楼道触摸延时开关课程设计

楼道触摸延时开关

一．设计目的

1. 进一步熟悉和掌握数字电子电路的设计方法和步骤

2. 进一步将理论和实践相结合

3. 熟悉和掌握仿真软件的应用

二．设计任务（内容）

（1）设计一楼道触摸延时开关，其功能时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。

二．设计要求

1. 完成全电路的理论设计

2. 参数的计算和有关器件的选择

3. 对电路进行仿真

4. 撰写设计报告书一份；A3图纸至少一张。报告书要求写明以下主要内容

（1）总体方案的选择和设计

（2）各个单元电路的选择和设计

（3）PCB的制作及仿真过程的实现

参考资料

[1]阎石.数字电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，2006

[2]王兆安.电力电子技术（第四版）北京：机械工业出版社，2000

[3]杨志忠.集成电路及元器件使用手册北京：机械工业出版社2010

[4]朱定华. 电子电路实验与课程设计北京：清华大学出版社，2009

楼道触摸延时开关课程设计

目录

第一章设计原理 (3)

第二章电路的设计 (4)

2.1触摸延时电路的设计 (4)

2.1.1 555计时器 (4)

2.1.2 延时电路设计原理 (5)

2.2桥式整流电路原理 (6)

2.2.1单项桥式整流电路组成 (6)

2.2.2单项桥式整流电路工作原理 (6)

2.3滤波电路和稳压电路 (7)

2.3.1滤波电路 (7)

2.3.2稳压电路 (8)

2.4控制电路的设计 (10)

2.4.1继电器的基本原理 (10)

2.4.2电磁式继电器 (11)

2.4.3控制电路的设计 (12)

2.5整体系统的概述 (13)

第三章电路的仿真 (14)

3.1 Multisim (14)

3.2仿真 (15)

第四章心的与体会 (19)

附录 (20)

附录一 (20)

附录二 (23)

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。

3.由单项桥式整流电路，闻言管等构成5V的直流电源。

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。

第二章电路的设计

2.1触摸延时电路的设计

2.1.1 555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定时器的电路如图所示。它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

2.1.2延时电路设计原理

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 =1.111C R ⨯ 根据设计需要延时一分钟1T =60s ，设1C =100μF ，则

1R =111.1C T =00001.01.160⨯S

≈550K Ω

2.2桥式整流电路原理

整流电路是利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连， 负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单向的脉动电压。

2.2.1单项桥式整流电路组成

2.2.2单项桥式整流电路工作原理

U2

图2-1触摸延时电路原理图

2-2单项桥式整流电路

设变压器副边电压t U u ωsin 222=，U 2为其有效值

由图2.2可看出，电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的 电流导向作用，在交流输入电压 U 2 的正半周内，二极管 D1 、 D 3 导通， D 2 、 D 4 截 止，在负载 RL 上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反， D1 、 D 3 截止，D 2 、 D 4 导通，流过负载 RL 的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向 不变的脉动直流电压和电流。

如图2-3所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。

图2-3桥式整流电路电流、电压波形