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1、课程设计报告课程名称： 电子技术课程设计设计题目： 楼道触摸延时开关 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 班 级： 学生姓名: 学 号: 起止日期: 指导教师: 教研室主任： 推荐精选指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日推荐精选摘 要该次设计是设计楼道触摸延时开关，通过本次设计巩固和加深对电子线路的基本知识的理解，培养了我们动手实践的能力。设计过程中运用了CMOS数字
2、集成块CD4013BP组成单稳态电路实现延时的工作原理，并用桥式整流和可控硅组成开关电路模块，而且利用一个极性电容和发光二极管方便人在夜间找到开关的位置。经过设计，制板，调试，该系统实现了灯泡延时1分钟照明。推荐精选目 录设计要求11、方案论证与对比11.1方案一1 1.2 方案二1.3 方案的对比与选择2 元器件的选择与工作原理2.1 工作原理2.2 元器件的选择3 设计总结134 仪器仪表清单145 参考文献6 致谢推荐精选楼道触摸延时开关设计设计要求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，延时时间约1分钟左右。1、方案论证与对比1.1方案一原理方框图稳压电路滤波电路整流
3、电路电源电压CD4013单稳态电路开关电路电灯泡 触发器 平时，VS处于关断状态，灯不亮。VD1VD4输出220V脉动直流电经R5限流，VD5稳压，C2滤波输出约12V左右的直流电供IC使用。此时LED发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。当人手触摸一下电极M时，人推荐精选体泄漏电流经R1、R2分压，其正半周使单稳态电路翻转，1脚输出高电平，经R4加到VS的门极，使VS开通，电灯点亮。这时1脚输出高电平经R3向电容C1充电，使4脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路翻回稳态，1脚突变为低电平，VS失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭1.2方案二原理方框图滤波电路电源电压开关电路稳压电路整流电路
4、三极管延时灯泡1.3方案的选择与对比 方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低，而且方案一的元器件少，能够减少在焊接过程中出现的失误。单稳态电路，方案一中用的是双D触发器CD4013BP_5V，相对方案二两个三极管更加简便，更能实现功能。综上所述，我们选择方案一。2.元器件选择与工作原理2.1 工作原理推荐精选 图2-1 楼道延时触摸开关PCB原理图 图2-2 楼道延时触摸开关PCB布线图推荐精选总电路图工作原理：由CD4013BP_5V组成一个单稳态电路，平时VS断开，CD4013 1角输出低电平，电灯泡不亮，C2发出12V的电压，使LED发光，方便夜间找到
5、开关的位置，当人触摸M时，人体泄漏电流经R1、R2分压，其正半周使单稳态电路翻转，1脚输出高电平，经R4加到VS的门极，使VS开通，电灯点亮。这时1脚输出高电平经R3向电容C1充电，使4脚电平逐渐升高直至暂态结束，电路翻回稳态，1脚突变为低电平，VS失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。2.2元器件的选择IC应采用CMOS集成电路CD4013，它为双D触发器，本电路里只使用它的一半，另一个D触发器悬空。VS晶闸管用2N6565、MCR100-8等小型塑封单向晶闸管，可控制100W以下任何照明电路。VD1VD4为1N40041N4007型整流二极管。LED可用普通红色发光二极管，电阻均为R
6、TX型1/8W碳膜电阻器。C1、C2用CD11-16V型电解电容，C3为瓷片电容器。晶闸管晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。图2-3 器件符号当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通。设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2，发射极电流相应为Ia和Ik，电流放大系数相应为1=IC
7、1/Ia和2=IC2/Ik，设流过J2结的反相漏电流为ICO，晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：推荐精选 (1)若门极电流为Ig，则晶闸管阴极电流为： 得出晶闸管阳极电流为： (2)硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数1和2随其发射极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未接受电压的情况下，式(2)中Ig=0，(1+2)很小，故晶闸管的阳极电流IaICO，晶闸管处于正向阻断状态；当晶闸管在正向门极电压下，从门极G流入电流Ig，由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高放大系数2，产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放
8、大系数1，产生更大的集电极电流IC1流经NPN管的发射结，这样强烈的正反馈过程迅速进行。当1和2随发射极电流增加而使得(1+2)1时，式(2)中的分母1-(1+2)0，因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定，晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后，式(2)中1-(1+2)0，即使此时门极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通，门极已失去作用。在晶闸管导通后，如果不断地减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于1和2迅速下降，晶闸管恢复到阻断状态。桥式整流电路单相桥式整流电路由四只二极管组成，其构成原
9、则就是保证在变压器副边电压u2正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变。设变压器副边两段分别为a和b，则a为“”、b为“”时应有电流留出a点，a为“-”、b为“”时应有电流流入a点；相反，a为“”、为“”时应有电流流入点，为“”、为“”时应有电流流出点；因而和点均应分别接两只二极管，以引导电流；如图2-3所示。推荐精选图2-4 桥式整流原理设变压器副边电压，U2为其有效值。当2为正半周时，电流由a点流出，经过V1、RL、D3流入b点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即，V2和V4管承受的反响电压为u2。当u2为负半周时，电流由b点流出，经V2、RL、V4流入a点，负载电阻R
10、L上的电压等于u2，即，V1、V3承受的反向电压为u2。这样，由于V1、V3和V2、V4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压。如图2-4所示为单相桥式整流电路各部分的电的波形。 图2-5 桥式整流电路电流、电压波形推荐精选输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV)根据图2-4中所示uo的波形可知，输出电压的平均值 解得 由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值） 在变压器副边电压相同、且负载也相同的情况下，输出电流的平均值
11、也是半波整流电路的两倍。根据谐波分析，桥式整流电路的基波UOIM的角频率是u2的2倍，即100HZ，。故脉动系数 与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。 4013 双D触发器 结构功能原理应用电路4013 是集成触发器芯片，内部有两个独立的D触发器。每个触发器都有一个置位端（SET),复位端（RESET),时钟端（CLOCK),数据输入端（DATA),两个输出端Q和Q/端。当R为1、S为0时，无论D和CL（时钟）为什么状态，输出Q一定为0，因此R可称为复位端。当S为1、R为0时，输出Q一定为1，s称为置位端。当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，具体是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。推荐精选
