家用電風扇控制電路設(shè)計報告

圖3.1定時器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖②.由圖3.1可得時間鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表如表3.1所示：Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1功能0000011小時0010102小時0101003小時011×××未用100000非定時101×××未用110×××未用111×××未用表3.1時間鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表③.根據(jù)表3.1可得到Qn+1的次態(tài)卡諾圖如圖3.2所示Q2n+1Q1n+1Q0n+1Q2nQ1nQ0n00011110001010×100000×××01圖3.2Qn+1的次態(tài)卡諾圖④.由圖2.8求出Qn+1表達式如（3-1）Q2n+1=Q1n次態(tài)方程Q1n+1=Q0n（3-1）Q0n+1=Q2nQ1nQ0n⑤.驅(qū)動方程:若選用D觸發(fā)器來實現(xiàn)電路，則其驅(qū)動方程見（3-2）：D2=Q1n驅(qū)動方程D1=Q0n（3-2）D0=Q2n·Q1n·Q0n⑥.用D觸發(fā)器實現(xiàn)風種狀態(tài)鎖存器的原理性邏輯圖如圖3.3和圖3.4所示，電路采用同步時鐘CP控制。圖3.3定時狀態(tài)鎖存器原理電路圖3.4定時狀態(tài)鎖存器原理電路4.觸發(fā)脈沖形成電路風速和定時鎖存電路的輸出信號狀態(tài)的變化依賴于各自的觸發(fā)脈沖。在風速狀態(tài)的鎖存電路中，可以利用風速按鍵所產(chǎn)生的脈沖信號作為D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖。在定時狀態(tài)的鎖存電路中，可以利用定時按鍵所產(chǎn)生的脈沖信號做為D的觸發(fā)脈沖。而風種狀態(tài)鎖存器的觸發(fā)脈沖CP則應(yīng)由風速、風種按鍵的信號二者組合而成。即先要有風速，然后才能實現(xiàn)風種的變換。CP的邏輯表達式為：CP=K(Q2+Q1+Q0)式中K為風種按鍵，Q2,Q1,Q0為強、中、弱三種風速控制信號，這樣即表達了“先有風速，然后才能實現(xiàn)風種的變換”的意思。5.風種模式的實現(xiàn)系統(tǒng)要求最后設(shè)計的電風扇具有“正常”“自然”兩種風種，在“正?！睜顟B(tài)下電風扇持續(xù)轉(zhuǎn)動，在“自然”狀態(tài)下，電風扇轉(zhuǎn)4s停4s。①.脈沖信號輸出的實現(xiàn)過程如圖5.1所示：圖5.1脈沖信號輸出電路②.這是一個由555定時器構(gòu)成的多謝振蕩電路，它的脈沖周期計算如表達式（5-1）：T=0.69(R1+2R2)C=0.69×(5.76+2×287)×103×10×10-6=4.003s（5-1）由于R2遠大于R1，所以它將輸出一個周期為8s的方波脈沖，將這個脈沖直接接入電機控制端就可以實現(xiàn)電風扇“自然”狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)。③.這樣，我們就已經(jīng)具備了實現(xiàn)了風種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的兩種脈沖信號，接下來要做的就是通過風種脈沖ＣＰ來選擇輸出的到底是哪一個信號了。由于風種狀態(tài)有兩個，所以我們可以用一個具有三個地址選擇端的八選一數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)。把其中一個地址端接為高電平就行啦。八選一數(shù)據(jù)選擇器的真值表如表5.1所示：GCBAYW1×××010000D0D00001D1D10010D2D20011D3D30100D4D40101D5D50110D6D60111D7D7表5.1八選一數(shù)據(jù)選擇器的真值表選擇控制端（地址端）為A、B、C，按二進制譯碼，從8個輸入數(shù)據(jù)D0～D7中，選擇一個需要的數(shù)據(jù)送到輸出端Q，G為使能端，低電平有效。使能端G＝1時，不論A、B、C狀態(tài)如何，均無輸出（Q＝0，Q＝1），多路開關(guān)被禁止。使能端G＝0時，多路開關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼A2、A1、A0的狀態(tài)選擇D0～D7中某一個通道的數(shù)據(jù)輸送到輸出端Q。如：CBA＝000，則選擇D0數(shù)據(jù)到輸出端，即Q＝D0。如：CBA＝001，則選擇D1數(shù)據(jù)到輸出端,即Q＝D1，其余類推。輸出表達式為：W=D0（）+D1（）+D2（）+D3（）+D4（）+D5（）+D6（）+D7（）（5-2）所以，令C=D5=1，D4=D7=G=0,D6=CP=1/8,則W=A·B+D6(A·B)=Q0·Q1+D6(Q0·Q1)正常 自然由此得到如圖5.2所示的風種方式控制電路：圖5.2風種方式控制電路至此，風種脈沖的輸出已經(jīng)實現(xiàn)，也就是說，電風扇的風種狀態(tài)的邏輯電路已經(jīng)完成，同樣，由于風速狀態(tài)的實現(xiàn)只需要風速狀態(tài)鎖存器就可以實現(xiàn)，所以風速狀態(tài)的邏輯電路設(shè)計也已完成。6.定時功能的實現(xiàn)具備定時功能的電風扇，自身應(yīng)該具備時鐘脈沖的輸出功能，也就是說在它內(nèi)部，可以不依靠外界實現(xiàn)定時。在本設(shè)計中，我們應(yīng)用555定時器構(gòu)成三個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，分別使其輸出1小時，2小時，3小時的時鐘脈沖，將定時鎖存器的輸出作為它的輸入脈沖，則可實現(xiàn)在不同的狀態(tài)下輸出不同時間段的定時脈沖。圖6.1所示為一個555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的定時1小時的邏輯電路示意圖：圖6.1555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時計算公式如下（6-1）（6-1）代入圖6.1中的數(shù)據(jù)，可求的輸出時間大約為1小時。同理，通過改變電阻以及電容的值，可設(shè)計出定時2小時，3小時的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，從而完成三個不同時段的定時需求。完成定時電路后，將輸入輸出通過各類門電路的組合邏輯設(shè)計，可得出定時控制的輸出電路。7.定時控制電路的實現(xiàn)①.時間狀態(tài)鎖存器在3中已設(shè)計，已知Q2=1表定時3小時；Q1=1表定時2小時；Q0=1表示1小時定時，分別用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的定時脈沖DW1、DW2、DW3實現(xiàn)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖DW1～DW3與Q0、Q1、Q2之真值表如表7.1，其中Y為接電機的控制信號：

Q2Q1Q0DW3DW2DW1Y功能000×××1非定時00100111小時01001012小時10010013小時表7.1DW1～DW3與Q0～Q2關(guān)系真值表②.表7.1得到輸出方程為：Y=Q2·Q1·Q0+Q0·DW1+Q1·DW2+Q2·DW3則定時控制電路的原理電路如圖7.1所示：圖7.1定時控制原理電路8.電風扇控制端的設(shè)計綜上，我們已經(jīng)分版塊的設(shè)計出了電風扇的風速，風種，定時，以及各種脈沖的輸出部分，現(xiàn)在我們要做的是，把輸出的風速，風種，定時功能進行整合，最終輸出到電機，控制電機的轉(zhuǎn)動。這是一個簡單的組合邏輯設(shè)計過程，相比上面的各部分設(shè)計來說，這個就顯得很簡單了，所以我們省去設(shè)計過程，只給出最后的邏輯電路如圖8.1所示：圖8.1電機控制端邏輯電路示意圖9.電機動機的接入方式實驗中，我們最終將接入一個5V的直流小風扇來充當電機。我們將應(yīng)用三極管放大電路，將弱信號裝換為電機的驅(qū)動電流，最終實現(xiàn)單轉(zhuǎn)速單風種的小電扇到家用多功能電風扇的改裝過程。電動機的驅(qū)動電路如圖9.1所示：圖9.1電機驅(qū)動電路10.消抖電路利用電容兩端的電壓不能突變的特性，將其并聯(lián)在機械觸點兩端，消除接觸抖動產(chǎn)生的毛刺電壓。按下按鈕開關(guān)，電容短路，快速放電，電容兩端電壓為0；開關(guān)彈回時，整個電路形成RC充電電路，其時間常數(shù)為RC，電容兩端電壓為VC,控制電壓低于0.3×VCC，保證開關(guān)不會出現(xiàn)高低變化情況，只是有低到高，這樣就防止抖動了，即起到了消抖的作用。消抖電路如圖10.1所示圖10.1消抖電路四.總結(jié)及心得這是一次比較系統(tǒng)的電路設(shè)計，是一次將理論與實踐相結(jié)合的實踐。其中包括了電路的設(shè)計，資料的查找，分析問題解決問題的能力，甚至還是對焊接技術(shù)及審美觀念的一個考驗。如果不能以一種認真的態(tài)度去面對這次實踐，而只是簡簡單單的在書本之中尋找到一個電路圖，并將其簡單的焊接起來。那就失去了本次電子課設(shè)的意義了。已經(jīng)選擇了電子信息工程這一個專業(yè)，那就沒有任何的理由不去提高自己的動手能力了。本次設(shè)計中給我最深的印象是：如何發(fā)現(xiàn)電路是存在抖動的問題，同時有應(yīng)該如何的將其解決。在發(fā)現(xiàn)了發(fā)光二極管不能按照要求來循環(huán)點亮時，并確定電路原理沒有任何問題時。我們提出是開關(guān)的抖動造成的，可是如何去驗證它呢？我們抓住了問題的實質(zhì)，既然開關(guān)是為了給電路提供秒脈沖信號。那就將開關(guān)直接斷開，用函數(shù)信號發(fā)生器來提供秒脈沖信號。結(jié)果證實了我們的推斷。接下來我們就有針對性的去解決問題了，就是去尋找資料去消抖。接下來的問題就迎刃而解了。任何電路的設(shè)計都不是只存在一個電路。它是有各個小模塊組成的，因而在電路的設(shè)計中就必須注意將電路模塊化。這樣才能有針對性的將問題解決。如果我們不將電路模塊化，而只是一個勁的將電路連接好。只怕當我們連接完檢查電路之時，我們自己都不知道從何處下手。同時，電路的連接或多或少的存在一些問題，很少在連接完成的時候，電路不存在任何的問題。在遇到問題時我們要做的是去分析問題解決問題，而不是氣憤，埋怨。雖然比較好的將電路完成了，但是還是發(fā)現(xiàn)存在一些問題。動手能力不夠強，必須加強。必須培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，在電路設(shè)計中必須有替代的思想。在今后的學習中必須注意將理論與實踐相結(jié)合，再好的理論，都必須由實踐去證明。如果理論是鮮花，實踐是綠葉。我選擇兩者。五.附錄序號類型型號數(shù)量1芯片74LS051274LS085374LS114474LS272574LS323674LS1753774LS1511855549電阻1MΩ1102MΩ1113MΩ112287kΩ11310kΩ4145.76kΩ115820Ω116412Ω117205Ω118100Ω119電容3.3mF32010μF121100nF42210nF423二極管發(fā)光二極管824三極管2N2924925觸發(fā)開關(guān)426電機1元器件清單