樓道延時實(shí)驗(yàn)報告

1、課程論文評審表院、系（部）電子系專業(yè)電子信息工程班級（2）學(xué)號3121003210姓名李書杰任課教師隋越蔣學(xué)程課程名稱課程設(shè)計（電子技術(shù)基礎(chǔ)）論文題目樓道觸摸延時開關(guān)的設(shè)計成績評語 簽字2014年 月 日復(fù)核人意見 簽字： 2014年 月 日 樓道觸摸延時開關(guān)的設(shè)計樓道觸摸延時開關(guān)是一種簡單、安全、新型的電子節(jié)能開關(guān)?？蓮V泛應(yīng)用于多層住宅和辦公樓室外的走廊、門廳、樓梯間、電梯間、過道等公共場所，也可以在家庭安裝。1、 設(shè)計任務(wù)與要求1、設(shè)計一樓道觸摸延時開關(guān)，其功能是當(dāng)人用手觸摸開關(guān)時，照明燈點(diǎn)亮，并持續(xù)一段時間后自動熄滅。2、開關(guān)的延時時間約1分鐘左右。3、用兩種方法實(shí)現(xiàn)，并自行設(shè)計供電電源

2、2、 設(shè)計原理樓道觸摸延時開關(guān)電路的總體框圖如圖所示，電路完成當(dāng)人用手觸摸開關(guān)時，照明燈點(diǎn)亮，并持續(xù)一段時間后自動熄滅。 2-1 觸摸延時電路框圖結(jié)構(gòu)觸摸延時電路是基于時基芯片NE555構(gòu)成的電路，主要用于開關(guān)閉合后控制電路在一段時間后自動斷開達(dá)到延時的目的。 電路原理：觸摸延時開關(guān)電路主要由時基芯片NE555組成的定時電路，在這里接成單穩(wěn)態(tài)電路。平時由于觸摸端無感應(yīng)電壓，電容通過555第7腳放電完畢，第3腳輸出為低電平，繼電器KS釋放，電燈不亮。 當(dāng)需要開燈時，用手觸碰一下觸摸端，觸發(fā)信號電壓由加至555的觸發(fā)端，使555的輸出由低變成高電平，繼電器KS吸合，電燈點(diǎn)亮。同時，555第7腳內(nèi)部

3、截止，電源便通過給充電，這就是定時的開始。當(dāng)電容上電壓上升至電源電壓的2/3時，555第7腳導(dǎo)通使放電，使第3腳輸出由高電平變回到低電平，繼電器釋放，電燈熄滅，定時結(jié)束。定時長短由、決定：=1.1 根據(jù)設(shè)計需要延時一分鐘=60s，設(shè)=100F ，則=550K2.1實(shí)驗(yàn)器材7805穩(wěn)壓管，NE555計時器，繼電器2.2電源電路 電源電路變壓器降壓后經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后得到，電路如下圖所示： 2-2 小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電源變壓器：將電網(wǎng)交流電壓（220V或380V）變換成符合需要的交流電壓，此交流電壓經(jīng)過整流后可獲得電子設(shè)備所需的直流電壓。因?yàn)榇蠖鄶?shù)電子電路使用的電壓都不高，這個變壓器是降

4、壓變壓器。 整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，把方向和大小都變化?0Hz交流電變換為方向不變但大小仍有的脈動直流電壓。濾波電路：利用儲能元件電容器兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，把電容與整流電路的負(fù)載并聯(lián)（或串聯(lián)），就可以將整流電路輸出中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電。穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓的幅值也將隨之變化。因此，穩(wěn)壓電路的作用是使整流濾波后的直流電壓基本上不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化,直流穩(wěn)壓電路如下圖3所示。圖3 直流穩(wěn)壓電路2.3延時電路2.3.1555芯片介紹555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中

5、規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V16V 工作。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計所需的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。圖2.2.1是555定時器內(nèi)部組成框圖。它主要由兩個高精度電壓比較器A1、A2，一個RS觸發(fā)器，一個放電三極管和三個5K

6、電阻的分壓器而構(gòu)成。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)端接低電平，則時基電路不工作，此時不論、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。圖2.3.1 55

7、5定時器邏輯符號圖2.3.2 555定時器管腳圖圖2.3.3555定時器內(nèi)部原理圖在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時基電路的功能表如表一示。清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Qn+1放電管T功能00導(dǎo)通直接清零10導(dǎo)通置011截止置11Qn不變保持表2.3.1555定時器邏輯功能表2.4繼電器電路及LED電路2.4.1繼電器介紹繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是一種“自動開關(guān)”。在設(shè)計中起著轉(zhuǎn)換電路的作用。圖2.4.1繼電器邏輯符號繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) （1）、額定工

8、作電壓 是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 （2）、直流電阻 是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬用表測量。 （3）、吸合電流 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 （4）、釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 （5）、觸點(diǎn)切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的

9、電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。2.42 掌握三極管的開關(guān)作用三極管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)(發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正偏置)時，其c-e極間電壓很小，比PN結(jié)的導(dǎo)通電壓還要低(硅管在0.5V以下)，c-e極間相當(dāng)“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。三極管在截止?fàn)顟B(tài)(發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置)時，其c-e極間的電流極小(硅管基本上量不到)，相當(dāng)于“斷開(即關(guān))”的狀態(tài)。三極管開關(guān)電路的特點(diǎn)是開關(guān)速度極快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比機(jī)械開關(guān)快，沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)生電火花。開關(guān)的控制靈敏，對控制信號的要求低，導(dǎo)通時開關(guān)的電壓降比機(jī)械開關(guān)大，關(guān)斷時開關(guān)的漏電流比機(jī)械開關(guān)大。

10、不宜直接用于高電壓、強(qiáng)電流的控制。 2.5實(shí)驗(yàn)過程中的分工 我主要是負(fù)責(zé)電路圖的設(shè)計，調(diào)試。我搭檔陳小鷺同學(xué)主要負(fù)責(zé)電路圖的繪畫及書寫整理實(shí)驗(yàn)報告，最后的電路板是由我們兩個一起共同焊接的。2.6元件清單定時器 NE555二極管 D1,D2，D3，D4（1N4001)三極管 9013電解電容 C1(470UF)，C2(100UF)瓷介電容 C4，C5，C6, C7（104）電阻 R1，R2 ,R3 ,R4，R5（560k，1k， 200k，4.7k）三端穩(wěn)壓管 LM7805LED D5繼電器 DC5V電路設(shè)計3.2設(shè)計原理圖 圖3-1.2 觸摸延時開關(guān)電路仿真測試3.1 PCB電路圖按原理圖被排

11、列好封裝元器件，確保搭接的引線不會出現(xiàn)錯誤，布線規(guī)則虛設(shè)定合適的參數(shù)，線寬在30mill50mill之間，這樣可以防止電路板在腐蝕時不會斷線，也避免了因線距產(chǎn)生的干擾。元件安裝時采用手工焊接方法將元件按電路圖焊接，安裝時應(yīng)注意：本設(shè)計中的電源電路、觸摸延時電路、繼電器執(zhí)行電路中元器件都應(yīng)該合理布局。免焊接是交叉短路及確保電路板美觀程度。焊接是不要直接接焊芯片，注意錫的用量、確保焊點(diǎn)光滑整潔，節(jié)約資源以及焊接的時間不要太長，以免燒壞元器件。圖3.1.1圖3.2.14 實(shí)物圖 圖15 未觸摸時的實(shí)物圖圖16 觸摸后的實(shí)物圖5.故障分析1.燈不會很靈敏的亮。在出現(xiàn)這種情況可能有以下幾種原因：電路圖設(shè)

12、計錯誤；連接時出現(xiàn)錯誤，或者是555輸出端接的放大電路有問題等2.一上電源后，led燈就處于常亮狀態(tài)，觸摸后led燈滅了一分鐘。出現(xiàn)這種情況很顯然是因?yàn)閷ed燈接在了繼電器的常閉端了3.led燈亮度很小。這種情況可能是因?yàn)閘ed燈前的保護(hù)電組太大，導(dǎo)致提供給led燈的電壓很小四、 設(shè)計體會通過對樓道延時觸摸開關(guān)的設(shè)計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接方法；以及如何提高電路的性能等等。焊接一個基本電路系統(tǒng)，首先要多次實(shí)驗(yàn)仿真，精確實(shí)驗(yàn)要采用的原件參數(shù)，多查閱相關(guān)的資料。然后就是要合理的對電路布局，是電路美觀且便于檢查和測試，最后是調(diào)試過程，調(diào)試需要分模塊，逐

13、步進(jìn)行檢查和測試，然后進(jìn)行整體測試。直至實(shí)現(xiàn)電路滿足實(shí)驗(yàn)要求。本次試驗(yàn)還有一個最大的收獲，那就是體會到團(tuán)隊合作的力量。我們小組的每個成員都能發(fā)揮自己的聰明才智，為實(shí)驗(yàn)的成功奉獻(xiàn)力量，所以才有我們現(xiàn)在的成果！真的很感謝指導(dǎo)和幫助的老師，謝謝你們讓我們再次成長，學(xué)到了更多有用的知識！同時也提升了我們對于專業(yè)課學(xué)習(xí)的信心，別人都說我們的專業(yè)課很難學(xué)，可是通過這次實(shí)驗(yàn)我們知道了一切的難題只要用心努力去做，就一定可以解決！除此之外，還有值得我們自豪的就是我們的線路連得橫豎分明，簡直就是藝術(shù)，當(dāng)然，我們也有很多不足的地方，制板幾次都沒成功，浪費(fèi)了很多材料，錫焊還不是很會用，焊接的很粗糙。  “實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一要求?！边@次試驗(yàn)課程設(shè)計讓我真正體會到努力之后就一定會有收獲，我們開動腦筋，冥思苦想，用了好多方法，試驗(yàn)了好多次，都還是沒有達(dá)到預(yù)期的效果，可是也取得了