楼道触摸延时开关设计

课程设计说明书第I页课程设计任务书2014—2015学年第二学期专业：电子信息工程学号：130XXXX013姓名：汪XX课程设计名称：电子技术课程设计设计题目：楼道触摸延时开关设计完成期限：自2015年6月15日至2015年6月28日共2周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：一、设计依据楼道触摸延时开关是一种简单、安全、新型的电子节能开关。可广范应用于住宅小区和办公楼室外的走廊、门厅、楼梯间、过道等公共场所，也可以在家庭安装。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，该操作简单，实用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。本次设计利用已学的模拟电路与数字电路知识，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。要求学生对电路原理、器件选择、线路连接有较深入地分析探讨，并解决在设计过程中出现的各种问题，最终正确无误的给出电路分析设计过程及仿真结果，并写出合格的课程设计报告。二、要求及主要内容1、要求制作的楼道触摸延时开关电路简单可靠、使用方便。2、设计直流稳压电源电路。3、设计延时电路。4、设计控制电路。5、正确无误地完成硬件电路设计，画出电路原理图，给出仿真结果。三、途径和方法应用模拟电子技术、数字电子技术实现楼道触摸延时开关电路设计，并用protel软件绘制电路原理图，并分析其工作原理，最后对电路进行仿真，并对仿真结果进行分析。如果有条件则可以完成实物制作或在实验室演示。四、时间安排课题讲解：2小时阅读资料：10小时课程设计说明书第II页撰写设计说明书：12小时修订设计说明书：6小时五、主要参考资料[1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社,2006:174-196.[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92.[3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京：电子工业出版社,2007:24-57.[4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京：电子工业出版社,2005.1:43-66.[5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社,2002.12:37-228.[6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京：电子工业出版,2000:80-130.[7]高吉样.电子技术基础实验与课程设计.北京：电子工业出版社，2004.[8]王慧玲.电工电子实验与实训.北京：机械工业出版杜，2003.指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日课程设计说明书第III页楼道触摸延时开关设计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，触摸延时开关课程设计说明书第IV页目录1绪论.........................................................................................................................................12电路设计原理.........................................................................................................................12.1触摸式延时开关工作原理框图..................................................................................12.2电源电路设计..............................................................................................................22.3延时电路设计..............................................................................................................42.4控制电路设计..............................................................................................................62.5总电路设计..................................................................................................................63电路仿真.................................................................................................................................74实物制作及调试...................................................................................................................10总结...........................................................................................................................................13致谢...........................................................................................................................................14参考文献...................................................................................................................................15课程设计说明书第1页1绪论随着市场经济的发展，人们对开关的要求越来越高，开关的种类也因此越来越齐全。声控开关、机械开关、光控开关等品种逐步进入生活中。但由于机械开关属于有触点开关元件,它有接触不良、故障率高、使用不便等缺点，且摩擦较大容易损坏；声控开关严重浪费了电力资源，干扰了环境安宁；光控开关是采用光线的强弱来实现对用电器电源自动控制的电子开关，它对光线强弱的要求苛刻。针对以上开关的各种缺点，促使我们寻求更为理想的开关电器设备替代元件，方便人们生活。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。主要由NE555定时器，直流稳压电路和继电器控制电路组成。具备以下功能特点：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。本设计为人体触摸感应开关，用手触开关的感应区电灯即亮，约经1分钟时间自动关灯。本设计主要内容：1.直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为NE555提供工作电源。2.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。3.由继电器组成的控制电路通过继电器的通、断来实现对楼道电灯的控制。2电路的设计2.1触摸式延时开关工作原理框图+U1-图1触摸延时开关工作原理框图电源变压器整流电路滤波电路稳压电路NE555单稳态电路继电器控制电路楼道电灯22V交流电压触发端课程设计说明书第2页为了人体安全，先用变压器将家用220V交流电降压成12V的交流电压，再经过整流和滤波电路得到一个12V的直流电压，再经过L7805稳压得到恒定的5V直流电压，为NE555提供工作电压。当需要开灯时，用手触碰一下感应区，经过三极管放大，触发信号电压加至NE555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，220V交流电形成回路，电灯点亮。同时，电源通过定时电阻给定时电容充电，这就是定时的开始。延时一段时间后555的输出端由高电平变回到低电平，继电器释放，220V交流电形成的回路断开，电灯熄灭。2.2电源电路设计稳压电源先经过变压器降压，在经过整流、滤波和稳压电路输出稳定的5V电压。下图2为电源设计框图，如图3为电源设计电路图。其输出电压如图4仿真电路电压表所示。图2电源设计框图图3电源设计电路图图4电压输出显示2.2.1变压器部分参数介绍变压稳压整流滤波负载课程设计说明书第3页a）电压比初、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即:KNNUU1212(1)b）效率在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:%10012PP(2)变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗就越小，率率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。c）额定电压指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。d）额定功率额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。e）调整率变压器的调整率=（空载电压-满载电压）/满载电压。一般10W以下变压器的调整率在20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如3W的变压器的调整率为28%，使用功率为1.5W。2.2.2整流、滤波电路介绍桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦交流电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。所有需要经过电容滤波其中C1=1000µF；C2=0.1uf。课程设计说明书第4页图5整流、滤波电路稳压电路介绍7805是三端稳压IC内部电路具有过压保护、过流保护、过热保护功能，这使它的性能很稳定。能够实现1A以上的输出电流。器件具有良好的温度系数，因此产品的应用范围很广泛。可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。图6为稳压电路，其中C8=10uf，C3=100uf，他们的作用是为了让输出的电流更稳定，排除杂波的干扰。图6稳压电路2.3延时电路设计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课程设计说明书第5页制电路在一段时间后自动断开达到延时的目的。图7为555芯片内部结构图，555集成定时器是一种数字、模拟混合型的中规模集成器件，应用十分广泛，可做各种仪器、仪表、自动化装置各种民用电器的定时器、时间延时器等时间功能电路，也可构成自激多谐振荡器、脉冲调制电路、脉冲相位调谐电路及单稳态、双稳态等各种电路。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Jun-2005SheetofFile:E:\指导书\电子技术指导书\数字电路.ddbDrawnBy:5K5K5K+-TQ&&Q+-AASRV1V21DQVTHTLVRCCVSS1284563712CD图755