家用電風(fēng)扇控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告

圖3.1定時(shí)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖②.由圖3.1可得時(shí)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(shí)0010102小時(shí)0101003小時(shí)011×××未用100000非定時(shí)101×××未用110×××未用111×××未用表3.1時(shí)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(dá)式如（3-1）Q2n+1=Q1n次態(tài)方程Q1n+1=Q0n（3-1）Q0n+1=Q2nQ1nQ0n⑤.驅(qū)動(dòng)方程:若選用D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路，則其驅(qū)動(dòng)方程見(jiàn)（3-2）：D2=Q1n驅(qū)動(dòng)方程D1=Q0n（3-2）D0=Q2n·Q1n·Q0n⑥.用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)風(fēng)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(shí)鐘CP控制。圖3.3定時(shí)狀態(tài)鎖存器原理電路圖3.4定時(shí)狀態(tài)鎖存器原理電路4.觸發(fā)脈沖形成電路風(fēng)速和定時(shí)鎖存電路的輸出信號(hào)狀態(tài)的變化依賴于各自的觸發(fā)脈沖。在風(fēng)速狀態(tài)的鎖存電路中，可以利用風(fēng)速按鍵所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)作為D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖。在定時(shí)狀態(tài)的鎖存電路中，可以利用定時(shí)按鍵所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)做為D的觸發(fā)脈沖。而風(fēng)種狀態(tài)鎖存器的觸發(fā)脈沖CP則應(yīng)由風(fēng)速、風(fēng)種按鍵的信號(hào)二者組合而成。即先要有風(fēng)速，然后才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)種的變換。CP的邏輯表達(dá)式為：CP=K(Q2+Q1+Q0)式中K為風(fēng)種按鍵，Q2,Q1,Q0為強(qiáng)、中、弱三種風(fēng)速控制信號(hào)，這樣即表達(dá)了“先有風(fēng)速，然后才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)種的變換”的意思。5.風(fēng)種模式的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求最后設(shè)計(jì)的電風(fēng)扇具有“正?！薄白匀弧眱煞N風(fēng)種，在“正?！睜顟B(tài)下電風(fēng)扇持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在“自然”狀態(tài)下，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)4s停4s。①.脈沖信號(hào)輸出的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖5.1所示：圖5.1脈沖信號(hào)輸出電路②.這是一個(gè)由555定時(shí)器構(gòu)成的多謝振蕩電路，它的脈沖周期計(jì)算如表達(dá)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(yuǎn)大于R1，所以它將輸出一個(gè)周期為8s的方波脈沖，將這個(gè)脈沖直接接入電機(jī)控制端就可以實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇“自然”狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)。③.這樣，我們就已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)了風(fēng)種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的兩種脈沖信號(hào)，接下來(lái)要做的就是通過(guò)風(fēng)種脈沖ＣＰ來(lái)選擇輸出的到底是哪一個(gè)信號(hào)了。由于風(fēng)種狀態(tài)有兩個(gè)，所以我們可以用一個(gè)具有三個(gè)地址選擇端的八選一數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)。把其中一個(gè)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(jìn)制譯碼，從8個(gè)輸入數(shù)據(jù)D0～D7中，選擇一個(gè)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(shí)，不論A、B、C狀態(tài)如何，均無(wú)輸出（Q＝0，Q＝1），多路開(kāi)關(guān)被禁止。使能端G＝0時(shí)，多路開(kāi)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(gè)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(dá)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(fēng)種方式控制電路：圖5.2風(fēng)種方式控制電路至此，風(fēng)種脈沖的輸出已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，電風(fēng)扇的風(fēng)種狀態(tài)的邏輯電路已經(jīng)完成，同樣，由于風(fēng)速狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)只需要風(fēng)速狀態(tài)鎖存器就可以實(shí)現(xiàn)，所以風(fēng)速狀態(tài)的邏輯電路設(shè)計(jì)也已完成。6.定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)具備定時(shí)功能的電風(fēng)扇，自身應(yīng)該具備時(shí)鐘脈沖的輸出功能，也就是說(shuō)在它內(nèi)部，可以不依靠外界實(shí)現(xiàn)定時(shí)。在本設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)用555定時(shí)器構(gòu)成三個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，分別使其輸出1小時(shí)，2小時(shí)，3小時(shí)的時(shí)鐘脈沖，將定時(shí)鎖存器的輸出作為它的輸入脈沖，則可實(shí)現(xiàn)在不同的狀態(tài)下輸出不同時(shí)間段的定時(shí)脈沖。圖6.1所示為一個(gè)555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的定時(shí)1小時(shí)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(shí)計(jì)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(shí)間大約為1小時(shí)。同理，通過(guò)改變電阻以及電容的值，可設(shè)計(jì)出定時(shí)2小時(shí)，3小時(shí)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，從而完成三個(gè)不同時(shí)段的定時(shí)需求。完成定時(shí)電路后，將輸入輸出通過(guò)各類門電路的組合邏輯設(shè)計(jì)，可得出定時(shí)控制的輸出電路。7.定時(shí)控制電路的實(shí)現(xiàn)①.時(shí)間狀態(tài)鎖存器在3中已設(shè)計(jì)，已知Q2=1表定時(shí)3小時(shí)；Q1=1表定時(shí)2小時(shí)；Q0=1表示1小時(shí)定時(shí)，分別用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的定時(shí)脈沖DW1、DW2、DW3實(shí)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(jī)的控制信號(hào)：

Q2Q1Q0DW3DW2DW1Y功能000×××1非定時(shí)00100111小時(shí)01001012小時(shí)10010013小時(shí)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(shí)控制電路的原理電路如圖7.1所示：圖7.1定時(shí)控制原理電路8.電風(fēng)扇控制端的設(shè)計(jì)綜上，我們已經(jīng)分版塊的設(shè)計(jì)出了電風(fēng)扇的風(fēng)速，風(fēng)種，定時(shí)，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(fēng)速，風(fēng)種，定時(shí)功能進(jìn)行整合，最終輸出到電機(jī)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的組合邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程，相比上面的各部分設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)就顯得很簡(jiǎn)單了，所以我們省去設(shè)計(jì)過(guò)程，只給出最后的邏輯電路如圖8.1所示：圖8.1電機(jī)控制端邏輯電路示意圖9.電機(jī)動(dòng)機(jī)的接入方式實(shí)驗(yàn)中，我們最終將接入一個(gè)5V的直流小風(fēng)扇來(lái)充當(dāng)電機(jī)。我們將應(yīng)用三極管放大電路，將弱信號(hào)裝換為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，最終實(shí)現(xiàn)單轉(zhuǎn)速單風(fēng)種的小電扇到家用多功能電風(fēng)扇的改裝過(guò)程。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖9.1所示：圖9.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)械觸點(diǎn)兩端，消除接觸抖動(dòng)產(chǎn)生的毛刺電壓。按下按鈕開(kāi)關(guān)，電容短路，快速放電，電容兩端電壓為0；開(kāi)關(guān)彈回時(shí)，整個(gè)電路形成RC充電電路，其時(shí)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(kāi)關(guān)不會(huì)出現(xiàn)高低變化情況，只是有低到高，這樣就防止抖動(dòng)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(jì)，是一次將理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐。其中包括了電路的設(shè)計(jì)，資料的查找，分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，甚至還是對(duì)焊接技術(shù)及審美觀念的一個(gè)考驗(yàn)。如果不能以一種認(rèn)真的態(tài)度去面對(duì)這次實(shí)踐，而只是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的在書本之中尋找到一個(gè)電路圖，并將其簡(jiǎn)單的焊接起來(lái)。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(gè)專業(yè)，那就沒(méi)有任何的理由不去提高自己的動(dòng)手能力了。本次設(shè)計(jì)中給我最深的印象是：如何發(fā)現(xiàn)電路是存在抖動(dòng)的問(wèn)題，同時(shí)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(lái)循環(huán)點(diǎn)亮?xí)r，并確定電路原理沒(méi)有任何問(wèn)題時(shí)。我們提出是開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)造成的，可是如何去驗(yàn)證它呢？我們抓住了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，既然開(kāi)關(guān)是為了給電路提供秒脈沖信號(hào)。那就將開(kāi)關(guān)直接斷開(kāi)，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器來(lái)提供秒脈沖信號(hào)。結(jié)果證實(shí)了我們的推斷。接下來(lái)我們就有針對(duì)性的去解決問(wèn)題了，就是去尋找資料去消抖。接下來(lái)的問(wèn)題就迎刃而解了。任何電路的設(shè)計(jì)都不是只存在一個(gè)電路。它是有各個(gè)小模塊組成的，因而在電路的設(shè)計(jì)中就必須注意將電路模塊化。這樣才能有針對(duì)性的將問(wèn)題解決。如果我們不將電路模塊化，而只是一個(gè)勁的將電路連接好。只怕當(dāng)我們連接完檢查電路之時(shí)，我們自己都不知道從何處下手。同時(shí)，電路的連接或多或少的存在一些問(wèn)題，很少在連接完成的時(shí)候，電路不存在任何的問(wèn)題。在遇到問(wèn)題時(shí)我們要做的是去分析問(wèn)題解決問(wèn)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(wèn)題。動(dòng)手能力不夠強(qiáng)，必須加強(qiáng)。必須培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，在電路設(shè)計(jì)中必須有替代的思想。在今后的學(xué)習(xí)中必須注意將理論與實(shí)踐相結(jié)合，再好的理論，都必須由實(shí)踐去證明。如果理論是鮮花，實(shí)踐是綠葉。我選擇兩者。五.附錄序號(hào)類型型號(hào)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(kāi)關(guān)426電機(jī)1元器件清單