畢業(yè)論文-多點(diǎn)控制走廊觸摸延時(shí)開關(guān)電路設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目： 多點(diǎn)控制走廊觸摸延時(shí) </p><p>　　開關(guān)電路設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院 名

2、 稱： 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： 學(xué) 號(hào) <

3、;/p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 </p><p>　　多點(diǎn)控制走廊觸摸延時(shí)開關(guān)電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)人們更加注重節(jié)能環(huán)保，照明這一領(lǐng)域也發(fā)生了很大的變化，從傳統(tǒng)的白熾燈具向LED照明燈發(fā)展，照明開關(guān)電

4、子化進(jìn)程也從公共照明的節(jié)電控制開始。適宜于門廳、樓梯和樓道中使用的觸摸式、感應(yīng)式、紅外線式和聲光控式延時(shí)自熄開關(guān)，使公共照明基本實(shí)現(xiàn)了“人來(lái)燈亮、人離燈熄”的自動(dòng)控制，明顯改善了樓房的公共照明效果，還能大幅度節(jié)省公共照明用電，照明燈的實(shí)際使用壽命也明顯延長(zhǎng)。這類開關(guān)是受到歡迎和推廣的。與公共照明開關(guān)相比，室內(nèi)用電子式開關(guān)的技術(shù)難度較大。研制確有實(shí)用價(jià)值的電子式室內(nèi)照明開關(guān)市場(chǎng)潛力可能更大。基于555定時(shí)器的延時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)可以很方便的解決多

5、點(diǎn)控制走廊觸摸延時(shí)開關(guān)電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：觸摸式電路，555定時(shí)器，晶體管</p><p>　　Multipoint control delay switch </p><p>　　circuit design corridor touch</p><p><b>　　ABSTRACT</b><

6、;/p><p>　　Nowadays people pay more attention to energy conservation and environmental protection, lighting in this field is changing from the traditional incandescent lamps and lanterns, LED lighting, lighting

7、 to the development process of electronic switch from public lighting saving control. Suitable for the hallway, stair and haunting feeling, use inductive, infrared type harmonic electric type delay from extinguish switch

8、, make public illume basically achieved "people who came from the light, the lig</p><p>　　Key Words: Feeling circuit, 555 timer, transistor</p><p><b>　　目錄</b></p><p&g

9、t;<b>　　摘要2</b></p><p>　　ABSTRACT3</p><p><b>　　目錄4</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1 延時(shí)開關(guān)5</p><p>　　1.1.1延時(shí)開

10、關(guān)的發(fā)展概述5</p><p>　　1.1.2延時(shí)開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域6</p><p>　　1.1.3 延時(shí)開關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　1.2 555定時(shí)器的應(yīng)用7</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)9</p><p><b>　　2.1 元器件9</b></p>

11、;<p>　　2.2控制電路：9</p><p>　　2.3 電路原理11</p><p><b>　　3.1結(jié)論12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　致謝14</b></p><

12、p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　照明開關(guān)電子化進(jìn)程是從公共照明的節(jié)電控制開始。適宜于門廳、樓梯和樓道中使用的觸摸式、感應(yīng)式、紅外線式和聲光控式延時(shí)自熄開關(guān)，使公共照明基本實(shí)現(xiàn)了“人來(lái)燈亮、人離燈熄”的自動(dòng)控制，明顯改善了樓房的公共照明效果，還能大幅度節(jié)省公共照明用電，照明燈的實(shí)際使用壽命也明顯延長(zhǎng)。這類開關(guān)是受到歡迎和推廣的。與公共照明開關(guān)相比，室內(nèi)用電子式開

13、關(guān)的技術(shù)難度較大。研制確有實(shí)用價(jià)值的電子式室內(nèi)照明開關(guān)市場(chǎng)潛力可能更大。</p><p><b>　　1.1 延時(shí)開關(guān)</b></p><p>　　1.1.1延時(shí)開關(guān)的發(fā)展概述</p><p>　　觸摸延時(shí)開關(guān)是一種節(jié)能的開關(guān)控制器，就開關(guān)種類來(lái)說(shuō)主要有以下幾種：</p><p>　　● 輕觸延時(shí)開關(guān)：使用時(shí)只需輕觸一下

14、按鈕,開關(guān)即導(dǎo)通工作,然后延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉；高亮發(fā)光指示,便于夜間使用；無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān),接通負(fù)載的瞬間無(wú)沖擊電壓，延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命。</p><p>　　● 聲光控延時(shí)開關(guān)：使用時(shí)只需發(fā)出聲響,開關(guān)即導(dǎo)通工作,延時(shí)一分鐘后自動(dòng)關(guān)閉；自動(dòng)測(cè)光,光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)(也可調(diào)節(jié))；無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān),接通負(fù)載的瞬間無(wú)沖擊電壓，延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命。</p><p>　　● 紅外線感應(yīng)開關(guān)：全自動(dòng)感應(yīng)：人

15、到燈亮，人離燈熄；無(wú)觸點(diǎn)電子開關(guān)：接通負(fù)載的瞬間無(wú)沖擊電壓，延長(zhǎng)負(fù)載使用壽命；自動(dòng)測(cè)光：應(yīng)用光敏控制，光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)(也可調(diào)節(jié))；隨機(jī)延時(shí):開關(guān)接通后，人不離開感應(yīng)范圍且在活動(dòng)，負(fù)載能持續(xù)工作；基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品,當(dāng)有人進(jìn)入開關(guān)感應(yīng)范圍時(shí),專用傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化,開關(guān)自動(dòng)接通負(fù)載.人不離開且在活動(dòng),開關(guān)持續(xù)導(dǎo)通; 人離開后,開關(guān)延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載.人到燈亮,人離燈熄,親切方便,安全節(jié)能。</p><

16、;p>　　● 按鈕開關(guān): 按鈕開關(guān)是現(xiàn)在使用最多，最普遍的開關(guān)。有各種類型，適應(yīng)于各種場(chǎng)所。產(chǎn)品特點(diǎn)：具有便宜，耐用，壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p>　　輕觸延時(shí)開關(guān)和聲光控制延時(shí)開關(guān)比較適合樓梯走廊和室內(nèi)等處的燈光照明控制開關(guān)，輕觸延時(shí)開關(guān)只需輕觸以下開關(guān)就可控制燈的關(guān)和開，還具有延時(shí)功能，在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)人觸摸的情況下燈會(huì)自動(dòng)熄滅，這樣可以起到節(jié)能的作用，所以在樓梯和走廊處用的比較

17、多；聲光延時(shí)開關(guān)現(xiàn)在也比較普遍，而且使燈光的控制更加方便，不用動(dòng)手就可以控制燈光的照明，它通過(guò)采集一定分貝的聲音或一定亮度的光照信號(hào)，再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)來(lái)達(dá)到控制的目的。</p><p>　　1.1.2延時(shí)開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公共場(chǎng)所照明控制手段也將逐步更新，除現(xiàn)在已有的聲光控開關(guān)外，還有微波感應(yīng)開關(guān)和熱釋遠(yuǎn)紅外感應(yīng)開關(guān)．目前，微波感應(yīng)開關(guān)的抗干擾性能尚不理

18、想，紅外感應(yīng)開關(guān)在性能上較為理想，但安裝復(fù)雜，比較嬌氣，價(jià)格也偏高，比較適合在一些管理完善的場(chǎng)所如賓館、大飯店樓道及居家庭走廊應(yīng)用，在普通住宅樓、辦公樓道等場(chǎng)所的照明控制考慮到價(jià)格、管理及安裝方便等因素，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，可以預(yù)計(jì)在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，聲光控延時(shí)開關(guān)將是首選的主流產(chǎn)品。但在家庭走廊、賓館等場(chǎng)所，聲光控延時(shí)開關(guān)并不是很適用。延時(shí)開關(guān)設(shè)計(jì)最主要的是延時(shí)元件，如CMOS與非門組成的觸摸式延時(shí)開關(guān)電路非常簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的CMO

19、S延時(shí)分立元器件就可組成觸摸式延時(shí)開關(guān)電路，還有一種用利用電容充放電的延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)觸摸式延時(shí)開關(guān)電路的設(shè)計(jì)，這樣就不需要其他集成芯片。一種新型的延時(shí)開關(guān)電路主要由輕觸開關(guān),橋式整流電路,雙向可控硅,復(fù)合管及電容和可變電阻等組成。通過(guò)輕觸開關(guān)的閉合給電容充電,斷開后電容放電,經(jīng)復(fù)合管放大后觸發(fā)可控硅導(dǎo)通,達(dá)到延時(shí)之目的,可變電阻用于調(diào)整延時(shí)時(shí)間。目前基本上是用集成芯片來(lái)設(shè)計(jì)延時(shí)開關(guān)電路，CD4017 是5 </p><p

20、>　　1.1.3 延時(shí)開關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　延時(shí)開關(guān)的發(fā)展方向主要是向智能延時(shí)開關(guān)方向發(fā)展?，F(xiàn)在的延時(shí)開關(guān)大多數(shù)是不能控制開關(guān)延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短，沒(méi)有自動(dòng)識(shí)別功能。智能化的延時(shí)開關(guān)應(yīng)向以下幾個(gè)方面發(fā)展：</p><p>　　● 觸摸屏控制方式，雙亮度指示燈，在夜晚關(guān)燈后可知開關(guān)位置。</p><p>　　● 電子啟動(dòng)，無(wú)觸點(diǎn)火花，更安全耐用，精心呵護(hù)

21、燈具。</p><p>　　● 自動(dòng)識(shí)別功能，停電再來(lái)電自動(dòng)關(guān)燈，避免浪費(fèi)電能。</p><p>　　● 單火設(shè)計(jì)，新裝和換裝一樣方便。</p><p>　　● 多款外觀風(fēng)格和面板顏色，給用戶更人性化的選擇。</p><p>　　● 適用所有主流燈具的控制，無(wú)需添加外圍線路。</p><p>　　● 延時(shí)功能設(shè)計(jì)，再也

22、不怕關(guān)燈摸黑。</p><p>　　● 設(shè)有多檔位延時(shí)功能，更顯人性化生活。</p><p>　　1.2 555定時(shí)器的應(yīng)用</p><p>　　555集成定時(shí)器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩(wěn)定而精確的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等，應(yīng)用十分廣泛。</p><p>　　它是由上、下

23、兩個(gè)電壓比較器、三個(gè)5kΩ電阻、一個(gè)RS觸發(fā)器、一個(gè)放電三極管 T以及功率輸出級(jí)組成。比較器 C1的反相輸入端5接到由三個(gè)5 kΩ電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的2/3Vcc處（5也稱控制電壓端），同相輸入端6為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的1/3Vcc處，反相輸入端2為觸發(fā)電壓輸入端，用來(lái)啟動(dòng)電路。兩個(gè)比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器設(shè)置有復(fù)位端 4，當(dāng)復(fù)位端處干低電平時(shí)，輸出3為低電平?？刂齐妷憾?是比較器C1

24、的基準(zhǔn)電壓端，通過(guò)外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器C1、C2的參考電壓。不用時(shí)可將它與地之間接一個(gè)O．01μF的電容，以防止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5～+18V，輸出電流可達(dá)100～200mA，能直接驅(qū)動(dòng)小型電機(jī)、繼電器和低阻抗揚(yáng)聲器。</p><p>　　1.2.1 單穩(wěn)態(tài)電路 </p><p>　　單穩(wěn)態(tài)電路的組成和波形下圖所示。當(dāng)電源接通后，

25、Vcc通過(guò)電阻R向電容C充電，待電容上電壓Vc上升到2/3Vcc時(shí)，RS觸發(fā)器置0，即輸出Vo為低電平，同時(shí)電容C通過(guò)三極管T放電。當(dāng)觸發(fā)端2的外接輸入信號(hào)電壓Vi＜1/3Vcc時(shí)，RS觸發(fā)器置1,即輸出Vo為高電平，同時(shí)，三極管T截止。電源Vcc再次通過(guò)R向C充電。輸出電壓維持高電平的時(shí)間取決于RC的充電時(shí)間，當(dāng)t=tW時(shí)，電容上的充電電壓為； ，所以輸出電壓的脈寬tW=RCln3≈1.1RC。一般R取1kΩ～10MΩ，C＞1000p

26、F。</p><p>　　值得注意的是：t的重復(fù)周期必須大于tW，才能保證放一個(gè)正倒置脈沖起作用。由上式可知，單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時(shí)間與VCC無(wú)關(guān)。因此用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)電路可以作為精密定時(shí)器。</p><p>　　1.2.2 多諧振蕩器</p><p>　　多諧振蕩器的電路圖和波形圖如下圖所示。電源接通后，Vcc通過(guò)電阻R1、R2向電容C充電。當(dāng)電容上電vC=2

27、/3Vcc時(shí)，閥值輸入端6受到觸發(fā)，比較器C1翻轉(zhuǎn)，輸出電壓Vo=0，同時(shí)放電管T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2放電；當(dāng)電容上電壓Vc=1/3Vcc，比較器C2工作，輸出電壓Vo變?yōu)楦唠娖健放電終止、又重新開始充電，周而復(fù)始，形成振蕩。其振蕩周期與充放電的時(shí)間有關(guān)。</p><p>　　由仿真結(jié)果我們知道：電路的振蕩周期T、占空系數(shù)D，僅與外接元件R1、R2和C有關(guān)，不受電源電壓變化的影響；改變R1、R2，即可改變占空系

28、數(shù)，其值可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；改變C的值，可單獨(dú)改變周期而不影響占空系數(shù)。另外，復(fù)位端4也可輸入1個(gè)控制信號(hào)。</p><p>　　1.2.3 施密特觸發(fā)器</p><p>　　其回差電壓為1/3Vcc。若在電壓控制端5外接可調(diào)電壓Vco（1.5～5V），可以改變回差電壓ΔVT,施密特觸發(fā)器可方便的地把三角波轉(zhuǎn)換成方波。</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)<

29、;/p><p><b>　　2.1 元器件</b></p><p>　　2.1.1所用元器件：　　</p><p>　　● VTH應(yīng)采用觸發(fā)電流較小的1A、400～600V小型塑封雙向晶閘管，如MAC94A4、MAC97A6型等。　● VT選用9013型等硅NPN小功率晶體管，要求β≥150?！　?VD選用IN4001～I(xiàn)N4007型等硅整流

30、二極管，VD2選用IN4148型硅開關(guān)二極管。 </p><p>　　● VS最好選用12V、1W穩(wěn)壓二極管，如UZP-12B、IN4742型等。 ● R1～R4均可用普通1/8W碳膜電阻器；R5為觸摸時(shí)安全隔離電阻，最好采用1/4W金屬膜高阻值電阻器，以確保使用者的安全?！　?C1用耐壓400～600V的聚丙烯電容器，如CBB-400V、CBB-600V型等；C2

31、、C3用耐壓16V的鋁電解電容器；C4為普通瓷介電容器?！　?M可用面積為15mm×15mm左右的鍍錫鐵皮，用環(huán)氧樹脂膠將其粘貼在86系列開關(guān)盒的塑料蓋板上，在背面引出導(dǎo)線接電阻R５?！　?EL為普通白織燈泡，功率以不超過(guò)100W為宜。</p><p><b>　　2.2控制電路：</b></p><p>　　2.1.2控制電路組成部分：</p&g

32、t;<p><b>　　● 555時(shí)基電路</b></p><p><b>　　● 電源電路</b></p><p><b>　　● 晶閘管開關(guān)電路</b></p><p><b>　　● 觸摸電路</b></p><p>　　2.2.3 各

33、電路說(shuō)明</p><p>　　① 555時(shí)基電路： 555時(shí)基電路A也接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，平時(shí)555處于穩(wěn)定態(tài)，其3腳輸出低電平，VTH截止，燈EL不亮。電路如圖1所示。</p><p>　　圖1.555時(shí)基電路</p><p>　　② 電源電路：直接220V電壓接入</p><p>　?、?晶閘管開關(guān)電路：當(dāng)有人觸摸電極片M時(shí)，經(jīng)人體泄漏的

34、50Hz工頻信號(hào)由高阻電阻器R5注入晶體管VT的基極，經(jīng)VT放大，信號(hào)的負(fù)半周足以使VT導(dǎo)通，555時(shí)基電路2腳即獲得低電平觸發(fā)信號(hào)，電路翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，3腳輸出高電平，經(jīng)R2加到VTH的控制極，使VTH開通，EL點(diǎn)亮發(fā)光。約經(jīng)t=.1R3C3，暫態(tài)結(jié)束，555時(shí)基電路翻回穩(wěn)態(tài)，3腳恢復(fù)低電平，VTH因失去觸發(fā)電流當(dāng)交流電過(guò)零時(shí)即關(guān)斷，照明燈EL熄滅。</p><p>　　晶閘管開關(guān)電路如圖2所示。</p&g

35、t;<p>　　圖2.晶閘管開關(guān)電路</p><p>　?、?觸摸電路：觸摸電路如圖3所示。</p><p><b>　　圖3.觸摸電路</b></p><p><b>　　2.3 電路原理</b></p><p>　　2.3.1電路原理說(shuō)明</p><p>　

36、　延時(shí)開關(guān)可以單獨(dú)由分立元件實(shí)現(xiàn)，在本設(shè)計(jì)中我選擇555定時(shí)器來(lái)制作多點(diǎn)控制觸摸延時(shí)開關(guān)電路，由555時(shí)基電路、電源電路、晶閘管開關(guān)電路及觸摸電路等幾部分組成。本開關(guān)觸摸電路由晶體管VT放大電路完成，用它來(lái)取代觸摸式照明燈延遲開關(guān)（1）中的二極管VT2，電路的其他部分均一樣。555時(shí)基電路A也接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，平時(shí)555處于穩(wěn)定態(tài)，其3腳輸出低電平，VTH截止，燈EL不亮。當(dāng)有人觸摸電極片M時(shí)，經(jīng)人體泄漏的50Hz工頻信號(hào)由高阻電阻器

37、R5注入晶體管VT的基極，經(jīng)VT放大，信號(hào)的負(fù)半周足以使VT導(dǎo)通，555時(shí)基電路2腳即獲得低電平觸發(fā)信號(hào)，電路翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，3腳輸出高電平，經(jīng)R2加到VTH的控制極，使VTH開通，EL點(diǎn)亮發(fā)光。約經(jīng)t=.1R3C3，暫態(tài)結(jié)束，555時(shí)基電路翻回穩(wěn)態(tài)，3腳恢復(fù)低電平，VTH因失去觸發(fā)電流當(dāng)交流電過(guò)零時(shí)即關(guān)斷，照明燈EL熄滅。</p><p>　　2.3.2 電路原理圖</p><p>　　多

38、點(diǎn)控制走廊延時(shí)開關(guān)電路原理圖如圖4所示。</p><p>　　圖4.多點(diǎn)控制走廊延時(shí)開關(guān)電路原理圖</p><p><b>　　3.1結(jié)論</b></p><p>　　這次通過(guò)走廊開關(guān)的制作，給我最大的體會(huì)是對(duì)一個(gè)程序整體的把握和控制，只有將子程序有效的結(jié)合起來(lái)，才能完成設(shè)計(jì)的目的。另外，在程序的調(diào)試過(guò)程中，我也遇到了很多意想不到的困難，在老師

39、的幫助和自己的不懈努力下，我對(duì)偉福這款仿真軟件有了更深的認(rèn)識(shí)，將困難一一克服，使程序編譯成功，仿真實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]閻石等.《數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)》第五版，北京：高等教育出版社，2006.5</p><p>　　[2]羅懷平;王可健;黃雯青;孔軍;朱鴻斌;楊國(guó)賢;奚風(fēng)俊;朱新杰;金峰. G

40、B16915.1C～4-2003《家用和類似用途電子開關(guān)、遙控開關(guān)、延時(shí)開關(guān)》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) [Z]. 國(guó)家科技成果.</p><p>　　[3]曾仲慶. 省電延時(shí)開關(guān) [J]. 電子制作, 1996.05</p><p>　　[4]丁紅星,戴麗莉. 觸摸延時(shí)開關(guān)及其改進(jìn) [J]. 連云港教育學(xué)院學(xué)報(bào), 2000.03</p><p>　　[5]薛立峰;. 手觸式延時(shí)

41、開關(guān) [J]. 電子制作, 1997.04</p><p>　　[6]http://www.lighting86.com.cn/html/news/2007/03/10/1219327494600709.htm 2007-03-10</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，增加了我們的興趣和開拓