控制邏輯電路中的觸發(fā) 脈沖的形成、風(fēng)種、風(fēng)速的控制和電機(jī)的運轉(zhuǎn)等內(nèi)容作簡要的介紹。電風(fēng)扇操作示意框圖及功能簡介風(fēng) 速 K7mnn cr4-K2停止IK3電風(fēng)扇操作示意圖三種風(fēng)速：弱、中、強(qiáng)；指示 上還有三個按鍵開關(guān)K1、K2、風(fēng)速的弱、中、強(qiáng)對應(yīng)電扇位置是指電扇連續(xù)運行；在4秒的方式

7、工作，表示模擬產(chǎn)示意圖上有六個指示燈，分別指示 三種風(fēng)種：正常、自然、睡眠。示意圖K3 ,分別控制電扇的風(fēng)速、風(fēng)種和停止 的轉(zhuǎn)動速度慢、中、快。風(fēng)種在“正常 “自然”位置是電扇以運轉(zhuǎn)4秒、間斷生自然風(fēng)；在“睡眠”位置，電扇運轉(zhuǎn)8秒，間斷8秒，產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)。電扇的操作轉(zhuǎn)換圖如下：電扇處于停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺時，所有指示燈不亮，只有按“風(fēng)速”鍵時， 電扇才會啟動運轉(zhuǎn)，其初始狀態(tài)“風(fēng)速”處于“弱”檔，“風(fēng)種”處于 “正?！蔽恢茫蚁鄳?yīng)的指示燈亮。電扇一經(jīng)啟動后，按動“風(fēng)速”可以循環(huán)的選擇弱、中、強(qiáng)三種 狀態(tài)中的任意種；按動“風(fēng)種”可以循環(huán)選擇正常、自然、睡眠三種 狀態(tài)的某一種狀態(tài)。在電扇任意工作狀態(tài)下，按“停

8、止”鍵，電扇停止工作，所有指 示燈熄滅。3 電風(fēng)扇單元電路設(shè)計及工作原理3.1 電風(fēng)扇單元電路的設(shè)計1 觸發(fā)脈沖的形成“風(fēng)速”和“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存電路的輸出信號狀態(tài)的變化依靠各 自的觸發(fā)脈沖。在“風(fēng)速”狀態(tài)的鎖存電路中，可以利用“風(fēng)速”按 鍵（k1）所產(chǎn)生的脈沖信號作為觸發(fā)脈沖；在“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存器的 觸發(fā)脈沖CP由“風(fēng)種”（k2）、“風(fēng)速”（k1）的信號和電風(fēng)扇的工作狀 態(tài)信號（設(shè)ST為電風(fēng)扇的工作狀態(tài)，ST=0停，ST=1運轉(zhuǎn)）三者組合 而成。當(dāng)電風(fēng)扇處于停止?fàn)顟B(tài)（ST=0）時，按（k2）無效，CP信號將 保持低電平；只有按k1后，CP信號變成高電平，電風(fēng)扇進(jìn)入運轉(zhuǎn)狀態(tài) （ST = 1 ）。

9、此后，CP不再受k 1的控制，而是有k2控制，可得觸發(fā)脈沖 邏輯表達(dá)式：CP=K1 ST + K2 ST。（ 當(dāng)k1輸出的三個信號Q2、Q1、 Q0全部為零時，電扇停轉(zhuǎn)，ST=0;當(dāng)三個輸出信號Q2、Q1、Q0不全為 零時，電扇運轉(zhuǎn)，ST = 1,從而可得電風(fēng)扇工作狀態(tài)ST邏輯表達(dá)式為： ST = Q0 + Q1+Q2）最后得到觸發(fā)脈沖CP的邏輯表達(dá)式：CP=K1 Q2 Q1 Q0 + K2 （Q0 + Q1+Q2）CP信號狀態(tài)表K2K1STCP000000100101011010001011110111112 觸發(fā)脈沖電路鍵K1按動后形成的脈沖信號作為“風(fēng)速”狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā)信 號。鍵K1

10、、K2及74LS00、74LS08構(gòu)成“風(fēng)種”狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā) 信號CP。電風(fēng)扇停轉(zhuǎn)時，ST=0, K1=0,與非門U2輸出為高電平，U3輸 出為高電平，所以U4輸出的CP信號變?yōu)榈碗娖?。?dāng)按下K1后，U2輸 出為低電平，使U4輸出CP信號變?yōu)楦唠娖?，并使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，“風(fēng)種” 處于“正常”狀態(tài)。由于k1輸出的上升沿脈沖，也使“風(fēng)速”處于“弱” 狀態(tài)，電風(fēng)扇開始運轉(zhuǎn)，ST=1。電風(fēng)扇開始運轉(zhuǎn)后，U2輸出始終為高 電平，這樣使風(fēng)種狀態(tài)的觸發(fā)脈沖CP與K2的狀態(tài)相同。每次按下K2 并釋放后，CP信號就會產(chǎn)生上升沿使風(fēng)種的狀態(tài)發(fā)生變化。CP3.2電風(fēng)扇單元電路的工作原理1 風(fēng)速的控制原理電風(fēng)扇處于停

11、轉(zhuǎn)狀態(tài)時，所有指示燈不亮。此時只有按“風(fēng)速” 鍵，電扇才會啟動運轉(zhuǎn)，其初始狀態(tài)處于“弱”檔，相對應(yīng)的只是燈 亮。此時，按動“風(fēng)速”鍵會產(chǎn)生觸發(fā)脈沖可循環(huán)選擇弱、中、強(qiáng)三 種狀態(tài)中的任意種狀態(tài)?！帮L(fēng)速”的工作狀態(tài)是由觸發(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)三個輸出全部為0則 表示停止?fàn)顟B(tài)。設(shè)數(shù)字x x x為Q2、Q1、Q0的輸出信號，其轉(zhuǎn)換圖如 下2 風(fēng)種的控制原理在“風(fēng)種”的三種選擇方式中，在正常位置時，風(fēng)扇為連續(xù)運行； 在自然和睡眠位置時，為間斷運行方式。電路中采用74LS151作為風(fēng) 種方式的控制器，由74LS1 75的三個輸出信號選中74LS1 51的一種方 式。

12、間斷工作時，電路中用了一個8秒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。設(shè)數(shù)字XXX為Q2、Q1、Q0的輸出信號，其轉(zhuǎn)換圖如下3電機(jī)運轉(zhuǎn)控制原理電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速通常是由電壓來控制的，但是這里的弱、中、強(qiáng)三 種轉(zhuǎn)速，所以需要在電路里考慮三個輸出端（弱中強(qiáng)）和控制外部電 線路（如可控硅出發(fā)電路）。這三個輸出端與指示電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速狀態(tài)的三 個端子不同，除了要控制電機(jī)分別按弱中強(qiáng)三種轉(zhuǎn)速外，還必須能夠 控制電機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)或間斷運轉(zhuǎn)，以與“風(fēng)種”不同選擇方式相對應(yīng)。 要是用1表示某檔速度的選通，用0表示某檔速度的關(guān)斷，那么“風(fēng) 種”信號的輸入就使得某檔電機(jī)速度被連續(xù)或間斷地選中。例

13、如風(fēng)種 選擇“睡眠”，風(fēng)速選擇“弱”時，電機(jī)將運行在開8秒停8秒，表現(xiàn) 在電機(jī)運轉(zhuǎn)控制“弱”上就是出現(xiàn)間斷的1和0的狀態(tài)。4 停止電路原理分析電路中選用上升沿觸發(fā)器74LS151帶有直接清零端，使清零端與 “停止”鍵相連可實現(xiàn)停止的功能。在電扇任意工作狀態(tài)下，按“停 止”鍵，會產(chǎn)生低電平輸入到清零端，使觸發(fā)器輸出全部為低電平， 電扇處于停止?fàn)顟B(tài)，所有指示燈熄滅。5 整體原理圖結(jié)論這一段時間對家用電風(fēng)扇邏輯電路的設(shè)計過程中，自己在查 找參考資料的時候遇到了許多疑難問題，面對問題自己通過查找先前 課堂筆記、同學(xué)的討論及老師的指導(dǎo)解決了疑難，使課題設(shè)計能順利 的完成。同時，在設(shè)計過程中，進(jìn)一步加強(qiáng)了

14、對電子的了解，復(fù)習(xí)了 在大學(xué)期間學(xué)過的電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識，培養(yǎng)綜合設(shè)計能力和實際動 手能力，提高了綜合應(yīng)用電子解決問題的能力，相信這對我今后的工 作有十分重要意義！面對科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，相信在不久的將來電風(fēng)扇的功能會 更強(qiáng)，例如用紅外線遙控控制、具有定時功能、智能控制等，甚至電 子控制線路的電風(fēng)扇會被取代。- -四 參考文獻(xiàn) 康 華 光 . 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 數(shù) 字 部 分 （ 第 五 版 ） M. 北 京 ： 高 等 教 育 出 版社.2006 TOC o 1-5 h z 彭介 華.電 子 技術(shù) 課 程設(shè) 計指 導(dǎo) M. 北 京： 高 等 教 育出 版 社.2005謝自 美.電 子

15、 線路 設(shè) 計.實 驗. 測 試 M. 武漢 ： 華 中 科技 大 學(xué)出版.2000趙偉 軍.Pr otel 99SE教 程 . 北 京 ：郵 電 出 版社. 2004肖玲 妮等 . Pr otel 99SE印 刷 電 路 板 設(shè) 計 教 程 M.北 京 ：清華大學(xué)出版社.2003- -附錄元器件明細(xì)表及主要功能元器件數(shù)量上升沿觸發(fā)74LS1757數(shù)據(jù)選擇器74LS1511與門74LS086與非門74LS004發(fā)光二極管6按鍵開關(guān)3電阻1電容1電源+5V274LS151數(shù)據(jù)選擇的功能74LS151是一種集成電路數(shù)據(jù)選擇器，它有三個地址輸入端CBA, 可選擇D0- D7的8個數(shù)據(jù)源，具有同相輸出端Y和反相輸出端皿輸出