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1、课程论文评审表院、系（部）电子系专业电子信息工程班级（2）学号3121003210姓名李书杰任课教师隋越蒋学程课程名称课程设计（电子技术基础）论文题目楼道触摸延时开关的设计成绩评语 签字2014年 月 日复核人意见 签字： 2014年 月 日 楼道触摸延时开关的设计楼道触摸延时开关是一种简单、安全、新型的电子节能开关。可广泛应用于多层住宅和办公楼室外的走廊、门厅、楼梯间、电梯间、过道等公共场所，也可以在家庭安装。1、 设计任务与要求1、设计一楼道触摸延时开关，其功能是当人用手触摸开关时，照明灯点亮，并持续一段时间后自动熄灭。2、开关的延时时间约1分钟左右。3、用两种方法实现，并自行设计供电电源
2、2、 设计原理楼道触摸延时开关电路的总体框图如图所示，电路完成当人用手触摸开关时，照明灯点亮，并持续一段时间后自动熄灭。 2-1 触摸延时电路框图结构触摸延时电路是基于时基芯片NE555构成的电路，主要用于开关闭合后控制电路在一段时间后自动断开达到延时的目的。 电路原理：触摸延时开关电路主要由时基芯片NE555组成的定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸端无感应电压，电容通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。 当需要开灯时，用手触碰一下触摸端，触发信号电压由加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部
3、截止，电源便通过给充电，这就是定时的开始。当电容上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚导通使放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。定时长短由、决定：=1.1 根据设计需要延时一分钟=60s，设=100F ，则=550K2.1实验器材7805稳压管，NE555计时器，继电器2.2电源电路 电源电路变压器降压后经整流、滤波、稳压后得到，电路如下图所示： 2-2 小功率直流稳压电源系统结构电源变压器：将电网交流电压（220V或380V）变换成符合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得电子设备所需的直流电压。因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降
4、压变压器。 整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小仍有的脉动直流电压。滤波电路：利用储能元件电容器两端的电压不能突变的性质，把电容与整流电路的负载并联（或串联），就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化。因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化,直流稳压电路如下图3所示。图3 直流稳压电路2.3延时电路2.3.1555芯片介绍555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件
5、。一般用双极性工艺制作的称为555。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现本设计所需的单稳态触发器。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。图2.2.1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5K电阻的分压器而构成。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时
6、基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。图2.3.1 555定时器逻辑符号图2.3.2 555定时器管脚图图2.3.3555定时器内部原理图在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路
7、的功能表如表一示。清零端高触发端TH低触发端Qn+1放电管T功能00导通直接清零10导通置011截止置11Qn不变保持表2.3.1555定时器逻辑功能表2.4继电器电路及LED电路2.4.1继电器介绍继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是一种“自动开关”。在设计中起着转换电路的作用。图2.4.1继电器逻辑符号继电器主要产品技术参数 （1）、额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 （2）、直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量
8、。 （3）、吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 （4）、释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 （5）、触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。2.42 掌握三极管的开关作用三极管工作在饱和导通状态(发射结和集电结
9、都是正偏置)时，其c-e极间电压很小，比PN结的导通电压还要低(硅管在0.5V以下)，c-e极间相当“短路”，即呈“开”的状态。三极管在截止状态(发射结、集电结都是反偏置)时，其c-e极间的电流极小(硅管基本上量不到)，相当于“断开(即关)”的状态。三极管开关电路的特点是开关速度极快，远远比机械开关快，没有机械接点，不产生电火花。开关的控制灵敏，对控制信号的要求低，导通时开关的电压降比机械开关大，关断时开关的漏电流比机械开关大。不宜直接用于高电压、强电流的控制。 2.5实验过程中的分工 我主要是负责电路图的设计，调试。我搭档陈小鹭同学主要负责电路图的绘画及书写整理实验报告，最后的电路板是由我们
10、两个一起共同焊接的。2.6元件清单定时器 NE555二极管 D1,D2，D3，D4（1N4001)三极管 9013电解电容 C1(470UF)，C2(100UF)瓷介电容 C4，C5，C6, C7（104）电阻 R1，R2 ,R3 ,R4，R5（560k，1k， 200k，4.7k）三端稳压管 LM7805LED D5继电器 DC5V电路设计3.2设计原理图 图3-1.2 触摸延时开关电路仿真测试3.1 PCB电路图按原理图被排列好封装元器件，确保搭接的引线不会出现错误，布线规则虚设定合适的参数，线宽在30mill50mill之间，这样可以防止电路板在腐蚀时不会断线，也避免了因线距产生的干扰。
11、元件安装时采用手工焊接方法将元件按电路图焊接，安装时应注意：本设计中的电源电路、触摸延时电路、继电器执行电路中元器件都应该合理布局。免焊接是交叉短路及确保电路板美观程度。焊接是不要直接接焊芯片，注意锡的用量、确保焊点光滑整洁，节约资源以及焊接的时间不要太长，以免烧坏元器件。图3.1.1图3.2.14 实物图 图15 未触摸时的实物图图16 触摸后的实物图5.故障分析1.灯不会很灵敏的亮。在出现这种情况可能有以下几种原因：电路图设计错误；连接时出现错误，或者是555输出端接的放大电路有问题等2.一上电源后，led灯就处于常亮状态，触摸后led灯灭了一分钟。出现这种情况很显然是因为将led灯接在了
12、继电器的常闭端了3.led灯亮度很小。这种情况可能是因为led灯前的保护电组太大，导致提供给led灯的电压很小四、 设计体会通过对楼道延时触摸开关的设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接方法；以及如何提高电路的性能等等。焊接一个基本电路系统，首先要多次实验仿真，精确实验要采用的原件参数，多查阅相关的资料。然后就是要合理的对电路布局，是电路美观且便于检查和测试，最后是调试过程，调试需要分模块，逐步进行检查和测试，然后进行整体测试。直至实现电路满足实验要求。本次试验还有一个最大的收获，那就是体会到团队合作的力量。我们小组的每个成员都能发挥自己的聪明才智，为实验的
13、成功奉献力量，所以才有我们现在的成果！真的很感谢指导和帮助的老师，谢谢你们让我们再次成长，学到了更多有用的知识！同时也提升了我们对于专业课学习的信心，别人都说我们的专业课很难学，可是通过这次实验我们知道了一切的难题只要用心努力去做，就一定可以解决！除此之外，还有值得我们自豪的就是我们的线路连得横竖分明，简直就是艺术，当然，我们也有很多不足的地方，制板几次都没成功，浪费了很多材料，锡焊还不是很会用，焊接的很粗糙。 “实践是检验真理的唯一要求。”这次试验课程设计让我真正体会到努力之后就一定会有收获，我们开动脑筋，冥思苦想，用了好多方法，试验了好多次，都还是没有达到预期的效果，可是也取得了很多进步，学到了很多以前在课本上所学不到的知识，并且启发了自己好多在试验方面的思路和创意！五、参考资料1童诗白、华成英.模拟电子技术基础（第四版）R.高等教育出版社2 阎石.数字电子技术基础（第五版）R.高等教育出版社3梅开乡，梅军进,电子电路设计与制作R.北京理工大学出版社4闵锐，徐勇，孙峥.电子线路基础R.西安电子科技大学出版社5刘国林.电工学R.人民邮电出版社6林育兹.电工电子学R.电子工业出版社- 13 -
