1、電子工程學院課外學分設計報告題目：家用電風扇控制邏輯電路設計審閱教師:評定成績:目錄摘要1一、專業綜合設計任務2二、方案設計與論證 32.1 電風扇單元電路的設計 32.1.1 觸發脈沖的形成 32.1.2 觸發脈沖電路32.2 電風扇單元電路的工作原理42.2.1 風速的控制原理42.2.2 風種的控制原理42.2.3電機運轉控制原理52.2.4停止電路原理分析5三、實現與測試6四、分析與總結6五、硬軟件設計8摘要電風扇是我國家庭中最為普及的家用電器z ，以前的臺式電風扇和落地式電 風扇都是采用機械控制，主要控制風速和風向。然而隨著電子技術的發展，冃 前的家用電風扇人多采用電子控制線路取代了

2、原來的機械控制器，使電扇的功 能更強，操作也更簡便。本文比較全面的設計出了家用電風扇的控制電路，它包括家用電風扇的風速、 風種和定時幾種狀態的控制。把家用電風扇控制方便、簡單化，使人們在使用 過程中能更好的對電風扇操作。關鍵詞：方式控制；觸發脈沖:定時電路一、專業綜合設計任務設計任務及要求：用中小規模數字集成電路實現電風扇控制器的控制功能。用三個鍵來實現“風速（弱、中、強）”、“風種（正常、自然、睡眠）”、“停止” 的不同選擇。用六個發光二極管分別表示風速、風種的三種狀態。電風扇在停轉狀態時，只冇按“風速”鍵才冇效，按其余兩鍵不響應。 分工：一人盡心程序編譯，一人負責查詢資料記錄并完成設計報告

3、。方案設計與論證電風扇單元電路的設計觸發脈沖的形成“風速”和“風種”狀態鎖存電路的輸出信號狀態的變化依靠各自的觸發 脈沖。在“風速”狀態的鎖存電路中，可以利用“風速”按鍵（kl ）所產生的 脈沖信號作為觸發脈沖；在“風種”狀態鎖存器的觸發脈沖cp由“風種”（k2）、 “風速” （kl）的信號和電風扇的工作狀態信號（設st為電風扇的工作狀態，st = o 停,st= 1運轉）三者組合而成。當電風扇處于停止狀態（st = o ）時，按（k2 ） 無效，cp信號將保持低電平；只有按k 1后，cp信號變成高電平，電風扇進入 運轉狀態（st= 1 ）。此后，cp不再受k 1的控制，而是有k2控制，可得觸

4、發脈 沖邏輯:表達式：cp = k1- st- +k2 sto （當kl輸出的三個信號q2、qi、q0 全部為零時，電扇停轉，st = 0;當三個輸出信號q2、qi、q0不全為零時，電 扇運轉，st=1,從而可得電風扇工作狀態st邏輯表達式為：st二q0 + q1+q2） 最后得到觸發脈沖cp的邏輯表達式：cp = k1q2-q1-qo-+k2 （qo + q1+q2）cp信號狀態表k2k1stcp00000010010101101000101111011111觸發脈沖電路鍵k1按動后形成的脈沖信號作為“風速”狀態鎖存電路的觸發信號。鍵kl、k2及74ls00、74ls08構成“風種”狀態鎖存

5、電路的觸發信號cp。 電風扇停轉吋，st = o,k1=o,與非門u2輸出為高電平，u3輸出為高電平，所 以u4輸h!的cp信號變為低電平。當按下k1后，u2輸111為低電平，使u4輸 出cp信號變為高電平，并使觸發器翻轉，“風種”處于“正常”狀態。由于kl 輸出的上升沿脈沖，也使“風速”處于“弱”狀態，電風扇開始運轉，st= 1。 電風扇開始運轉后，u2輸出始終為高電平，這樣使風種狀態的觸發脈沖cp與 k2的狀態相同。每次按下k2并釋放后，cp信號就會產生上升沿使風種的狀 態發生變化。cp電風扇單元電路的工作原理2.2.1 風速的控制原理電風扇處于停轉狀態時，所有指示燈不亮。此時只有按“風速

6、”鍵，電扇 才會啟動運轉，其初始狀態處于“弱”檔，相對應的只是燈亮。此時，按動“風 速”鍵會產牛觸發脈沖可循環選擇弱、屮、強三種狀態中的任意種狀態。“風速” 的工作狀態是由觸發器來鎖存狀態，觸發器輸出1表示工作狀態有效，0表示 無效，當三個輸出全部為0則表示停止狀態。設數字xxx為q2、qi、q0的輸 出信號，其轉換圖如下“風速”轉換圖風種的控制原理在“風種”的三種選擇方式中，在正常位置吋，風扇為連續運行：在自然 和睡眠位置時，為間斷運行方式。電路中采用74ls151作為風種方式的控制器， 由74ls 175的三個輸出信號選屮74ls 1 51的一種方式。間斷工作時，電路中jij 了一個8秒周

7、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。設數字xxx為q2、qi、q0的輸出信號，其轉換圖如下2.2.3電機運轉控制原理電風扇的轉速通常是由電壓來控制的，但是這里的弱、小、強三種轉速， 所以需要在電路里考慮三個輸出端（弱中強）和控制外部電線路（如可控硅出 發電路）。這三個輸出端與指示電風扇轉速狀態的三個端了不同，除了要控制電 機分別按弱中強三種轉速外，述必須能夠控制電機連續運轉或間斷運轉，以與 “風種”不同選擇方式相對應。要是用1表示某檔速度的選通，用0表示某檔 速度的關斷，那么“風種”信號的輸入就使得某檔電機速度被連續或間斷地選 中。例如風種選擇“睡眠”，風速

8、選擇“弱”時，電機將運行在開8秒停8秒， 表現在電機運轉控制“弱”上就是出現間斷的1和0的狀態。2.2.4 停止電路原理分析電路中選用上升沿觸發器74ls151帶有直接清零端，使清零端與“停止” 鍵相連可實現停止的功能。在電扇任意工作狀態下，按“停止”鍵，會產生低 電平輸入到清零端，使觸發器輸出全部為低電平，電扇處于停止狀態，所有指 示燈熄滅。三、實現與測試我們用四個按鍵分別控制“風速”、“風種”、“定吋”、“停止”，然后用步進 電機當做風扇葉片，用數碼管顯示時間，用二極管顯示風速的“強”、“中”、“弱” 以及風種的“正常”、“白然”、“睡眠”。我們用到的軟件是quartys,在對程序 進行編

9、譯后可通過試驗箱完成我們的設計。四、分析與總結這一段時間對家用電風扇邏輯電路的設計過程屮，自己在查找參考資料的 時候遇到了許多疑難問題，面對問題白己通過查找先前課堂筆記、同學的討論 及老師的指導解決了疑難，便課題設計能順利的完成。同吋，在設計過程中， 進一步加強了對電了的了解，復習了在大學期間學過的電了技術基礎的知識， 培養綜合設計能力和實際動手能力，提高了綜合應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！ifil對科技的不斷發展和進步，相信在不久的將來電風扇的功能會更強，例如用 紅外線遙控控制、具有定吋功能、智能控制等，甚至電子控制線路的電風扇會 被取代。參考文獻1. 康華光

10、.電子技術基礎數字部分（第五版）m.北京：高等教育出版社.20062. 彭介華.電子技術課程設計指導m.北京：高等教育出版社.20053. 謝口美.電子線路設計.實驗.測試m.武漢：華中科技大學出版.20004. 趙偉軍.protel 99 se教程.北京：郵電出版社.20045. 玲妮等.protel 99 se印刷電路板設計教程m.北京：淸華大學出版社.2003五、硬軟件設計按鍵控制程序module count(clock,key 1,key2,key3,key4,hour_ge,hour_shi,minute_ge,minute_shi,second_shi,sccond_gc,stat

11、e 1,調整位選擇輸出到displayflag,/當到達()0:00： ()0時 輸出1停止信號到dian.jireg40hour;/最大 3 1rcg50minute;reg50second;regl30jminute_ge_out;reg30second_ge_out;reg20minute_shi_out;rcg20sccond_shi_out;reg30hour_ge_out;regl20jhour_sh i_out;regflag.q;reg2:0state 1 _ou t;/* * * * * *)；input clock;input keyl;/選擇 input key2;加 i

12、nput key3 ;/減 input key4;確定 o u t p u t 2:0 state 1;outputflag;output 3 :0minute_ge;o u t p u t 3 :0 jsecond_ge;o u t p u t 2:0 minute_shi;o u t p u t 2:01second_shi;o u t p u t 3 :0 hour_ge;o u t p u t 2:0 hour_shi;*regflag_out;f /%l kli f rp rj* 卜 rj rj* rj* rj% rp rp *%r|% rj% rj rf% rf% r| rj% r

13、j*rj% rp rj*rj% rp rj* rf% r|% rpalways(posedge clock)beginregf 19:0 coun11 ;/消抖reg29:0 count; 計數rcg29:0 coun16;if(key4 = =rb0)確認鍵if(countl<50_0000)begincountl< = countl + lrdl ;if(countl= = 49_9999) if(key4 = =l*b0)beginflag_q = flag_q;sccond< = 59; /確認鍵按下后秒置數59 , flag_out< = 0;/停止信號復位e

14、ndendif(key4 = =l'bl)countl< = 20,d0;i /i f <tw rtw rtw 9»tw <tw <twrtwrtw rtw *xwrtw *lw *tw 9n rjw r|wrtw <|wif(flag_q = = l*b 1)確定鍵按下后才開始倒計時 begincount< = count+rdl;if(count = = 3 0,d5 0_00_0000)begincount< = 30'd0;if(second = = 6'd0)beginif(hour= = 0) &&

15、amp; (minute = = 0) second<=0;else sccond< = 59;if (mi nute = = 4rd0)beginif(hour = = 0)m i n u t e < = 0;eise minute< = 59;if(hour = = 0)beginflag_out<= 1 ;/停止信號 hour< = ();endelse begin hour< = hour-l;flag_out< = 0;end endelse minute< = minute-l,b i ;ende 一 s e s e c o n

16、 d a h s e c o n dl-br endendif(statelhh3bool)二涉 里 莒if(key2hhbo)begincoun6cucount6+1 - bl ; if(int6hh30d 一 00100000)二begin count6ah3()-ds if(key2xl-bo) begin dlinuleahminute+lrdr if( mi nue v7oz5 9) minuiecho;endendend*一 se if(key3hh-:bo) 尊®begincoun6ahcouih6+lbl;if (ci t6hh30d-00100000)二一 omsb

17、eginc o u n 6 a h 3 0 - d 0;if(kcy3 = 2bo)beginminurecuminurel-dl -if(minuehh7-do) minueah7q:59;endendendend 0felseinseelhhbolo) 二亠二s=uif(key2h"lbo)begin10count6< = count6+lfbl ;if(count6 = = 30,dl0_00_0000)/l 2ms begincount6< = 30'd0;if(key2 = =lrb0)beginhour< = hour+ rd 1;if(hour

18、>6,d23)hour< = 6rd0;endendendi*7* <1%<1%if(key3 = =l,bo)小 時減begincount6< = count6+lfbl;if(count6 = = 30,dl00_00000)/10ms begincount6< = 30'd0;if(key3 = =rbo)beginhour< = hour dl;if(hour= = 6'd0)hour< = 6'd23;endendendend sccond_shi_out< = sccond/10;second_ge_ou

19、t< = second%10;minute_shi_out< = minute/10;minute_ge_out< = minute%10;hour shi out< = hour/l(); hour_ge_out<=hour%10;end*按 鍵 選 扌卡 調 整 對 象 * always(posedge clock)beginreg 19:0 count_x 1;/消抖if(key 1 = = 0)beginif(count_xl<5()_0000)begin count_xl< = count_xl + l;if(count_xl= = 49_9

20、999)begin if(keyl= = o)state l_out< = statcl_out+l ;if(statel_out = = 2)statel_out< = 0;endendendif(kcyl=l)count_xl< = 0;if(key4 = = 0)statel_out< = 0;/確認鍵按下 end/ t勺# >dassign second_ge=second_ge_out; assign sccond_shi = sccond_shi_out; assign minute_ge = minute_ge_out; assign minute_

21、shi = minute_shi_out; assign hour_ge=hour_ge_out;assign hour_shi = hour_shi_out; assign state 1 =state 1 _out;assign flag = flag_out;e n d m o d u 1 e 電機程序 module d i a n _ j i (clock,key 1,輸入信號key2, key3, moto_z, moto_f, led_s,/速度 led_m,/模式 flag,/模式輸出 flag_stop,倒計時時間到時, )；inputclock;inputflag_stop;

22、inputkey 1 ;inputkey2;inputkey3;o u t p u t 1:0 flag; outputmoto_z;outputmoto_f;o u t p u t 2:0 o u t p u t 2:0 led_s; led_m;f i%1v£f a*c* <1* *7* *7*?*reg29:0 count 1;reg29:0 count2;正常模式reg29:0 count3 = 5_00000;/6 然模式reg2:0 led_s_r;reg2:0j led_m_r;reg moto_z_r;reg moto_f_r;reg 1 :0 flag2_ou

23、t;regl2:0 flag 1;/風速(高，低，中)/regll:oj flag2;/模式(正常，自然，睡眠) reg2:0 flag3;自然風中的模式t tf 1<jw rtw rtwrtw rjw <twrtw rtw rjw<jw rtw rtw *xw »tw rtw *lw *xw »tw*lw<jwrtwrtwrt> rtwrtwalways(posedge clock)beginreg31:0j count_x;count x<=count x+1;mm7if(count_x = =150_000000)/5 秒begin

24、flag3<= 1;count_x< = 0;endelse flag3< = 0;end/電機轉動always(posedge clock) begincountl< = countl + l ; if(countl<count2) moto_z_r< = 0;else if(count 1 <500) moto z r<= tb 1; else coun11 < = 0;end*按 鍵 選 擇， 高， 中， 低 *always(posedge clock)beginreg29:0 count_xl ;/消抖if(flag2_out =

25、= 1) il(flag2_out= = 3)正常模式下 beginif(key 1 = = 0)beginif(count_xl<5()_0000)begincount_xl< = count_xl + l; if(count_xl= = 49_9999) beginif(keyl= = o)f 1 ag 1 < = fl ag 1 + 1 ; if(flagl= = 3)flagl<=l; endendendendif(keyl=l)count_xl< = 0;if(key3 = = 0) flag 1 v = 0;停止* 自然模式卜， 高， 中、 低 循環

26、*if(flag2_out = = 2)beginif(flag3 = =l)fl ag 1 < = f lag 1 + 1 ;if(flagl>3)flagl< = ();end/風速if(flag_stop = =l)flagl< = 0;倒計時完畢，風扇停止，風速調節無效，需要按 確定鍵復位flag_stop endkwkl*5*rp rj* rj% rp rpr|% rp rj rf% r|% rp rj*rj% rj rf% r|% rj rjalways(posedge clock)beginif(flagl=l)count2< = 300; /低el

27、se if(flag 1 = = 2) count2v = 250;中else if(f 1 ag 1 = = 3) count2v = 20;高 else if(flag 1 = = 0) count2v = 500;/停 end/*按鍵選擇模式ftw rgwftw rgwrt rtrtwrtw rtwalways (posedge clock) beginregl29:0j count_x2;/消 抖 if(key 2 = = 0)if(count_x2<50_()000) begincount_x2< = count_x2+l; if(count_x2 = = 49_9999

28、) beginif(key2 = = 0)flag2_out< = flag2_out+l ; if(flag2_out = = 3)flag2_out<=l; endendendif(kcy2 = =l)count_x2< = 0;if(key3 = = 0) flag2_outv = 0;/停止需耍按確定鍵if(flag_stop = =l)flag2_out< = 0;/倒計時完畢后模式按鍵無效, 復位 flag_stopendt t”j r|* <7*rj%r| rj* rj*rp *pi '、rj%rj*|* rj* rj*p rpalways(

29、posedge clock)beginif(flagl=l)led_s_r< = 3'b011;else if(flagl= = 2)led_s_r< = 3,b 101 ;else if(flagl= = 3)icd_s_r< = 3'bl 1 0;else led_s_r< = 3'b 111;if(f lag2_out = = 1 )led_m_r< = 3 *b0 1 1 ;else if(flag2_out = = 2)led_m_r< = 3rbl01; else if(flag2_out = = 3)led_m_r<

30、; = 3,bl 1();else led_m_r< = 3*b 111;end / assign led_s = led_s_r; assign led_m = led_m_r; assign moto_f=0;assign moto_z = moto_z_r; assign f 1 ag = f 1 ag2_out; endmodule數碼管顯示程序 module display(led_wei 1, led_wei2, led_wei3, led_wei4, led_wei5, led_wei6, led_wei7, led_wei8, led_du, clock,hour_ge,

31、 hour_shi,minute_ge,m i n u t e _ s h i 5 second_shi, second_ge,state 1,數碼管才顯示flag,/模式輸入，只有在睡眠模式下 )；outputled_ wei 1;outputled_wei2;outputled_wei3;outputled_wei4;outputicd_wci5;outputled_wei6;outputled_wei7;outputled_wei8;o u t p u t f 7:0led_du;input 1 :0flag;input2:0state 1;inputclock;input3 :0min

32、ute_ge;i n p u t 3 :0 second_ge;input2:0minute_shi;i n p u t 2:0 second_shi;input3 :0hour_ge;inputl2:0hour_shi;a f/ a rgw rtw rtw rt rgw rgw r rtw rtw rtw r r rtw rtwrtw rtw tt% rvw rtw rgwrt*reg lcd_wci i _out; reg led_wei2_out; reg ied_wei3_out; reg led_wei4_out; reg led_wei5_out; reg lcd_wci6_out

33、; reg led_wei7_out; reg ied_wei8_out; reg7:() led_du_out; reg2:0 sei;assign led_wei 1 = led_wei l_out; assign ied_wei2 = led_wei2_out; assign ied_wei3 = led_wei3_out; assign ied_wei4 = led_wei4_out; assign ied_wei5 = led_wei5_out; assign ied_wei6 = led_wei6_out; assign ied_wei7 = led_wei7_out; assig

34、n ied_wei8 = led_wei8_out; assign led_du = led_du_out;1 1 > *tw »t »twtw *>*>rt* rtw rjwryw rtw <tw <tw ryw <|w <tw <tw rtw riw<jw/數碼管位always(posedge clock) beginreg i 9:0 count; count< = count+ i'd 1 ;if(count = = 20,d5_0000)beginsel< = sel+ rd 1;count

35、< = 20fd0;endend always(posedge clock)/ / *1*> a#1*<x <t*1*卜beginreg29:0count2;if(flag = = 3)/lg眠模式，數碼管顯示 begincount2< = count2+rbl ;if(sel = = 3fb000)beginled_weil_out<=rbo;/第一個數碼管顯示秒個位 led_wei2_out<=rbl;led_wei3_out<=lfbl; led wei4 out<= tb 1 ; led_wei5_out<= 1 'b

36、l ; lcd_wci6_out<=l,bl ; led_wei7_out<=l,bl ; led_wei8_out<=l fbl ; endif(scl = = 3tb001)beginled_wei l_out<=l 1 ;ied_wei2_out<=l'b0;/第二個數碼管顯示秒十位 led wei3 out<= tb 1 ;led_wei4_out<=l 'bl ;led_wei5_out<=rbl;led_wei6_out<=l,bl;led wei7 out<= tb 1 ;led wei8 out<

37、= tb 1 ;endif(sel = = 3,b010)beginled wei 1 out<= 11 ;led_wei2_out<=l 'bl ;ied_wei3_out<=rb0;/笫三個數碼管“”led_wei4_out<=rbl;led wei5 out<= 11 ;led wei6 out<= i rb 1;lcd_wci7_out<=rbl ;led_wei8_out<=rbl;endif(sel = = 3,bol 1)beginled_weil_out<=rbl; led_wei2_out<=rbl;led

38、wei3 out< = 11 b 1; led wei5 out<= rb 1 ; lcd_wci6_out<=l,bl ; led_wei7_out<=l*bl; led_wei8_out<=rbl;if(statel= = 3,b()()l) beginif(count2< = 30*d25 00_0000) ied_wei4_out<=rb0;else if(count2< = 5000_0000) led_wei4_out<=rbl ;else count2< = 30'b0; endelse/if(statel= =

39、 3,do) ied_wei4_out<=l'b0;/ 個位 endif(sel = = 3*bloo)beg i nled wei 1 out<= tb 1 ;ied_wei2_out<=l *bl ; led_wei3_out<=rbl; led_wei4_out<=rbl; led wei6 out<= 1 'b 1 ; led_wei7_out<=lfbl; led_wei8_out<=l,bl ;if(state 1 = = 3 'boo 1)begin if(count2< = 3 0,d25 00_00

40、00) led wei5 out< = tb0;else if(count2< = 5000_0000) led_wei5_out<=rbl;else count2< = 30'b0; endclsc/if(statcl= = 3,d0)ied_wei5_out<=l'b0;/y |* 位endif(sel = = 3lbl01)beginled_weil_out<=rbl ; led_wei2_out<=l *bl ; led_wei3_out<=lrbl; led wei4 out<= 1 rb 1 ; lcd_wci5

41、_out<=l 'bl ;led_wei6_out<=l'b0;/<'led_wei7_out<=rbl; led_wei8_out<=rbl;endif(sei = = 3,bllo)beginled_weil_out<=rbl; led_wei2_out<=l 'bl ; lcd_wci3_out<= 1 fb 1 ; led_wei4_out<=l,bl; led_wei5_out<=l,bl ; led_wei6_out<=lrbl ; led_wei8_out<=l,bl;if(s

42、tatc 1 = = 3 'bo 1 0)begin if(count2< = 30,d25 00_0000) led_wei7_out<=rb();else if(couni2v = 5()()()_()()()() ied_wei7_out<=l *bl ;else count2< = 30'b0; endelse led_wei7_ou(v= 1'b0;吋個位endif(sel= = 3lblll)beginled_weil_out<=rbl; led wei2 out<= rb 1; led_wei3_out<=l fb

43、l ; led_wei4_out<=rbl ; led_wei5_out<=rbl;led wei6 out<= tb 1 ; led wei7 out<= 1 fb 1 ;if(statel= = 3'b010) beginif(count2< = 3 0,d25 00_0000) led wei8 out<= i 'bo;else if(count2< = 5000_0000) lcd_wci8_out<=l 'bl ;else count2< = 30'b0; endelseied_wei8_out&l

44、t;=l 'b0;/時 十 位endendelsebeginled.wei 1 ou t<= rb 1;led_wei2_out<=l 'bl ; led_wei3_out<=rbl ; led_wei4_out<=lfbl; led wei5 out<= tb 1 ; led_wei6_out<=l,bl ; lcd_wci7_out<=l,bl ; led_wei8_out<=l,bl ; endend* * * 數 碼 管 段 選 * * * *always(posedge clock)beginif(sel = = 3,b

45、oo()/掃描到第一位是秒個位 case(second_ge)4*h0:lcd._du._oll t< =8*hc0;/顯示04'hl:led._du._out< =8'hf9;/顯示14'h2:led-_du._out< =8'ha4;/顯不24'h3:led._du._ou t< =8'hbo;/顯示34'h4:led._du._ou t< =8'h99;/顯示44'h5:led_du._ou t< =8'h92;/顯示54'h6:led._du._out< =8'h82;/顯示64*h7:led._du._out< =8'hf8;顯示74'h8:led._du._ou t< =8*h80;/顯示84'h9:led._du._ou t< =8'h90;/顯示9o 一 z e 寸 r 9低1長底底116 116茨 陷喟血乍厲時血 二二二二二二二000000000000 z e 寸 底11低低匱 時喟血乍厲111111111111 m m 二二a8q8 口6于8 -665oc 3qq-00 wq8 =4f=8 ooq-oc&