家用电风扇控制器的设计与制作一、设计要求：1、基本部分(1)、自制稳压电源；（2）、用按钮实现为风速、风种和停止的控制， LED指示灯指示风速、风种各种状态。

（3）、电扇处于停转状态时，所有指示灯都不亮，只有按下“风速”键时，才会响应，进入起始工作状态；电扇在任何状态，只要按下停止键，则进入停转状态。

（4）、处于工作状态时，有（a）初始状态为：风速为“弱”，风种为“正常”；（b）按“风速”键，其状态由“弱”→“中”→“强”→“弱”→……往复循环改变，每按一下按键改变一次状态；（c）按“风种”键，其状态由“正常”→“睡眠”→“自然”→“正常”→……往复循环改变；（5）实现定时关机功能，时间在1-99分钟内可由用户任意设定，用数码管显示时间，按倒计时方式显示；2、发挥部分（1）、电扇模拟自然风计时与显示，即转8秒，停8秒（2）、按照风速和风种的设置输出相应的控制信号接口，实现电机控制；（3）、优化设计方案，使整个电路采用的集成块应尽量的少（4）、增加风速的模拟控制。

二、方案设计与论证方案一：本方案是参考书中的一电路，本电路包括三部分。

分别是：1、状态锁存电路，2、触发脉冲电路，3、“风种”方式控制电路。

本方案基本上实现了风速、风种及开关七种状态，但是还存在一些问题。

风速风种两种控制没有很好的分开。

当风速循环控制一次时，风种状态会跟着变化一次。

无论是风速还是风种按键按下时，所产生的单次脉冲不稳定，致使状态不能有规律的进行变化，而是杂乱无章的。

同时电路之中缺乏定时部分电路，使得本次设计中美中存在不足。

这些电路都必须进行改进。

方案二：本方案是对第一方案进行改进，修正之后得到。

本电路包括六部分电路。

分别是：1、状态锁存电路，2、触发脉冲电路，3、“风种”方式控制电路，4、倒计时定时电路，5、产生脉冲电路。

本方案比较完美的实现了设计要求。

首先，风速、风种的控制能分别实现。

单次脉冲稳定，风速、风种状态循环进行控制。

附加了定时部分电路，使得设计更加人性化。

使设计更加完美。

将两方案进行比较，很明显应该选择方案二。

方案二是方案一的改进，在完成了基本要求的同时，增加了附加电路的设计。

A、系统的组成本系统主要由脉冲触发电路、状态锁存电路电路、风种控制电路、消抖电路及单稳态定时电路组成。

通过按键开关产生单次脉冲来控制电风扇的状态，并通过发光二极管将各种状态显示出来。

1、脉冲触发电路按键K1按下后形成的单次脉冲信号作为“风速”状态锁存电路的触发信号。

按键K1、K2及部分门电路74LS00、74LS08构成了“风种”状态锁存电路的触发信号。

2 、状态锁存电路“风速”、“风种”两组状态锁存电路均用二片4D触发器74LS175构成，每片三只D触发器的输出端分别于三个状态指示灯相连，同时每片74LS175的清零端均与停止键K3相连，利用按键产生的低电平信号将所有状态清零。

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，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端加入周期16秒时钟信号作为“自然”端的间断控制。

4、定时电路单稳态定时电路由555芯片构成，由电路本身的要求决定了单稳态的方式，本电路的单稳方式是：下降沿触发，电位由高变为低。

B、工作原理电路由触发脉冲电路产生单次脉冲，通过状态锁存电路处理，由六个发光二极管发光显示所控制的状态。

再由单稳态定时电路控制风速、风种所需要的“开启”时间。

按键开关K1控制风速的三种状态，开关K2控制风种的三种状态，开关K3接74LS175的清零端，控制电路的“停止”状态，工作原理图如2-1所示。

图2-11.电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮。

此时只有按“风速”键，电扇启动运转，其初始工作状态为“风速”处于“弱”档，“风种”处于“正常”位置，且相应的指示灯亮。

2.电扇一经启动后，按动“风速”键可循环选择弱、中或强三种状态中的任一种状态；同样按动“风种”键可循环选择正常、自然或睡眠三种状态中的任一种状态。

3．在电扇任意工作状态下，按“停止”键，电扇停止工作，所有的灯熄灭。

三、单元电路设计与参数计算1、状态锁存电路“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，可以使用三个D触发器来锁存状态，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，同时为了简化设计，应该采用带有直接清零端的D触发器，这样将停止键与清零端相连就可实现停止的功能。

因此在状态锁存部分采用了两个74LS175芯片来实现这些功能。

风扇简化操作状态转移图如图4-1所示。

4-1转换图由上面状态转换图可得状态转换表如表4-1所示。

表4-1 状态转换表由状态转换表可得的卡若图如表4-2所示。

表4-2 的卡若图由上面的状态转换图以及利用卡若图化简可得Q0 Q1 Q2输出逻辑信号表达式（他们可适用于“风速”及“风种”电路）。

由上述表达式可得状态锁存电路中电风扇的工作状态如表4-3所示，其中ST=1时表示风扇处于工作状态，ST=0时表示风扇处于停止状态。

表4-3 电风扇的工作状态转换表经分析知可选用4D触发器74LS175构成状态锁存电路。

状态锁存电路如图4-2所示。

2 、触发脉冲电路由上面分析可得脉冲触发电路如图4-3所示。

电路中分别设置了K1 K2 K3三个控制键来控制电风扇的工作状态。

键K1按下后形成的脉冲信号作为“风速”状态锁存电路的触发信号。

键K1 K2及部分门电路构成了“风种”状态锁存电路的触发信号CP。

电扇停止时ST=0 K1=0，故图中与非门U2输出低电平，U3输出也为低电平，因而U4输出的CP信号为低电平。

当按下K1键后，K1输出高电平，U2输出低电平，故CP变为高电平，并使D触发器翻转，“风种”功能处于“正常”状态。

同时，由于K1键输出上升沿信号，也是“风速”电路的触发器输出处于“弱”状态，风扇开始工作ST=1。

电扇启动后U2输出始终为高电平,这样CP信号与K2状态一直相同。

这样每次按下K2并释放后，CP信号就会产生一个上升沿使“风速”状态发生变化，在工作过程中CP波形图如图4-4所示。

由上面的分析及CP波形图可得CP状态转换表如表4-4所示。

表4-4 CP状态转换表4.3 “风种”三种方式的控制电路风速控制电路如图4-5所示。

在“风种”的三种工作状态中，当风扇工作在“正常”时，风扇为连续运转，工作在“自然”和“睡眠”时，风扇为间歇性运行。

电路中采用74LS151（8选1数据选择器）作为“风种”方式控制器，再尤由74LS175的三个输出端选中其中的一种工作方式。

间断工作时，电路中用了一个16秒计时周期的时钟信号作为“自然”方式的间断控制，三种工作方式的波形图如图4-6所示。

自然风睡眠4.4定时电路定时部分的电路如图4-7所示。

定时部分是有555芯片产生,分脉冲来控制74LS192数字减数器使其实现定时功能。

可以对2个74LS192的管脚进行置数来控制定时的时间如给四管脚置初始值为99分，之后通过74LS48译码器及2个共阴数码来显示定时的时间及风扇运行剩余的时间。

4-7图四、仿真过程与仿真结果仿真过程：在仿真软件中，连好电路，再运行。

查看仿真结果：先用开关键产生脉冲信号，控制风速风种的显示灯亮，按KI、K2键，可以实现风速弱、中、强的循环，和风种正常、自然、睡眠的循环。

五、总原理图及元器件清单1、总原理图2、元件清单序列类型型号数量1芯片74LS08 52 74LS04 13 74LS00 14 74LS02 15 74LS32 26 74LS175 27 74LS192 28 74LS151 19 555 210 74LS48 211 数码管 212 IC底座16P 713 14P 1014 8P 215 数码管插座 116 发光二极管LED 717 二极管1N4007 418电阻100 319 360 620 10k 121 560k 122 480k 223电容103 224 104 125 1000uf 126 100uf 127 0.33uf 128 轻触开关4脚 129 自锁开关6脚 430 腐铜板 131 单排排母 232 杜邦线20六、安装与调试在选好课程设计的题目后，和同组人一起去查资料然后分析讨论，最终确定了实验电路。

有了实验电路后列写元件清单然后申请元件之后根据电路图及电路板的大小对整体进行了布局。

之后进行焊接在两个人的配合之下顺利的将电路焊好，紧接着接上电源进行验证但结果让人伤心，什么现象都没有。

我们只好耐着性子对着电路图检查所焊的电路板看是否焊接时除了错误，在两人的认真检查下发现是忘了联几根比降短的线，还有就是B键的焊接没有注意到只有对角才能起[2].陈有卿，叶桂娟. 555 时基电路原理、设计与应用. 电子工业出版社. 2007[3].赵珂，彭嵩. 脉冲与数字电路实验指导书. 南昌航空大学信息工程学院实验实践中心.2010[4].王毓银. 数字电路逻辑设计. 高等教育出版社. 2005[5].郁汉琪.数字电子技术实验及课题设计.北京：高等教育出版社，1995.5[6].阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006.5陈永甫. 新编555 集成电路应用800 例. 成都电子科技大学出版社. 1992到开关的作用。

将焊接中存在的问题都改正后再拿去验证发现基本要求完美的达到按键音也达到了要求，现在只剩下提高要求中的定时部分，我们通过查资料以及向老师和同学请教终于确定了电路图，我们照着电路图将定时部分电路焊好，和基本模块一起拿去测试，发现达到了一定的要求。

但由于时间的问题定时部分任存在点问题，定时部分未设置总的开关以至于定时部分会一直循环。

七、性能测试与分析总的来说这次课设是成功的，完成了基本要求即对电风扇的“风速”和“风种”的智能的控制以及停止功能的实现，也达到了提高要求，由于时间的紧迫性定时部分未能和总的模块达到很好的衔接。

八、结论与心得结论：心得：这是我第一次进行此类的课程设计，也是一次比较系统的对电路的整体设计，是一次很好的将我们所学的理论运用到实践中的机会。

整个过程包括了查资料、对各种资料的分析、对电路的设计、焊接、调试等。

期间考验了我们的耐性、与同组人的而配合能力、发现问题及解决问题的能力。

所以这次课设不仅仅提升了我的专业水平同时也提高了我各方面的综合能力。

虽然学我们这专业挺难的但既然学了也坚持到了现在以后更应该坚持。

这次课设使我对以后的学习更有信心和兴趣了。

九、参考文献[1].永甫. 新编555 集成电路应用800 例. 成都电子科技大学出版社. 1992。