數(shù)字電子課程設(shè)計-家用電風扇控制邏輯電路設(shè)計

PAGE電子技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目：家用電風扇控制邏輯電路設(shè)計姓名：姓名：學(xué)號：班級：13物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程系別：電子系指導(dǎo)教師：總分：天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計報告PAGE2本科生課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)計題目家用電風扇控制邏輯電路設(shè)計系別電子信息工程系專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程年級13物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計任務(wù)及要求：設(shè)計制作一個家用電風扇控制邏輯電路；用一個按鍵實現(xiàn)風速強、中、弱的循環(huán)控制；3、用發(fā)光二極管顯示風速的狀態(tài)。學(xué)生應(yīng)完成的工作：1、寫出考慮問題的基本設(shè)計思路，畫出設(shè)計框圖。2、用EDA軟件(如Multisim,DXP等)畫出框圖中的各單元電路，并對各單元電路的工作原理做出必要說明。3、畫出整體系統(tǒng)的設(shè)計電路原理圖，并闡述電路的工作原理。4、所撰寫的設(shè)計報告中圖表規(guī)范、文字表述清晰流暢。5、列出所用元器件清單和源程序代碼。6、列出設(shè)計中所用的主要參考文獻。目前資料收集情況：[1]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）.北京：高等教育出版社，2011.1[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.北京：高等教育出版社，2012.11[3]秦長海，張?zhí)禊i.數(shù)字電子技術(shù).北京：北京大學(xué)出版社，2012.11課程設(shè)計的工作計劃：6月22號完成原理圖設(shè)計；6月23號—24號進行PCB設(shè)計；6月25制作PCB板；6月26號提交課程設(shè)計報告。任務(wù)下達日期2015年6月22日完成日期2015年6月26日學(xué)生梁昌梓指導(dǎo)老師葉喜紅教研室意見電子技術(shù)課程設(shè)計成績評定表系別：電子系班級：13物聯(lián)網(wǎng)姓名：梁昌梓學(xué)號：13160015評分項目及標準權(quán)值實際得分評價內(nèi)容優(yōu)秀標準設(shè)計選題體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標，難度和工作量較大，有較強的創(chuàng)新性。10設(shè)計報告質(zhì)量圓滿完成任務(wù)書中各項要求，分析、計算、實驗正確、嚴密；設(shè)計科學(xué)、先進；計算準確；圖樣繪制及技術(shù)要求符合國家標準；有較強的實用價值；對專業(yè)知識綜合訓(xùn)練程度高；撰寫規(guī)范。30獨立工作能力及設(shè)計期間的表現(xiàn)能獨立查閱文獻以及從事其它形式的調(diào)研，能較好理解課題任務(wù)并提出實施方案，有分析整理各類信息，從中獲得新知識的能力。40回答問題情況態(tài)度認真，作風嚴謹，刻苦鉆研精神突出。遵守各項規(guī)章制度，無任何事故發(fā)生?；卮饐栴}準確、全面,概念清楚。10特色與綜合素質(zhì)設(shè)計說明書有很明顯的特點或特色，學(xué)生的綜合素質(zhì)較高。10指導(dǎo)老師得分合計注:本表附在課程設(shè)計任務(wù)書之后目錄TOC\o"1-3"\h\u7603一、設(shè)計目的 5127521.1選題意義 5142501.2設(shè)計目標 5200951.3工作安排 51029二、設(shè)計方案 6235032.1基本要求 6307342.2選用器材 6210972.3工作原理 6103062.4方案組成 624934三、家用電風扇設(shè)計 724683.1系統(tǒng)電路組成 7191683.2具體單元電路設(shè)計 7313513.2.1觸發(fā)脈沖電路 7282203.2.2抖動電路 8138213.2.3風速控制電路 913692四、仿真結(jié)果和分析 12130344.1Multisim電子仿真 1216204.2PCB設(shè)計 1210919五、總結(jié) 1373995.1結(jié)果 13142515.2結(jié)論 139546六、設(shè)計心得 1311101參考文獻 1321057附錄A 14一、設(shè)計目的1.1選題意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電風扇以是必不可少的家用電器。它經(jīng)濟、簡便、使用，是每個人家里可以負擔起的電器，在國內(nèi)外，家用電風扇的邏輯控制技術(shù)已經(jīng)相當成熟。但是這一點并不能否認我們對其進行電子課設(shè)計。因為其中對邏輯電路進行設(shè)計分析的思路仍然值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和研究。又因為其簡單、易做、易設(shè)計。對設(shè)計材料無特別要求的特點。使得家用電風扇控制邏輯電路設(shè)計這一課題廣泛運用于電子課設(shè)中。1.2設(shè)計目標根據(jù)要求分析設(shè)計出所需的電路。熟悉電路中所用到的各集成芯片的管腳及其功能。進行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達到規(guī)定的設(shè)計要求。寫出完整、詳細的課程設(shè)計報告。1.3工作安排表1.3.1小組成員分工列表姓名學(xué)號主要負責模塊成績梁昌梓13160015查閱資料，設(shè)計電路90韓澤寧13160014繪制電路，電路仿真90二、設(shè)計方案2.1基本要求實現(xiàn)風速的強、中、弱變換，并使用一個按鍵來進行風速控制，使風速按照強、中、弱的方式進行變換循環(huán)；用發(fā)光二極管顯示風速的狀態(tài)。2.2選用器材直流穩(wěn)壓電源；集成電路74LS175、74LS00等；發(fā)光二極管、電阻；按鍵開關(guān)。2.3工作原理電路采用由基本RS觸發(fā)器構(gòu)成的單脈沖發(fā)生器，從而避免了抖動現(xiàn)象，再經(jīng)過由74LS175,74LS00構(gòu)成的位移計數(shù)器，利用74LS175中的三個D觸發(fā)器來鎖存狀態(tài)，觸發(fā)器輸出1時表示狀態(tài)有效，0表示無效，當三個輸出全為0則表示停止狀態(tài)，三個發(fā)光二極管分別接在74LS175的Q1、Q2、Q3三個輸出端，利用二極管發(fā)光來顯示所控制的狀態(tài)，再由按鍵開關(guān)J2控制風速的三種狀態(tài)。2.4方案組成本方案中電路包括三部分。分別是：觸發(fā)脈沖電路：為電路提供輸入信號。抖動電路：消除輸入信號的跳變，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的單次脈沖信號。風速控制電路：使風速實現(xiàn)強、中、弱的循環(huán)。2.5原理框圖風速控制電路抖動電路單脈沖輸入風速控制電路抖動電路單脈沖輸入發(fā)光二極管發(fā)光二極管三、家用電風扇設(shè)計3.1系統(tǒng)電路組成觸發(fā)脈沖電路；抖動電路；風速控制電路。電路原理圖如圖所示3.2具體單元電路設(shè)計3.2.1觸發(fā)脈沖電路按鍵J2按下后形成的單次脈沖信號作為風速狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā)信號，如圖3.1所示圖3.1脈沖觸發(fā)電路3.2.2抖動電路抖動電路的加入是為了能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的單次脈沖信號，為了消除抖動，本設(shè)計利用基本RS觸發(fā)器進行消抖處理。電路如圖3.1所示，開關(guān)J2在閉合瞬間產(chǎn)生多次抖動，使Ua、Ub兩點的點位發(fā)生跳變，這種抖動在電路中是不允許的，為了消除抖動，如圖3.2所示，將Ua、Ub兩點接入基本RS觸發(fā)器的輸入端，將觸發(fā)器的輸出作為開關(guān)狀態(tài)的輸出，這樣就可以避免抖動現(xiàn)象，使輸出成為穩(wěn)定的單脈沖，其波形如圖3.3所示，從波形中可以看出，如果從Q輸出，得到的是正脈沖，如果從Q`輸出，得到的是負脈沖。圖3.2消抖電路圖3.3波形圖3.2.3風速控制電路電路中，采用74LS175和74LS00構(gòu)成“風速”方式控制器。由74LS175中的三個D觸發(fā)器來鎖存狀態(tài)，觸發(fā)器輸出1時表示工作狀態(tài)有效，0表示無效，當三個輸出全為0則表示停止狀態(tài)，由74LS175三個輸出端Q1、Q2、Q3來控制風速的強、中、弱三種狀態(tài)。同時為了簡化設(shè)計，采用帶有直接清零端的D觸發(fā)器，這樣將停止鍵與清零端相連就可實現(xiàn)停止的功能。因此可以采用一片74LS175和一片74LS00芯片來實現(xiàn)這些功能。弱001弱001中010強100強100停止000圖3.4風速控制電路由圖3.4所示的風速狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可得風速轉(zhuǎn)換狀態(tài)真值表，如圖3-1所示表3-1風速裝換狀態(tài)真值1000100100010011000001111000011110X1X00XXX0011的卡諾圖X0X01XXX00011110000111100011卡諾圖X0X10XXX00011110000111100011卡諾圖由上圖求出表達式為由上述表達式可得如表2-2所示風速控制電路中電風扇的工作狀態(tài)。ST為電扇工作狀態(tài)（ST=0停，ST=1運轉(zhuǎn)）強中弱ST0000001101011001表3-2電風扇的工作狀態(tài)表驅(qū)動方程選用D觸發(fā)器來實現(xiàn)電路，其驅(qū)動方程為根據(jù)驅(qū)動方程設(shè)計出如圖3.5所示電路圖圖3.5風速控制電路四、仿真結(jié)果和分析4.1Multisim電子仿真應(yīng)用Multisim軟件，并在軟件中正確選著器件，合理布線，所得如3.1所示電路圖圖4.1電路圖4.2PCB設(shè)計用AltiumDesigner設(shè)計生成PCB。本著器件相互連線最少、最簡的標準下進行布線。單位采用公制（mm）。電源線和地線采用0.6mm，從兩個焊盤中間穿過時用0.3mm。信號線采用0.5mm。從兩個焊盤中間穿過時用0.3mm。焊盤的內(nèi)徑用0.9mm或0.85mm。外徑為X方向1.6mm，Y方向2.0mm，或是X方向2.0mm，Y方向1.6mm。按照上述要求制成如圖3.2所示PCB電路圖。五、總結(jié)5.1結(jié)果理論結(jié)果是我們借助軟件來分析電路，通過Multisim電子仿真，電路能夠?qū)崿F(xiàn)風速強、中、弱的選擇，在實現(xiàn)各功能時，相應(yīng)的發(fā)光二極管會亮，并且由一個按鍵控制并實現(xiàn)循環(huán)。5.2結(jié)論在本設(shè)計中根據(jù)設(shè)計任務(wù)所提供的芯片，對課程設(shè)計任務(wù)進行仔細分析。認真準備后，開始著手查找相關(guān)資料，預(yù)期設(shè)想是運用一個按鍵來實現(xiàn)風扇風速強、中、弱的循環(huán)控制；并用是哪個發(fā)光二極管來顯示風扇工作的狀態(tài)。把設(shè)計構(gòu)想落實到Multisim仿真軟件上，發(fā)現(xiàn)電路能夠使發(fā)光二極管發(fā)光，并能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)控制?？偟膩碚f這次課程設(shè)計是成功的，完成了基本要求即對電風扇的“風速”的循環(huán)控制，收貨很大。六、設(shè)計心得這次課程設(shè)計是一個理論與實踐結(jié)合的過程，讓我明白理論知識往往是不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。在設(shè)計的過程中我們都會遇到很多的問題，但往往是一個小問題都會導(dǎo)致實驗的失敗，這就是我們花大量的時間去思考和改正，這是一個很艱辛的過程，但同時也是你收獲最大的過程。在這一周的時間里我還是學(xué)到了很多知識，我們所做的課題是家用電風扇邏輯控制電路，不僅可以鞏固以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)過的知識，同時也學(xué)會了一些Al