楼道触摸延时开关的设计..

12011-2012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2012年5月20日11、任务书课题名称楼道触摸延时开关的设计指导教师（职称）执行时间2011~2012学年第二学期第14周学生姓名学号承担任务设计目的1.掌握脉冲触发电路的设计。2.了解触摸开关。设计要求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.画出电路原理图。4.进行电路的仿真和调试。2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1目录第一章设计原理............................................................................................1第二章触摸延时电路的设计........................................................................22.1555计时器........................................................................................................................22.2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...........................................................................................................43.1.1继电器的定义.......................................................................................................43.1.2继电器的分类.......................................................................................................43.1.3继电器的作用.......................................................................................................43.2电磁式继电器..................................................................................................................53.2.1电磁式继电器结构................................................................................................53.2.2电磁式继电器工作原理........................................................................................53.2控制电路的设计..............................................................................................................5第四章总电路的设计....................................................................................74.1楼道触摸延时开关总电路图...........................................................................................74.2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。1第一章设计原理楼道触摸延时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。电源触发电路计时电路负载2第二章触摸延时电路的设计2.1555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路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。两个比较器C1和C2各有一个输入端连接到三个电阻R组成的分压器上，比较器的输出接到RS触发器上。此外还有输出级和放电管。输出级的驱动电流可达200mA。比较器C1和C2的参考电压分别为UA和UB，根据C1和C2的另一个输入端——触发输入和阈值输入，可判断出RS触发器的输出状态。当复位端为低电平时，RS触发器被强制复位。若无需复位操作，复位端应接高电平。2.2设计原理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一123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Jun-2005SheetofFile:E:\指导书\电子技术指导书\数字电路.ddbDrawnBy:5K5K5K+-TQ&&Q+-AASRV1V21DQVTHTLVRCCVSS1284563712CD3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=1.111CR根据设计需要延时一分钟1T=60s，设1C=100μF，则1R=111.1CT=00001.01.160S≈550KΩ图2-1触摸延时电路原理图4第三章控制电路的设计3.1继电器的基本理论3.1.1继电器的定义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。3.1.2继电器的分类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。3.1.3继电器的作用继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。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，可以控制很大功率的电路。53.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3.2.1电磁式继电器结构电磁式继电