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1、楼道触摸延时开关的设计（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）2021-2021 学年 第 二学期 数字电子技术 课 程 设 计 报 告题 目： 楼道触摸延时开关的设计 专 业： 电子信息工程 班 级： 10电信（2）班 指导教师：电气工程系 2021年 5 月 20 日1、任务书 摘 要楼道触摸延时开关是一种简单、安全、新型的电子节能开关。可广范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。本次设计利用模拟电路与数字电路，以直流稳压电源电路、NE555单稳态电路、和继电器控制电路为核心设计触摸延时开关。需要开灯时，手指触
2、摸开关感应区，电灯自动点亮，延时约一分钟，电灯自动熄灭。设计表明这种开关制作简单，安全节能。 关键词：单稳态电路, 继电器,NE555定时器, 触摸延时开关目 录第一章 设计原理 . 1 第二章 触摸延时电路的设计 . . 22.1 555计时器 . 2 2.2 设计原理 . . 2第三章 控制电路的设计 . 43.1继电器的基本理论 . 4第四章 总电路的设计 . 74.1楼道触摸延时开关总电路图 . 7 4.2工作原理 . . 7第五章 电路仿真 . 8 结论 . 12 附录一 555定时器 . 13 参考文献 . 16 答辩记录及评分表 . 错误！未定义书签。第一章 设计原理楼道触摸延时
3、开关是一种新型电子节能开关，可广范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。需要开灯时，手指轻轻触摸开关的感应区，电灯自动开启点亮，延时一分钟，电灯自动关闭熄灭。该操作简单，实用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。触摸式延时控制开光具备以下功能特点：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。为完成设计要求，设计电路应由如下几个部分组成： 1. 完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时。 2.由继电器组成的控制电路通过继电器的通、断来实现对白炽灯的控制。 设计原理图如下： 由设计原理图可知该电路应由几部分组成，而且各个部分相对独立，因
4、此，在进行设计电路的时可将各个部分分别设计，独立选择器件，独立测试，最后将这几部分进行组装、调试，达到设计完整楼道触摸延时开关的目的。第二章 触摸延时电路的设计2.1 555计时器555计时器是美国Signetics 公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电 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1C 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2C 加至555的触发端，使555的输出由低变成
5、高电平，继电器KS 吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过1R 给1C 充电，这就是定时的开始。当电容1C 上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚导通使1C 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1R 、1C 决定：1T =1.111C R 根据设计需要延时一分钟1T =60s，设1C =100F ，则1R =111. 1C T =00001. 01. 160S 550K 图2-1触摸延时电路原理图第三章 控制电路的设计3.1继电器的基本理论继电器是一种电控制器件。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）之间的
6、互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。继电器按其工作原理不同又可分为电磁继电器，固态继电器，热敏干簧继电器，磁簧继电器，光继电器，时间继电器，高频继电器，极化继电器等。按其负载大小又可分为微功率继电器，弱功率继电器，中功率继电器，大功率继电器等。按其反应类型又可分为电流继电器，电压继电器，功率方向继电器，阻抗继电器，频率继电器，气体（瓦斯）继电器等按其在保护回路中的作用又可分为启动
7、继电器，度量继电器，时间继电器，中间计时器，信号继电器，出口继电器等。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：1. 扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。2. 放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功
8、率的电路。3. 综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。4. 自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。3.2 电磁式继电器电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，
9、从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 继电器的工作原理是，当继电器线圈通电后，线圈中的铁芯产生强大的电磁力，吸动衔铁带动弹簧，使触点1、2断开，1、3接通，当线圈断电后，弹簧使簧片复位，使触点1、2接通，1、3断开，我们只要把需要控制的电路接在触点1、2间（1、2称为常闭触点）或触点1、3间（称为常开触点），就可以利用继电器达到某种控制的目的。3.2 控制电路的设计当继电器的输入信号x 从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx, 继电器的输出信号立
10、刻从y=0跳跃到y=m,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x 继续增大，输出信号y 将不再起变化。当输入量x 从某一大于xx 值下降到xf, 继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。 本设计中应用继电器的输入输出特性来控制负载，达到定时关灯的目的。在楼道触摸延时开关设计中，控制电路主要由继电器与二极管组成，通过继电器的通断来控制灯泡的亮与熄灭。电路中，继电器线圈两端反相并联了一只二极管，它是用于保护集成块的，切不可省去，否则在继电器由吸合状态转为释放时，由于电感的作用线圈上将产生较高的反电动势，极容易导致集成块击穿。并联了二极管后，在
11、继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路，使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生，确保了集成块的安全。 图3-1 控制电路图工作原理：当NE555三脚输出高电平时，继电器的线圈中会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合，电灯亮。当NE555三脚输出低电平时，继电器中线圈断电，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放，此时电灯熄灭。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。控制电路参数要求：继电器由NE555三脚输出电压决定，由于NE55的供电电源是5V ，所以3脚输出电压略等与5V 。可以选用额定电压5V 的继电器，二极管选用普通二极管。第四章 总电路的设计4.1楼道触摸延时开关总电路图由设计原理可知，本次设计的楼道触摸延时开关是由基于555计时器的触摸延时电路和基于继电器的控制电路组合构成的，故将二者结合极为下图所示的总电路图。 图4-1 楼道触摸延时开关总电路原理图4.2工作原理经过直流
