本科毕业设计论文--楼道触摸延时开关.doc

电子技术课程设计 楼道触摸延时开关目 录设计任务与要求2总体框图3器件选择3功能模块8总体设计电路图11总结语12参考文献 13摘 要摘要 楼道触摸延时开关的电路很多，通过各种不同手段得到相同结果，而且有专门的可编程彩灯集成电路。绝大多数的楼道触摸延时开关电路都是用数字电路来实现的，例如，用集成电路实现的楼道触摸延时开关主要用555定时器，等集成。本次设计的楼道触摸延时开关就是用555记时器和继电器来实现，其特点是利用单稳态电路中RC的值控制延时开关闭合时间。一、 设计任务与要求1、设计一个楼道触摸延时开关，要求如下： （1）、设计一个楼道触摸延时开关，其功能是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）、开关的延时时间约为1分钟左右。2、要求完成的任务： （1）、计算参数，安装、调试电路。 （2）、画出总的电路图，写出设计总结报告。二、总体框图电路设计基本原理单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。电源电路触发电路计时电路负载三、器件选择1、555定时器555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现本设计所需的单稳态触发器。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。图三是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5K电阻的分压器而构成。它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 图一 图二555定时器逻辑符号 555定时器管脚图图三555定时器内部原理图在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表一示。清零端高触发端TH低触发端Qn+1放电管T功能00导通直接清零10导通置011截止置11Qn不变保持表一555定时器逻辑功能表2、继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是一种“自动开关”。在设计中起着转换电路的作用。图四继电器逻辑符号继电器主要产品技术参数 （1）、额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 （2）、直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万用表测量。 （3）、吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 （4）、释放电流 是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 （5）、触点切换电压和电流 是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 四、功能模块1、计时电路、 555定时器构成单稳态电路的四种基本接法图(a)所示电路是典型的单稳模式电路。当外加脉冲经C1、R1微分电路加至555的2脚时，负向脉冲(<1/3VDD)使555置位，3脚输出暂稳脉冲宽度td=11RC。 图(b)与图(a)类同，但它有两个输出端。C通过R至555内部灌电流放电，恢复时间比图(a)要长。 图(c)电路的2、6脚接法与图(a)、(b)不同，外加触发应为正向脉冲，幅值应大于号VDD，暂稳脉冲为负向，其宽度td=11RC，可同时输出两路。 图(d)与图(c)类同，但由于在充电回路中加进了导向二极管D，加快了充电速率，使工作频率大大提高。该电路可同时输出两路。 本设计中采用第一种接法。（a）单稳态电路 （b）工作波形接通电源后，未加负脉冲，而C充电，上升，当时，电路输出为低电平，放电管T导通，C快速放电，使 = 0。这样，在加负脉冲前，为低电平，= 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻负跳变（端电平小于），而 = 0（TH端电平小于），所以输出翻为高电平，T截止，C充电。按指数规律上升。t = t1时，负脉冲消失。t = t2时上升到（此时TH端电平大于，端电平大于），又自动翻为低电平。在这段时间电路处于暂稳态。t > t2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维持时间为Tw=lnRC=1.1RC,仅与电路本身的参数R、C有关。在总体电路电阻、电容的取值下，由公式可得Tw=1.1×1×106×56×10-6 =61.6 s符合设计要求。2、由继电器构成的转换电路 继电器是一种当输入量（本设计中输入量为电压）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=m,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。 本设计中应用继电器的输入输出特性来控制负载，达到定时关灯的目的。3、触发电路 在本设计要求中，触发电路应使用压力传感器实现，但由于仿真条件限制，故采用Vcc电源模拟压力传感器产生的信号。结果与采用压力传感器相仿。五、总体设计电路实验结果：在Vcc模拟压力传感器产生的信号后，555定时器产生高电平，继电器闭合，灯泡开始发光，60秒后，555输出低电平，继电器断开，灯泡自动熄灭。- 12 -