家用電風扇風速風種控制系統電路設計方案比較

張函洋 王濤 鄧云攀 張波

摘要：家用風扇一定要有實用性，單一的轉速，單一的風種模式，已經滿足不了大眾家庭需求，所以最終設計家用電風扇風速風種控制系統。其作用是，用一個風速按鈕和風種按鈕來控制電風扇的三種風速（弱，中，強）以及三種風種（正常風，自然風，睡眠風）。所用電路為狀態鎖存電路模塊，脈沖開關電路模塊，輸出電路模塊，風種控制電路模塊。狀態鎖存電路用于調整風速和風種的三個狀態，脈沖開關電路用于能用開關控制狀態鎖存電路，而風種控制電路則需要555定時器設計周期，保證風種能按照要求執行，輸出電路則用于最終的輸出。

關鍵詞：多功能;定時電路;狀態鎖存

1前言

本次課程設計任務是設計一個家用電風扇風速風種的控制系統。本次實驗的主要目的是要讓家用電風扇能通過三個按鈕達成以下作用，風速按鈕，能切換三種風速形態，弱，中，強。

2總體方案設計

分析系統的邏輯功能后設計了兩套家用電風扇風速風種控制系統，它們的原理框圖分別如圖2.1和圖2.2所示。本系統分為風速選擇器，風種選擇器，然后就接入到風速選擇電路和風種選擇電路，從風種選擇器后就可以直接到輸出電路，讓風扇可以進行扇風了，但風種有點特殊，因為有時鐘信號控制，所以需要脈沖信號接入到一個風種生成器中，然后再到輸出電路進行輸出。

如圖2.1所示是方案一的原理圖，也是最初設想的原理圖，其中包含風速選擇按器，選擇后就到風速選擇電路以及風種選擇電路，因為最開始設想的是打開開關只能從風速開始所以就把風速作為打開風種的開關之一，然后就是風種選擇電路，選擇好后因為睡眠風和自然風需要脈沖信號，所以又加入脈沖信號和風種形成電路，最后都接入到輸出電路。而方案二就是對于方案一的改動之后的原理框圖，首先加入了方案一沒有考慮到的停止系統，設計需要一個按鈕作為停止按鈕，結束風扇運行，并且在分析方案1后再加入了風種選擇器，所以需要三個開關，但能啟動風扇的只有風速選擇器的開關，其他的就和方案一一樣了。經過對比，方案二的操作更為方便并且人性化，所以決定選擇方案二。

2.1方案一

圖2.1就是方案一的原理框圖。可以使用74l175與74ls08作為電路中的狀態鎖存器電路，用來實現狀態循環。再加入開關k1，k2來控制狀態切換以及循環，連續按開關可以給74ls175提供cp脈沖。使用74ls151作為風種的控制器，由74ls175的三個輸出端與74ls151的地址端連接選擇工作方式工作。然后在睡眠風或者自然風這兩種需要間斷工作的模式中，74ls175的cp端加入時鐘信號來控制輸入。而周期時鐘信號我們可以使用555定時器。但方案一沒有停止開關，該設計需要一個停止開關能隨時停止風扇工作，并且方案一的框圖是沒有k2的。

2.2方案二

圖2.2就是方案二的原理框圖。相比于方案一，多了k2以及停止開關，即增加一個常閉開關連低電平控制74ls175的清零端做到停止工作的目的。而k2開關和k1開關原理差不多，與高電平相連接，連續按動可以給74ls175提供cp脈沖。

2.3方案選擇

對比兩個方案后，可以發現方案一的不足是致命的，沒有停止開關讓家庭風扇不夠人性化，而方案二相比于方案一有了停止開關，并且單獨獨立出來k2用于風種的控制，使操作非常人性化，并且更能貼近題目主題。以下就是比較后選擇的方案原理框圖。

結束語：

優點就是在完成了題目的要求下，基本原件成本都不高，接線也不難，現實生活用也很方便，缺點就是觸點開關不靈活，容易出現差錯，造成脈沖出錯，沒法正確切換風速，還有就是與關系錯誤會使得最后風扇不工作。未來改進方向就是加入防抖系統，然后看能不能再簡化一下電路，把最后風扇輸出的電路設計的更多元化一點。

參考文獻

[1]康光化.電子技術基礎數字部分（第五版）.高等教育出版社2006

[2]譚博學.集成電路原理及應用.電子工業出版社2003

[3]劉修文.實用電子電路設計制作.中國電力出版社2005