家用电风扇风速风种控制系统电路设计方案比较

张函洋 王涛 邓云攀 张波

摘要：家用风扇一定要有实用性，单一的转速，单一的风种模式，已经满足不了大众家庭需求，所以最终设计家用电风扇风速风种控制系统。其作用是，用一个风速按钮和风种按钮来控制电风扇的三种风速（弱，中，强）以及三种风种（正常风，自然风，睡眠风）。所用电路为状态锁存电路模块，脉冲开关电路模块，输出电路模块，风种控制电路模块。状态锁存电路用于调整风速和风种的三个状态，脉冲开关电路用于能用开关控制状态锁存电路，而风种控制电路则需要555定时器设计周期，保证风种能按照要求执行，输出电路则用于最终的输出。

关键词：多功能;定时电路;状态锁存

1前言

本次课程设计任务是设计一个家用电风扇风速风种的控制系统。本次实验的主要目的是要让家用电风扇能通过三个按钮达成以下作用，风速按钮，能切换三种风速形态，弱，中，强。

2总体方案设计

分析系统的逻辑功能后设计了两套家用电风扇风速风种控制系统，它们的原理框图分别如图2.1和图2.2所示。本系统分为风速选择器，风种选择器，然后就接入到风速选择电路和风种选择电路，从风种选择器后就可以直接到输出电路，让风扇可以进行扇风了，但风种有点特殊，因为有时钟信号控制，所以需要脉冲信号接入到一个风种生成器中，然后再到输出电路进行输出。

如图2.1所示是方案一的原理图，也是最初设想的原理图，其中包含风速选择按器，选择后就到风速选择电路以及风种选择电路，因为最开始设想的是打开开关只能从风速开始所以就把风速作为打开风种的开关之一，然后就是风种选择电路，选择好后因为睡眠风和自然风需要脉冲信号，所以又加入脉冲信号和风种形成电路，最后都接入到输出电路。而方案二就是对于方案一的改动之后的原理框图，首先加入了方案一没有考虑到的停止系统，设计需要一个按钮作为停止按钮，结束风扇运行，并且在分析方案1后再加入了风种选择器，所以需要三个开关，但能启动风扇的只有风速选择器的开关，其他的就和方案一一样了。经过对比，方案二的操作更为方便并且人性化，所以决定选择方案二。

2.1方案一

图2.1就是方案一的原理框图。可以使用74l175与74ls08作为电路中的状态锁存器电路，用来实现状态循环。再加入开关k1，k2来控制状态切换以及循环，连续按开关可以给74ls175提供cp脉冲。使用74ls151作为风种的控制器，由74ls175的三个输出端与74ls151的地址端连接选择工作方式工作。然后在睡眠风或者自然风这两种需要间断工作的模式中，74ls175的cp端加入时钟信号来控制输入。而周期时钟信号我们可以使用555定时器。但方案一没有停止开关，该设计需要一个停止开关能随时停止风扇工作，并且方案一的框图是没有k2的。

2.2方案二

图2.2就是方案二的原理框图。相比于方案一，多了k2以及停止开关，即增加一个常闭开关连低电平控制74ls175的清零端做到停止工作的目的。而k2开关和k1开关原理差不多，与高电平相连接，连续按动可以给74ls175提供cp脉冲。

2.3方案选择

对比两个方案后，可以发现方案一的不足是致命的，没有停止开关让家庭风扇不够人性化，而方案二相比于方案一有了停止开关，并且单独独立出来k2用于风种的控制，使操作非常人性化，并且更能贴近题目主题。以下就是比较后选择的方案原理框图。

结束语：

优点就是在完成了题目的要求下，基本原件成本都不高，接线也不难，现实生活用也很方便，缺点就是触点开关不灵活，容易出现差错，造成脉冲出错，没法正确切换风速，还有就是与关系错误会使得最后风扇不工作。未来改进方向就是加入防抖系统，然后看能不能再简化一下电路，把最后风扇输出的电路设计的更多元化一点。

参考文献

[1]康光化.电子技术基础数字部分（第五版）.高等教育出版社2006

[2]谭博学.集成电路原理及应用.电子工业出版社2003

[3]劉修文.实用电子电路设计制作.中国电力出版社2005