台灯触摸开关电路设计与制作设计任务书.doc

电子技术课程设计任务书设计题目： 台灯触摸开关电路设计与制作 学 院： 机电学院 系 别： 机械系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 学 号: 起迄日期: 2011年07月5日2011年07月9日 指导教师: 电子技术课程设计任务书1.课程论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：电子课程设计是为了使学生进一步掌握所学的理论知识，提高学生的动手能力。通过整个教学环节，要求学生达到下列要求：1进一步掌握模拟电路和数字电路课程所学的理论知识。2了解并掌握电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 3熟悉几种常用集成数字芯片，掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 4熟悉和掌握555时基电路的引脚和功能。5掌握三极管在数字电路和模拟电路中的应用和区别。 6选择合适的电阻、电容三极管的器件。7完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图。8培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。9培养爱护公物的良好习惯。2.对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：1. 利用555时基电路实现电路的功能。2选择合适的电阻、电容三极管的器件。3利用触摸方式控制电路的导通与闭合，实现电灯的亮与灭；4利用继电器控制负载工作；5完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图。3.课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容1第一天熟悉题目，根据设计要求选择设计方案2第二天电路中单元电路的选择设计3第三天焊接电路板4第四天焊接电路板、电路调试5第五天电路调试、上交设计报告和电子制作成品课程论文(设计)指导教师评阅表毕业论文（设计）题目 台灯触摸开关电路设计与制作 学生姓名 翁正洋 学院 机电学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 B0902 学号 0612090227 指导教师评语：指导教师评阅成绩： 评阅人（签字）： 年 月 日 一、 设计目的21.1 了解555时基电路的功能21.2 了解集成电路NE555作为R-S触发器的使用方法21.3 了解继电器在电路中的作用2二、设计任务32.1 利用触摸方式控制电路的导通与闭合，实现电灯的亮与灭32.2 利用继电器控制负载工作3三、设计要求33.1 利用与非门来实现电路的功能33.2 选择合适的电阻、电容三极管的器件33.3 完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图33.4 撰写设计报告（包括调试总结报告）33.5 上交制作产品一件3四、总体方案的设计与选择34.1 芯片选择34.2 电路原理3五、单元电路的设计45.1 555集成电路45.1.1 555集成电路概述45.1.2 555集成电路管脚55.1.3 555集成电路触发器功能65.2 继电器65.2.1 继电器概述65.2.2 继电器工作原理75.3 电容的概述7六、总体电路图9七、确定元器件及元件参数9八、电路组装调试过程中遇到的问题及解决办法10九、分析与心得10十、参考文献11一、 设计目的1.1 了解555时基电路的功能；1.2 了解集成电路NE555作为R-S触发器的使用方法；1.3 了解继电器在电路中的作用。二、设计任务设计一个触摸开关：2.1 利用触摸方式控制电路的导通与闭合，实现电灯的亮与灭；2.2 利用继电器控制负载工作。三、设计要求3.1 利用与非门来实现电路的功能；3.2 选择合适的电阻、电容三极管的器件；3.3 完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图；3.4 撰写设计报告（包括调试总结报告）；3.5 上交制作产品一件。四、总体方案的设计与选择4.1 芯片选择 本电路是一个由555时基电路组成的触摸式电子开关电路，它可用在家用电器的开关控制中，电路采用低压直流供电，工作灵敏可靠。4.2 电路原理电路中，VD1将NE555的2脚钳位于高电平，VD2将6脚位于低电平。当用手触摸S端子时，通过电容C1会使原来处于高电平的2脚跳变为低电平，R-S触发器发生翻转而置位，NE555的3脚输出高电平，继电器吸合，接通被控电路的工作电源（比如：K若控制灯，则灯路接通，燃亮。以此类推）。当用手触摸R端子时，通过电容C2会使原来处于低电平的6脚跳变为高电平，R-S触发器又被触发翻转而置位，输出端3脚变为低电平，继电器K断电释放，断开被控电路的电源。五、单元电路的设计5.1 555集成电路5.1.1 555集成电路概述 图5.1.1 555集成电路内部图 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。 5.1.2 555集成电路管脚 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。 图5.1.2 (A)(B) 555集成电路管脚5.1.3 555集成电路触发器功能我们也可以把555集成电路成一个带放电开关的R-S触发器，如图3(a)所示，这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端(TH)可看成是置零端R，要求高电平，触发端(TR)可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端(DIS)可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。另外还有复位端MR，控制电压端Vc，电源端VDD和地端GND。这个特殊的触发器有两个特点： (1)两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值端(TH)要求高电平，而置位端s即触发端(TR)则要求低电乎; (2)两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当V c端不接控制电压时，对TH(R)端来讲，2/3VDD是高电平1,1/3VDD是高电平1，1/3VDD是低电平0。如果在控制端(Vc)上控制电压Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2Vc值，可 见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平值。它的功能表见图3(b)所示。5.2 继电器5.2.1 继电器概述 图4 继电器实物图继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 5.2.2 继电器工作原理电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，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。当线圈断电后，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）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。5.3 电容的概述利用数字万用表也可观察电容器的充电过程，这实际上是以离散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒，则在观察电容器的充电过程中，每秒钟即可看到n个彼此独立且依次增大的读数。根据数字万用表的这一显示特点，可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。下面介绍的是使用数字万用表电阻档检测电容器的方法，对于未设置电容档的仪表很有实用价值。此方法适用于测量0.1F几千微法的大容量电容器。将数字万用表拨至合适的电阻档，红表笔和黑表笔分别接触被测电容器Cx的两极，这时显示值将从“000”开始逐渐增加，直至显示溢出符号“1”。若始终显示“000”，说明电容器内部短路；若始终显示溢出，则可能时电容器内部极间开路，也可能时所选择的电阻档不合适。检查电解电容器时需要注意，红表笔（带正电）接电容器正极，黑表笔接电容器负极。六、总体电路图 图6 总体电路图七、确定元器件及元件参数表1 元器件及元件参数符号名称规格C1电容器0.1FC2电容器0.1FC3电容器0.01FC4电容器10FC5电容器470FVD1二极管1N4148VD2二极管1N4148VD3二极管1N4148K直流小型继电器56VSA电源开关1个八、电路组装调试过程中遇到的问题及解决办法元器件安装时采用电烙铁手工焊接方法将元件按电路图焊接，安装时应注意：本设计中的照明电路，整流电路，指示灯，延时电路以及触发电路中的元件都应合理布局。避免焊接时交叉短路以及确保电路板美观程度。焊接时不要直接焊接芯片，注意锡的用量、确保焊点光滑整洁，节约资源以及焊接时间不要太长，以免烧坏元器件。在电路组装过程中，遇到的最大问题是，当时设计时考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多特长线，不但影响布线速度，而且也给后来的调试带来不必要的麻烦。其次是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，下了不少的功夫。九、分析与心得这次的数字电子课程设计，给了我一次温习书本的机会，对加深理解书本上的理论知识有了很大的帮助。整个课程设计需要我们独立自主设计电路，焊接电路，找出问题，解决问题，让我们在实践中合理运用理论知识，用理论联系实际的思路思考问题，提高了独立的思考问题和解决问题的能力。并且掌握与巩固了一些电工最基本的技能要求，还了解元器件的工作原理与工作坏境，熟悉他们的内部结构，对以后更好地掌握电子知识打下良好的基础。通过这次课程设计，使我: 1.进一步掌握数字电路课程所学的理论知识；2了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题；3.熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其