楼道触摸延时开关毕业设计.docx

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楼道触摸延时开关毕业设计

XXXXXX学院

毕业设计报告

题目：

楼道触摸延时开关

学生姓名：

XXX

系部：

电子工程系

班级：

XX级X班

专业：

应用电子技术

指导教师：

XXX

XXXX年XX月XX日

第一章绪论……………………………………………………….2

第二章单元电路设计……………………………………………...3

2.1楼道触摸延时开关工作原理……………………………..3

2.25V直流稳压电源电路设计……………………………....3

2.2.1直流稳压电路……………………………………….4

2.2.2整流电路…………………………………………….5

2.2.3滤波电路…………………………………………….6

2.3触摸延时电路……………………………………………..8

2.3.1NE555定时器的基本结构……………………………8

2.3.2延时电路设计………………………………………..10

2.4控制电路………………………………………………….11

2.4.1继电器介绍

…………………………………………..11

2.4.2控制电路设计………………………………………..12

2.5电路仿真………………………………………………….13

第三章实物制作与调试…………………………………………..16

3.1元件安装………………………………………………….16

3.2硬件调试………………………………………………….16

第四章总结…………………………………………………….….17

致谢………………………………………………………………..…..18

参考文献………………………………………………………………19

附录……………………………………………………………………20

第一章绪论

随着电子工艺的发展，开关的种类也越来越多。

声控开关、光控开关、机械开关等逐步走进人们的生活中。

为了满足人们对开关越来越高的要求，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简单、安全、新型电子节能开关，可广泛应用于多层住宅和办公楼的走廊、楼梯间、电梯间、过道等公共场所，也可以用于家庭的安装。

本次设计利用模拟电路和数字电路，以直流稳压电源电路、NE555单稳态电路和继电器控制电路组成触摸延时开关。

触摸延时开关为人体触摸感应开关，需要开灯时，手指轻轻触摸开关的感应区，电灯自动点亮，延时一分钟，电灯自动熄灭。

触摸延时开关具备的功能特点：

节约电能，无触点，无污染，安全可靠

第二章单元电路设计

2.1楼道触摸延时开关工作原理

灯泡继电器控制电路NE555单稳态电路

220V交流电源变压器整流电路稳压电路

图2-1触摸延时开关电路结构框图

220V的交流经过变压器降压得到一个12V的交流电压，再经过整流和滤波得到一个12V的直流电，最后经过三端稳压器L7805稳压得到一个稳定的5V直流电压，它为NE555定时器提供工作电压。

开灯的时候，由手指轻触一下感应区，触发信号电压加至NE555的触发端，此时NE555的输出由低电平变成高电平，继电器KS吸合，220V交流电形成回路，电灯泡点亮。

同时，电源通过定时电阻给定时电容充电，定时开始，延时60S后NE555的输出端由高电平变回低电平，继电器释放，220V交流电形成的回路断开，此时，灯泡熄灭。

2.25V直流稳压电源电路设计

直流稳压电源是一种将交流电压变成直流电输出的电路。

它的功能就是将输入的交流电变成需要的、稳定的直流电压输出。

直流稳压电路由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成，电路组成框图如图2-2所示。

图2-2直流稳压电路的组成

图2-3直流稳压电路图

变压器的作用是将220V的交流电压变成需要大小的交流电压；整流电路的作用是将交流变成脉动直流；滤波电路的作用是将脉动直流滤成平滑直流；稳压电路则是完成输出稳定的电压，供给负载电路。

2.2.1稳压电路

集成稳压电路具有体积小、重量轻、可靠性高、使用方便等一系列优点，因而得到广泛应用，它已逐渐取代由分立元件组成的稳压电路。

集成稳压器有输出正电压的7800系列和输出负电压的7900系列。

输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。

本设计需要5V的直流电压为NE555提供工作电压，

故选用L7805稳压。

①②③①②③

78**：

①—输入、②—地、③—输出

79**：

①—地、②—输入、③—输出

根据要求U0=5V，故选用L7805。

稳压器压差为︱U1︱﹣︱U0︱≥2V，现取3V。

那么U1=5+3=8V。

直流稳压电源工作时的最大电流Iomx=300mA,稳压器的输入电流即为I′O=Iomx=300mA。

电源变压器二次侧电压有效值为

U2≥

=

≈6.67V（2-1）

取U2=7V

整流电路的等效负载：

R′L=

=

=28

（2-2）

2.2.2整流电路

整流原理：

利用二极管的单向导电性，将大小和方向随时间变化的交变电流变成只有大小变化而无方向变化的脉动直流。

如图1-4所示。

图2-4单相桥式整流电路

在图2-4中，VD1~~VD4，为整流二极管，变压器和四只二极管接成电桥式电路结构。

RL为负载电阻。

负载和整流二极管参数计算：

在桥式整流电路中，四个二极管分二次轮流导通，流经每个二极管的电流，为负载电流的一半。

选择二极管时IF≥ID，即

IF≥ID=1/2IL（AV）=0.45U2/RL=0.45

7/28=112.5mA（2-3）

二极管截止时的最大反向电压UDM等于U2的最大值，即

URM≥UDM=

U2≈10V（2-4）

负载电流：

IL=U0/RL=5V/28

≈0.18A（2-5）

变压器二次变压有效值：

I2=IL/0.9≈0.18A/0.9≈0.2A（2-6）

电源变压器伏安容量：

U2I2=7V

0.2A=1.4VA（2-7）

取变压器变压效率

=0.6,则

U2I2=1.4VA/0.6≈2.33VA（2-8）

2.2.3滤波电路

常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复合滤波电路，本次设计采用电容滤波。

电容滤波就是将电容器与负载电阻RL并联，利用电容器两端电压不能突变的原理滤除脉动直流中的交流成分。

电路如图

2-5所示。

图2-5电容滤波电路

工作原理：

电容滤波就是利用电容器存储电能的作用。

当U2使二极管导通时，给电容C充电，电容上的电压升高。

当电容器上的电压高于U2，电容停止充电，电容这时向负载RL放电，电容的电压下降。

电容上电压就是滤波电路的输出电压。

滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。

电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。

电容C越大，负载RL越大，滤波后输出电压越平滑，且其平均值越大。

电容参数计算：

RLC≥（3～5）T/2（2-9）

式中T是交流电的周期（T=1/频率）

C≥

=

≈0.00107～0.00179F

≈1070～1790uF（2-10）

取C=1000uF

电容耐压值

URM≥UDM=

U2≈10V（2-11）

取URM≥25V，所以应选1000uF/25V的电容。

2.3触摸延时电路

555定时器时一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

由于它具有应用灵活，性能优越且价格低廉等优点，在电子产品的制作中被人们广泛使用。

在实际应用中只要适当改变其外接电路，增加少量的外接器件就能得到多种多样的应用电路。

2.3.1555定时器的基本结构

图2-6是555集成定时器的电路结构及符号。

555集成定时器由五部分组成：

分压器、比较器、基本RS触发器、晶体管开关和输出缓冲器。

图2-6555集成定时器的内部结构

1：

GND接地

2：

触发输入

3：

OUT输出

4：

复位

5：

CO控制电压

6：

TH阈值输入

7：

DIS放电端

8：

VCC电源

2.3.2延时电路设计

触摸延时开关，使用时只要用手摸一下开关上的触摸电极片，电灯就会点亮，延时一段时间后，电灯自动熄灭。

图2-7延时电路图

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C1通过555第七脚放电完毕，第三脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。

当需要开灯时，用手触摸一下触摸端，触发信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低电平变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。

同时，555第七脚内部截止，电源便通过R

1给C1充电，这就是定时的开始。

当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第七脚导通使C1放电，使第三脚输出由高电平变回低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。

定时长短由R1、C1决定：

T1=1.1R1

C1（2-12）

参数计算：

根据设计需要延时60S：

T1=60S，设C1=100uF

由公式（2-12）可得：

R1=

=

≈550K

2.4控制电路

2.4.1继电器介绍及应用

继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。

继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。

时间继电器是很常用的一种继电器，它的作用是作延时元件，通常它可在交流50Hz、60Hz、电压至380V、直流至220V的控制电路中作延时元件，按预定的时间接通或分断电路。

可广泛应用于电力拖动系统，自动程序控制系统及在各种生产工艺过程的自动控制系统中起时间控制作用。

继电器的技术还应用在其他的方面，比如说电机智能保护器是根据三相交流电动机的工作原理，分析导致电动机损坏的主要原因研制的，它是一种设计独特，工作可靠的多功能保护器，在故障出现时，

能及时切断电源，便于实现电机的检修与维护，该产品具有缺相保护，短路、过载保护功能，适用于各类交流电动机，开关柜，配电箱等电器设备的安全保护和限电控制，是各类电器设备设计安装的优选配套产品。

继电器技术发展到现在，已经和计算机技术结合起来，产生了可编程控制器的技术。

可编程控制器简称作PLC。

它是将微电脑技术直接用于自动控制的先进装置。

它具有可靠性高，抗干扰性强，功能齐全，体积小，灵活可扩，软件直接、简单，维护方便，外形美观等优点。

2.4.2控制电路

在楼道触摸延时开关设计中，控制电路主要是通过继电器的通断来实现电灯泡的亮与灭。

电路中，NE555的输出端与继电器线圈两端反相并联了一个二极管，它的作用是避免在继电器由吸合状态转为释放状态时，线圈上的反动电势击穿NE555。

在并联了二极管后，在继电器由吸合状态转为释放状态的瞬间，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，从而避免产生反动电势，确保了NE555的安全。

图2-8控制电路

工作原理：

当NE555输出为高电平时，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，电灯亮。

当NE555输出为低电平时，继电器线圈断电后，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）释放，电灯灭。

2.5系统电路仿真

触摸延时开关电路的仿真测试，是基于Multisim环境下进行仿真，对系统做软件仿真可以进一步加深对系统功能的认识。

以下主要对系统电路，以及输入信号、整流、滤波、稳压电路仿真。

图2-9直流电源输出电压仿真图

各功能电路仿真测试：

图2-10为输入信号仿真波形，输入信号为完整的正弦波。

经过整流、滤波、稳压后，波形依次如图1-11、1-12、1-13所示。

图2-10输入电压仿真波形

图2-11整流电路仿真波形

图2-12滤波电路仿真波形

图2-13稳压电路仿真波形

第三章实物制作与调试

3.1实物制作

本设计中焊接时注意电解电容的极性，NE555集成电路的方向，焊接要注意不要短路。

把握好时间，对于温度比较敏感的，焊接的时间不要太长，一免烧坏原件。

3.2调试

第四章总结

经过对触摸延时开关电路的软件仿真，以及结合所学理论知识分析，达到了最初的设计要求。

能够成功的按要求控制照明灯电路，实现用手触摸电极片灯泡点亮，并在延时60S左右后自动熄灭，从而验证了电路的可行性，说明系统设计所需元件参数选取符合要求。

楼道触摸延时开关已经在早些年就服务于大众了，但是对于相关知识了解甚少。

在本次的“楼道触摸延时开关设计”中，充分运用所学的模拟电子技术基础知识、以及搜集的大量资料。

明白了楼道触摸延时开关的基本原理，并且用所学知识对一些电路图改进，使其性能更加优良。

在对触摸延时开关分析、制作的过程中，很好的巩固了之前学到的模拟电子相关知识。

重新学习了整流电路的相关内容，对全波整流电路、滤波电路、稳压电路有了更深刻的认识，不仅会熟练的运用计算公式，而且通过软件仿真技术观察各阶段电路的变化，对各阶段电路的波形有更形象的体会。

为了使触摸延时开关电路的设计更为直观，在设计过程中用到了很多次计算机仿真技术。

从对系统整体电路的仿真，到各单元电路的仿真，都做了详细的数据、波形、效果记录。

经过计算机仿真对电路功能的实现，做出了触摸开关的实际产品，对动手实践方面有了很大的提高。

因为所学知识、能力和水平所限，在本次设计过程中可能存在很多疏漏、欠妥和错误之处，希望能够多加指正，以便以后不断改进。

致谢

这次的毕业论文设计总结是在我的指导老师XX老师亲切关怀和悉心指导下完成的。

从毕业设计选题到设计完成，X老师给予了我耐心指导与细心关怀，有了X老师耐心指导与细心关怀我才不会在设计的过程中迷失方向，失去前进动力。

X老师有严肃的科学态度，严谨的治学精神和精益求精的工作作风，这些都是我所需要学习的，感谢X老师给予了我这样一个学习机会，谢谢！

参考文献

【1】模拟电子技术基础/刘慰平主编.—北京：

北京理工大学出版社，2008.2

【2】模拟电子技术基础/陈梓城主编.—北京：

高等教育出版社，2003.12

【3】数字电子技术/刘守义主编.—2版.—西安：

西安电子科技大学出版社，2003.6

附录：

楼道触摸延时开关电路图

文本仅供参考，感谢下载！

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