數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)-家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計(jì)

PAGE電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計(jì)姓名：姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：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(jì)報(bào)告PAGE2本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計(jì)系別電子信息工程系專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程年級(jí)13物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)制作一個(gè)家用電風(fēng)扇控制邏輯電路；用一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)風(fēng)速?gòu)?qiáng)、中、弱的循環(huán)控制；3、用發(fā)光二極管顯示風(fēng)速的狀態(tài)。學(xué)生應(yīng)完成的工作：1、寫(xiě)出考慮問(wèn)題的基本設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出設(shè)計(jì)框圖。2、用EDA軟件(如Multisim,DXP等)畫(huà)出框圖中的各單元電路，并對(duì)各單元電路的工作原理做出必要說(shuō)明。3、畫(huà)出整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路原理圖，并闡述電路的工作原理。4、所撰寫(xiě)的設(shè)計(jì)報(bào)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(jì)中所用的主要參考文獻(xiàn)。目前資料收集情況：[1]童詩(shī)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(zhǎng)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(jì)的工作計(jì)劃：6月22號(hào)完成原理圖設(shè)計(jì)；6月23號(hào)—24號(hào)進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)；6月25制作PCB板；6月26號(hào)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。任務(wù)下達(dá)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(jiàn)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表系別：電子系班級(jí)：13物聯(lián)網(wǎng)姓名：梁昌梓學(xué)號(hào)：13160015評(píng)分項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)權(quán)值實(shí)際得分評(píng)價(jià)內(nèi)容優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)選題體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，難度和工作量較大，有較強(qiáng)的創(chuàng)新性。10設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量圓滿完成任務(wù)書(shū)中各項(xiàng)要求，分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)正確、嚴(yán)密；設(shè)計(jì)科學(xué)、先進(jìn)；計(jì)算準(zhǔn)確；圖樣繪制及技術(shù)要求符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值；對(duì)專業(yè)知識(shí)綜合訓(xùn)練程度高；撰寫(xiě)規(guī)范。30獨(dú)立工作能力及設(shè)計(jì)期間的表現(xiàn)能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)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(shí)施方案，有分析整理各類信息，從中獲得新知識(shí)的能力。40回答問(wèn)題情況態(tài)度認(rèn)真，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，刻苦鉆研精神突出。遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，無(wú)任何事故發(fā)生?；卮饐?wèn)題準(zhǔn)確、全面,概念清楚。10特色與綜合素質(zhì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)有很明顯的特點(diǎn)或特色，學(xué)生的綜合素質(zhì)較高。10指導(dǎo)老師得分合計(jì)注:本表附在課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)之后目錄TOC\o"1-3"\h\u7603一、設(shè)計(jì)目的 5127521.1選題意義 5142501.2設(shè)計(jì)目標(biāo) 5200951.3工作安排 51029二、設(shè)計(jì)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(fēng)扇設(shè)計(jì) 724683.1系統(tǒng)電路組成 7191683.2具體單元電路設(shè)計(jì) 7313513.2.1觸發(fā)脈沖電路 7282203.2.2抖動(dòng)電路 8138213.2.3風(fēng)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(jì) 1210919五、總結(jié) 1373995.1結(jié)果 13142515.2結(jié)論 139546六、設(shè)計(jì)心得 1311101參考文獻(xiàn) 1321057附錄A 14一、設(shè)計(jì)目的1.1選題意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電風(fēng)扇以是必不可少的家用電器。它經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、使用，是每個(gè)人家里可以負(fù)擔(dān)起的電器，在國(guó)內(nèi)外，家用電風(fēng)扇的邏輯控制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是這一點(diǎn)并不能否認(rèn)我們對(duì)其進(jìn)行電子課設(shè)計(jì)。因?yàn)槠渲袑?duì)邏輯電路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析的思路仍然值得我們?nèi)W(xué)習(xí)和研究。又因?yàn)槠浜?jiǎn)單、易做、易設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)材料無(wú)特別要求的特點(diǎn)。使得家用電風(fēng)扇控制邏輯電路設(shè)計(jì)這一課題廣泛運(yùn)用于電子課設(shè)中。1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)根據(jù)要求分析設(shè)計(jì)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(jìn)行電路的裝接、調(diào)試，直到電路能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。寫(xiě)出完整、詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.3工作安排表1.3.1小組成員分工列表姓名學(xué)號(hào)主要負(fù)責(zé)模塊成績(jī)梁昌梓13160015查閱資料，設(shè)計(jì)電路90韓澤寧13160014繪制電路，電路仿真90二、設(shè)計(jì)方案2.1基本要求實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的強(qiáng)、中、弱變換，并使用一個(gè)按鍵來(lái)進(jìn)行風(fēng)速控制，使風(fēng)速按照強(qiáng)、中、弱的方式進(jìn)行變換循環(huán)；用發(fā)光二極管顯示風(fēng)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(kāi)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(dòng)現(xiàn)象，再經(jīng)過(guò)由74LS175,74LS00構(gòu)成的位移計(jì)數(shù)器，利用74LS175中的三個(gè)D觸發(fā)器來(lái)鎖存狀態(tài)，觸發(fā)器輸出1時(shí)表示狀態(tài)有效，0表示無(wú)效，當(dāng)三個(gè)輸出全為0則表示停止?fàn)顟B(tài)，三個(gè)發(fā)光二極管分別接在74LS175的Q1、Q2、Q3三個(gè)輸出端，利用二極管發(fā)光來(lái)顯示所控制的狀態(tài)，再由按鍵開(kāi)關(guān)J2控制風(fēng)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(hào)。抖動(dòng)電路：消除輸入信號(hào)的跳變，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的單次脈沖信號(hào)。風(fēng)速控制電路：使風(fēng)速實(shí)現(xiàn)強(qiáng)、中、弱的循環(huán)。2.5原理框圖風(fēng)速控制電路抖動(dòng)電路單脈沖輸入風(fēng)速控制電路抖動(dòng)電路單脈沖輸入發(fā)光二極管發(fā)光二極管三、家用電風(fēng)扇設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)電路組成觸發(fā)脈沖電路；抖動(dòng)電路；風(fēng)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(jì)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(hào)作為風(fēng)速狀態(tài)鎖存電路的觸發(fā)信號(hào)，如圖3.1所示圖3.1脈沖觸發(fā)電路3.2.2抖動(dòng)電路抖動(dòng)電路的加入是為了能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的單次脈沖信號(hào)，為了消除抖動(dòng)，本設(shè)計(jì)利用基本RS觸發(fā)器進(jìn)行消抖處理。電路如圖3.1所示，開(kāi)關(guān)J2在閉合瞬間產(chǎn)生多次抖動(dòng)，使Ua、Ub兩點(diǎn)的點(diǎn)位發(fā)生跳變，這種抖動(dòng)在電路中是不允許的，為了消除抖動(dòng)，如圖3.2所示，將Ua、Ub兩點(diǎn)接入基本RS觸發(fā)器的輸入端，將觸發(fā)器的輸出作為開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸出，這樣就可以避免抖動(dòng)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(fù)脈沖。圖3.2消抖電路圖3.3波形圖3.2.3風(fēng)速控制電路電路中，采用74LS175和74LS00構(gòu)成“風(fēng)速”方式控制器。由74LS175中的三個(gè)D觸發(fā)器來(lái)鎖存狀態(tài)，觸發(fā)器輸出1時(shí)表示工作狀態(tài)有效，0表示無(wú)效，當(dāng)三個(gè)輸出全為0則表示停止?fàn)顟B(tài)，由74LS175三個(gè)輸出端Q1、Q2、Q3來(lái)控制風(fēng)速的強(qiáng)、中、弱三種狀態(tài)。同時(shí)為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)停止的功能。因此可以采用一片74LS175和一片74LS00芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。弱001弱001中010強(qiáng)100強(qiáng)100停止000圖3.4風(fēng)速控制電路由圖3.4所示的風(fēng)速狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可得風(fēng)速轉(zhuǎn)換狀態(tài)真值表，如圖3-1所示表3-1風(fēng)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(dá)式為由上述表達(dá)式可得如表2-2所示風(fēng)速控制電路中電風(fēng)扇的工作狀態(tài)。ST為電扇工作狀態(tài)（ST=0停，ST=1運(yùn)轉(zhuǎn)）強(qiáng)中弱ST0000001101011001表3-2電風(fēng)扇的工作狀態(tài)表驅(qū)動(dòng)方程選用D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路，其驅(qū)動(dòng)方程為根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程設(shè)計(jì)出如圖3.5所示電路圖圖3.5風(fēng)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(jì)用AltiumDesigner設(shè)計(jì)生成PCB。本著器件相互連線最少、最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行布線。單位采用公制（mm）。電源線和地線采用0.6mm，從兩個(gè)焊盤(pán)中間穿過(guò)時(shí)用0.3mm。信號(hào)線采用0.5mm。從兩個(gè)焊盤(pán)中間穿過(guò)時(shí)用0.3mm。焊盤(pán)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(lái)分析電路，通過(guò)Multisim電子仿真，電路能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)速?gòu)?qiáng)、中、弱的選擇，在實(shí)現(xiàn)各功能時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)亮，并且由一個(gè)按鍵控制并實(shí)現(xiàn)循環(huán)。5.2結(jié)論在本設(shè)計(jì)中根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)所提供的芯片，對(duì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行仔細(xì)分析。認(rèn)真準(zhǔn)備后，開(kāi)始著手查找相關(guān)資料，預(yù)期設(shè)想是運(yùn)用一個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇風(fēng)速?gòu)?qiáng)、中、弱的循環(huán)控制；并用是哪個(gè)發(fā)光二極管來(lái)顯示風(fēng)扇工作的狀態(tài)。把設(shè)計(jì)構(gòu)想落實(shí)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?lái)說(shuō)這次課程設(shè)計(jì)是成功的，完成了基本要求即對(duì)電風(fēng)扇的“風(fēng)速”的循環(huán)控制，收貨很大。六、設(shè)計(jì)心得這次課程設(shè)計(jì)是一個(gè)理論與實(shí)踐結(jié)合的過(guò)程，讓我明白理論知識(shí)往往是不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們都會(huì)遇到很多的問(wèn)題，但往往是一個(gè)小問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗，這就是我們花大量的時(shí)間去思考和改正，這是一個(gè)很艱辛的過(guò)程，但同時(shí)也是你收獲最大的過(guò)程。在這一周的時(shí)間里我還是學(xué)到了很多知識(shí)，我們所做的課題是家用電風(fēng)扇邏輯控制電路，不僅可以鞏固以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)過(guò)的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)會(huì)了一些Al