课程设计说明书课程设计名称：数字电路课程设计课程设计题目：家用电风扇控制逻辑电路设计学院名称：信息工程学院专业：通信工程班级：090422学号：姓名：评分：教师：张华南20 11 年9 月15 日数字电子课程设计任书20 11 －20 12 学年第一学期第 2 周－ 3 周题目家用电风扇控制逻辑电路设计内容与要求1.实现风速的强、中、弱控制(—个按钮控制，循环)2.实现睡眠风、自然风。

正常风三种风态(—个按钮控制，循环)3.LED显示状态进度安排1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备,仿真、画PCB 线路板图：3天2.领元器件、制作、焊接：3天3.调试：2天4.验收：1天学生姓名：吴强镪指导时间：2011.9.5-2011.9.15 指导地点 E楼508室任务下达2011 年 9月 5 日任务完成2011年 9 月 14 日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□指导教师张华南系（部）主任傅崇芳注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要家用电器的使用给人们的生活带来了极大地便利，在这个电器种类繁多，功能越趋齐全的当今社会，人们已经不仅仅满足于拥有，人们的注意力已经更多转向电器的功能的多样性。

为了更好的与人们对电风扇的需求接口，我们特别设计了这个电路。

本次实验运用了数字电路的知识，实现了家用电风扇控制逻辑电路设计。

设计内容是一个按钮来实现风速强、中、弱的转换并且实现循环；一个按钮来实现风种正常风、睡眠风、自然风的转换并且实现循环；不同LED灯的显示来表示风速与风种的状态。

家用电风扇控制逻辑电路分为三大模块：第一个模块是风速、风种的循环控制电路，利用74ls175、74ls08芯片实现三种状态的循环计数，并且利用高低电平实现LED灯的亮灭；第二个模块是风种实现电路，利用555发生器产生周期为8s的方波，并且利用74ls175构成二分频电路形成周期为16s的方波，再利用74ls151芯片选择风种的输出。

第三个模块是按钮控制电路，利用按钮来给芯片脉冲，实现风速、风种的选择，并且可以实现关机的功能。

本课题基本实现了三个模块的功能，将之有效的连接在一起，实现了家用电风扇控制逻辑电路的总体功能。

虽然此次设计的电路较为简单，但它的成本较低，并且经济、实用而且风种、风种的选择体现了它的人性化，相信在市场有一定的潜力。

关键字：电风扇循环控制74ls175 LED目录前言 (1)第一章设计内容与要求 (2)1.1设计内容 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 主要参考器件 (2)第二章系统组成与工作原理 (3)2.1 系统组成 (3)2.2 系统工作原理 (3)第三章总体电路设计 (4)3.1 系统设计 (4)3.2 方案的修改 (5)3．3 电路工作原理 (5)3.4 单元电路设计 (5)第四章仿真性能测试 (12)4.1 风种、风速的选择电路 (12)4.2 脉冲触发电路 (12)第五章家用电风扇系统调式 (14)5.1调试仪器 (14)5.2调试过程 (14)5.3 结果分析 (14)第六章结论 (15)参考文献 (16)附录一元器件清单 (17)附录二总设计电路图 (18)前言家用电器已经变得极为普遍，成了人们生活中不可或缺的生活用品。

而在现代，人们对家用电器的要求也随着社会的发展越来越高。

人们希望家用电器能够实现智能化与人性化。

而作为人们生活中最为普遍的家用电器，家用电风扇的智能化与人性化的设计就显得更为重要。

家用电风扇控制逻辑电路设计就是针对这一问题而研究设计的本次试验设计的家用电风扇控制逻辑电路中包含了状态锁存电路、脉冲触发电路、风种控制电路。

电路中有三个控制开关：第一个开关控制弱、中、强三种风速，并且实现状态循环；第二个开关控制风种，风种分为正常风、自然风、睡眠风。

其中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。

开关也可以控制风种状态循环；第三个开关可以使风扇停止工作。

此次设计的家用电风扇电路体现人性化得一面，并且充分的利用了数字电路的知识使电路更加简单更易制做。

第一章设计内容与要求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LED显示风速、风种所处的状态。

1.2 设计要求基本要求：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5个发光二极管表示风扇的风速与风种的状态,3个发光二极管显示控制输出端的状态。

提高要求：1、按键提示音。

2、定时关机功能(以小时为单位)。

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与其功能。

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第二章系统组成与工作原理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。

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：图3-1 电风扇系统框图它的运行状态如下图：图3-2 风扇状态图风速选停机风种选风速选择电路风种选择电路输出电路风种形成电路脉冲信号发生器上电复位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1．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。

2．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；当处于弱风状态时，风种指示灯不亮，此时处于正常风状态，再按动“风种”键可循环选择自然、睡眠和正常三种状态的某一种状态。

3．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。

4．“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，可得到的状态表（表3-1），“风速”与“风种”电路都满足状态表3-1所示表3-1 的状态表由表3-1 可得的卡诺图如图3-4 所示的卡诺图的卡诺图的卡诺图图3-4 的卡诺图由图3-4 所示卡诺图可得的表达式如下：由上述表达式可得状态所存电路中电风扇的工作状态如表3-2所示。

S 为电扇工作状态（S=0 停，S=1 运转）根据表达式，使用两片74LS175 芯片所设计状态所存部分电路如图3-5 所示。

（因为风速与风种的状态锁存电路是同一种原理，因此只给出风速的锁存电路）图3-5 风速状态锁存电路3.4.2 脉冲触发电路锁存电路中74ls175为4个D 触发器构成，要使它能够进行000—001—010—100—001状态的变化，需要给它一定的脉冲信号。