电子调光控制器课程设计说明书Word文档格式.docx

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1.3功能介绍

本触摸式调光控制器采用“参数固态继电器”PSSR作为主控元件，而不是通常所用的双向晶闸管。

本电路由触摸控制信号输入电路、步进控制脉冲发生器、脉冲信号加/减计数器、脉冲信号译码分配器、十级控制开关和参数式固态继电器组成。

该控制器可以通过触摸开关实现光源的开启和关闭，并且可以由人体接触触摸开关的时间长短实现光源亮度的调节。

第二章设计需求

2.1需求分析

由要求中要设计出用电子控制的调光控制器可知不能使用可调电阻实现光源亮度调节，而要使用继电器实现；

由控制器的控制信号输入用触摸开关可以得出该电路中需要使用传感器将外界信号转换为电信号，从而在电路中实现有效传递；

由于要使用传感器实现光源的点亮与熄灭以及光源亮度的调节，所以要考虑使用含有计数器和译码器功能的集成芯片。

2.2设计流程

传感器→计数器→译码器→继电器→光源

M1、M2→CD4011→CD40192→CD4028→CD4066→PSSR→EL

第三章设计实现

3.1电子调光控制器电路原理图

附：

参考图如下

3.2电子调光控制器各部件的介绍

3.2.1传感器、计数器

传感器是将外界信号转换为电信号的装置。

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

通常计数器用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算。

它按触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。

按照计数过程中数字增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。

该原理图中的M1、M2就是传感器的探头部分，CD40192接收传感器中传输的信号，并且进行译码分配。

CD40192是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号，如图所示。

CD40192（同CC4019274LS192）的功能见表，说明如下：

当清除端CR为高电平“1”时，计数器直接清零；

CR置低电平，置数端也为低电平时，数据直接从置数端J1、J2、J3、J4置入计数器。

引脚功能：

图中：

LD（11脚）—置数端；

CU（5脚）—加计数端；

CD（4脚）—减计数端；

C0（12脚）－非同步进位输出端；

B0（13脚）非同步借位输出端。

J1、J2、J3、J4—计数器输入端；

Q1、Q2、Q3、Q4—数据输出端CR（14脚）—清除端。

当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。

执行加计数时，减计数端CD接高电平，计数脉冲由CU输入；

在计数脉冲上升沿进行8421码十进制加法计数。

执行减计数时，加计数端CU接高电平，计数脉冲由减计数端CPD输入。

3.2.2译码器

译码是编码的逆过程，即将某个二进制翻译成电路的某种状态。

实现译码操作的电路称为译码器。

输入二进制代码，输出一个特定信号以代表代码原意的组合逻辑电路。

译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。

把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。

或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。

　　根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。

CD4028是BCD－十进制或二进制－八进制译码器，它由4个缓冲输入端口、译码逻辑门和10个缓冲器组成。

加至四个输入端口A0～A3的一个BCD码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电平有效。

同样，若A3＝0，加在输出口具有高驱动能力，以在高输出应用中增强直流和动态性能。

3.2.3参数固态继电器

ＪＣＧ型参数固态继电器（PSSR）中无触点开关是由单向或双向可控硅组成的，它接收触发电路送来的与交流电网同步的触发脉冲。

由同步调制电源供电而工作的间歇振荡器产生脉冲群，该脉冲群中每一个脉冲的宽度都受到经磁隔离器隔离的控制绕组控制。

其内部的整流电路、晶体管有源电阻以及无源阻抗驱动端共同确定并控制着控制绕组的状态。

当控制绕组中流过较大的退磁电流时，间歇脉冲振荡器产生的脉冲宽度偏窄，从而不能触发无触点开关，使输出端断开，反之则闭合。

该继电器具有高无源电阻和低无源阻抗的无源驱动功能（即零功率驱动、有源驱动功能及负功率驱动功能）。

ＪＣＧ型参数固态继电器（PSSR）3、4脚间的输入阻抗与5、6脚压降之间的关系如下图所示：

使用该PSSR参数固态继电器可以利用经由传感器传输而来的经历计数、译码等过程的信号实现继电器的闭合，并联电阻的接通，从而实现光源亮度的调节。

3.2.4CD4011功能介绍

原理：

（电阻式触摸开关电路）

通过用手指触摸两个不相通的导体，达到控制电路的通或断。

例如用金属点A、B制成双接点形式的触摸电极。

人手指未触及电极A和B时，不导通；

人手指同时触及电极M1和M2，相当于接入一个等效电阻，阻值一般小于2MΩ。

电路动作：

1.CD4011为CMOS的NAND门，接成RS触发器电路；

输入端R（12脚）及S（8脚）都接到金属片，Q（10脚）及Q－（11脚）为输出端,一为高电位，另一则为低电位。

2.当用手触及R端金属片，（12）脚为低电位，因此（11）脚Q为高电位，此时（11）脚传回（9）为高电位，而（8）脚也为高电位，（10）脚变为低电位，送到（5）、（6）脚反相后，（4）脚转为高电位，因此晶体管B－E间为顺向，故导通，因此继电器切到常开端。

3.当用手触及S端金属片，（8）脚为低电位，因此（10）脚为高电位，送到（5）、（6）脚反相后，（4）脚转为低电位，因此晶体管B－E间偏压为零，故不导通，因此继电器切回到常闭端。

M1

M2

AND

NAND

NAND输入有一为0输出即为1

1

3.2.5CD4066功能介绍

每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。

当控制端加高电平时，开关导通；

当控制端加低电平时开关截止。

模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；

模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。

模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。

各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。

心得体会及致谢

通过本次实训，极大地丰富和锻炼了我的思维能力、文字编辑能力和实践动手能力，同时让我联想到此次我们的数电实训项目-电子调光控制器与数字电子技术、模拟电子技术、电子测量与仪器、电路分析及实用电源的紧密联系，让我意识到学好各门学科，力争全面发展的重要意义。

由于我的理论知识不够熟练、扎实，动手能力不够强，所以在项目策划和筹备过程中走了不少弯路，结果白费了力气，浪费了精力，却收效甚微。

但在曹老师、席老师的辛勤指导和学长、同学的热心帮助下，我使用AltiumDesigner6软件创建了原理图元器件库，然后根据预先设计好的样本绘制原理图，然后使用QQ截屏把原理图恰到好处地截取下来，然后使用AdobePhotoshop软件调整画面大小和变换方向，最后复制、粘贴到Word文档中。

在实训过程中，我从网上搜集资料，从书中摘录材料，大胆设想、积极论证，取得了良好的效果。

在编辑Word文档时又在学长的帮助下学会了让系统自动生成索引和目录的方法等等。

书到用处方恨少，在此次实训中，我深刻地意识到了全面、均衡发展的重要性，更增加了我努力学好各学科知识的紧迫感和源动力。

同时在此向辛勤指导过我的老师和热心帮助过我的学长及同学致以诚挚的问候和衷心的感谢！

参考资料

1.《实用电子电路手册》北京：

高等教育出版社，1991

2.魏立君，韩华琦.CMOS4000系列60种常用集成电路的应用.北京：

人民邮电出版社，1993

3.中国电子制作

4.中国电子网

5.电子天下

6.电子发烧友

7.容源电子网

8.838电子