臺燈觸摸開關(guān)電路設(shè)計與制作

1、 課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 電子技術(shù)課程設(shè)計 課 程 名 稱 大功率LED觸摸開關(guān)電路的設(shè)計 學(xué) 生 姓 名 鐘岳貴 學(xué) 號 1141203055 系 、專 業(yè) 電氣工程系、11測控技術(shù)與儀器 指 導(dǎo) 教 師 聶俊飛 2013年 12 月 6 日 邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè) 11測控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名鐘岳貴學(xué) 號1141203055題目名稱大功率LED觸摸開關(guān)電路的設(shè)計設(shè)計時間201311252013126課程名稱 電子技術(shù)課程設(shè)計課程編號121202306設(shè)計地點電工電子實驗分室408、409室一、課程設(shè)計（論文）目的通過課程設(shè)計，使學(xué)生加鞏固和加深對電子電路基本知識的理解

2、，學(xué)會查尋資料、方案設(shè)計、方案比較，以及單元電路設(shè)計計算等環(huán)節(jié)，及系統(tǒng)電路的構(gòu)成。進(jìn)一步提高學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，提高分析解決實際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實際本領(lǐng)，通過此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)。二、已知技術(shù)參數(shù)和條件用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計并制作大功率LED觸摸開關(guān)電路。1了解并掌握電路設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。 2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會使用其進(jìn)行電路設(shè)計。 3熟悉和掌握555時基電路的引腳和功能。6選擇合適的電阻、電容三極管的器件。7完成全電路理論設(shè)計、制作、調(diào)試，并畫出電路原理圖。三、 任務(wù)和要求1. 按

3、學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計論文。2. 論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計任務(wù)和要求。方案選擇與論證。方案的原理框圖，系統(tǒng)電路圖，以及運行說明；單元電路設(shè)計與計算說明；元器件選擇和電路參數(shù)計算的說明等。用protuse或其它仿真軟件對設(shè)計電路仿真調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析。收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實驗室、主要儀器設(shè)備等）胡宴如 主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2011年張克農(nóng) 主編.

4、數(shù)字電子技術(shù). 高教出版社出版.第一版.2010年彭介華 主編.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).高教出版社出版.第一版.2002年電子電工實驗指導(dǎo)書電子電工實驗室可以提供的主要儀器設(shè)備：示波器型號規(guī)格VP-5220、電子學(xué)習(xí)機型號規(guī)格WL-V、萬用表MF10；以及分立元件、或中規(guī)模集成芯片。五、進(jìn)度安排2013年11月25日-26日：收集和課程設(shè)計有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求2013年11月27日：總體方案設(shè)計，方案比較，選定方案； 2013年11月28日-12月2日：單元電路設(shè)計，參數(shù)計算，元器件選擇，電路圖；2013年12月3日-4日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn) 2013年12月5日5：整理撰寫設(shè)計論文；201

5、3年12月6日：答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 2013年11月18日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 2013年11月18日八、備注指導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）評閱表學(xué)生姓名 鐘岳貴 學(xué) 號 1141203055 系 電氣工程系 專業(yè)班級 11測控技術(shù)與儀器 題目名稱 大功率LED觸摸開關(guān)電路的設(shè)計 課程名稱 電子技術(shù)課程設(shè)計 一、學(xué)生自我總結(jié) 通過本次課程設(shè)計我受益匪淺，不僅使我進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識，通過閱讀相關(guān)專業(yè)書籍掌握了一些以前未了解的知識；同時也熟悉了很多的硬件設(shè)備，更重要的是使我在學(xué)習(xí)和掌握這些知識的同時，能夠在

6、思維上得到提高和升華，在分析問題和解決問題的能力上得到培養(yǎng)和提高。 學(xué)生簽名： 年 月 日二、指導(dǎo)教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權(quán) 重304030單項成績指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評分標(biāo)準(zhǔn)確定。 摘要 用中小規(guī)模集成芯片設(shè)計并制作大功率LED觸摸開關(guān)電路。了解并掌握電路設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。使用NE555實現(xiàn)大功率LED的亮滅。用protuse仿真軟件對設(shè)計電路仿真調(diào)試。對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分

7、析，并說明解決的措施；測試、記錄、整理與結(jié)果分析。關(guān)鍵詞：NE555;7400;proteusI 目錄摘要I一、設(shè)計目的及任務(wù)要求1 二、單元電路的設(shè)計2 2.1 555集成電路2 2.2 555集成電路管腳3 2.3電容的概述3 2.4 74LS00的概述5 2.5大功率LED的概述52.6確定元器件及元件參數(shù)7三、總體電路圖及仿真結(jié)果8 3.1 總體電路圖8 3.2 仿真結(jié)果8四、分析與心得9致謝10參考文獻(xiàn)11一、設(shè)計目的及要求1了解并掌握電路設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。 2熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片，掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會使用其進(jìn)行電路設(shè)計。 3熟悉和掌握555時基

8、電路的引腳和功能。4選擇合適的電阻、電容三極管的器件。5完成全電路理論設(shè)計、制作、調(diào)試，并畫出電路原理圖。二、單元電路的設(shè)計2.1 555集成電路 圖2.1 555集成電路內(nèi)部圖圖2.1(a)所示，這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端：閾值端(TH)可看成是置零端R，要求高電平，觸發(fā)端(TR)可看成是置位端S，要求低電平，有一個輸出端Vo，Vo可等效成觸發(fā)器的Q端，放電端(DIS)可看成是由內(nèi)部放電開關(guān)控制的一個接點，由觸發(fā)器的Q端控制：Q=1時DIS端接地，Q=0時DIS端懸空。另外還有復(fù)位端MR，控制電壓端Vc，電源端VDD和地端GND。這個特殊的觸發(fā)器有兩個特點： (1)兩個輸入端的觸發(fā)電平要求

9、一高一低，置零端R即閾值端(TH)要求高電平，而置位端s即觸發(fā)端(TR)則要求低電乎; (2)兩個輸入端的觸發(fā)電平使輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值也不同，當(dāng)V c端不接控制電壓時，對TH(R)端來講，2/3VDD是高電平1,1/3VDD是高電平1，1/3VDD是低電平0。如果在控制端(Vc)上控制電壓Vc時，這時上觸發(fā)電平就變成Vc值，下觸發(fā)電平就變成1/2Vc值，可 見改變控制端的控制電壓值就可以改變上下觸發(fā)電平值。它的功能表見圖2.1(b)所示。我們也可以把555集成電路成一個帶放電開關(guān)的R-S觸發(fā)器。555集成電路開始是作定時器應(yīng)用的，所以叫做555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控

10、制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。 2.2 555集成電路管腳555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖2.2(A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖2(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端(TR)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo)，它有0和

11、1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復(fù)位端(MR)，加上低電平時可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。 圖2.2 NE555管腳圖2.3 電容的概述一、電容器的正確選擇 (1)應(yīng)根據(jù)電路要求選擇電容器的類型。對于要求不高的低頻電路和直流電路，一般可選用紙介電容器，也可選用低頻瓷介電容器。在高頻電路中，當(dāng)電氣性能要求較高時，可選用云母電容器、高頻瓷介電容器或穿心瓷介電容器。在要求較高的中頻及低頻電路中，可選用塑料薄膜電容器。在電源濾波、去耦電

12、路中，一般可選用鋁電解電容器。對于要求可靠性高、穩(wěn)定性高的電路中，應(yīng)選用云母電容器、漆膜電容器或鉭電解電容器。對于高壓電路，應(yīng)選用高壓瓷介電容器或其他類型的高壓電容器。對于調(diào)諧電路，應(yīng)選用可變電容器及微調(diào)電容器。 (2)合理確定電容器的電容量及允許偏差。在低頻的耦合及去耦電路中，一般對電容器的電容量要求不太嚴(yán)格，只要按計算值選取稍大一些的電容量便可以了。在定時電路、振蕩回路及音調(diào)控制等電路中，對電容器的電容量要求較為嚴(yán)格，因此選取電容量的標(biāo)稱值應(yīng)盡量與計算的電容值相一致或盡量接近，應(yīng)盡量選精度高的電容器。在一些特殊的電路中，往往對電容器的電容量要求非常精確，此時應(yīng)選用允許偏差在0105范圍內(nèi)的

13、高精度電容器。 (3)選用電容器的工作電壓應(yīng)符合電路要求。一般情況下，選用電容器的額定電壓應(yīng)是實際工作電壓的1213倍。對于工作環(huán)境溫度較高或穩(wěn)定性較差的電路，選用電容器的額定電壓應(yīng)考慮降額使用，留有更大的余量才好。 若電容器所在電路中的工作電壓高于電容器的額定電壓，往往電容器極易發(fā)生擊穿現(xiàn)象，使整個電路無法正常工作。 電容器的額定電壓一般是指直流電壓，若要用于交流電路，應(yīng)根據(jù)電容器的特性及規(guī)格選用；若要用于脈動電路，則應(yīng)按交、直流分量總和不得超過電容器的額定電壓來選用。 (4)優(yōu)先選用絕緣電阻大、介質(zhì)損耗小、漏電流小的電容器。 (5)應(yīng)根據(jù)電容器工作環(huán)境選擇電容器。電容器的性能參數(shù)與使用環(huán)境

14、的條件密切相關(guān)，因此在選用電容器時應(yīng)注意：二、電容器的使用方法及注意事項 在電容器使用之前，應(yīng)對電容器的質(zhì)量進(jìn)行檢查，以防不符合要求的電容器裝入電路。 在設(shè)計元件安裝時，應(yīng)使電容器遠(yuǎn)離熱源，否則會使電容器溫度過高而過早老化。在安裝小容量電容器及高頻回路的電容器時，應(yīng)采用支架將電容器托起，以減少分布電容對電路的影響。 將電解電容器裝入電路時，一定要注意它的極性不可接反，否則會造成漏電流大幅度的上升，使電容器很快發(fā)熱而損壞。 焊接電容器的時間不易太長，因為過長時間的焊接溫度會通過電極引腳傳到電容器的內(nèi)部介質(zhì)上，從而使介質(zhì)的性能發(fā)生變化。 電解電容器經(jīng)長期儲存后需要使用時，不可直接加上額定電壓，否則

15、會有爆炸的危險。正確的使用方法是：先加較小的工作電壓，再逐漸升高電壓直到額定電壓并在此電壓下保持一個不太長的時間，然后再投入使用。2.4 74LS00的概述00為四組2輸入端與非門（正邏輯），共有54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00。如圖2.4（a）為74LS00的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，（b）為實物圖。 圖2.41（a） 圖2.41（b） 74LS00的功能表如表2.42所示。 表2.42可知其邏輯表達(dá)式：設(shè)計中之所以用到74LS00就是應(yīng)用其功能表，控制電路的輸出。2.5大功率LED的概述大功率LED作為第四代電光源，賦有“綠色照明光源”之稱，具有體積小、安全低電壓、

16、壽命長、電光轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)良特性，必將取代傳統(tǒng)的白熾燈、鹵鎢燈和熒光燈而成為21世紀(jì)的新一代光源。大功率和標(biāo)準(zhǔn)功率LED產(chǎn)品的對比1、簡化設(shè)計過程由于需要考慮極大簡化熱管理，因此相對于大功率技術(shù)所需的設(shè)計過程，標(biāo)準(zhǔn)LED陣列所需的設(shè)計過程要簡單得多。在我們的理論例子中，驅(qū)動1W LED需要350mA電流，而六個標(biāo)準(zhǔn)LED陣列僅需120mA電流。大功率技術(shù)需要使用散熱片和金屬芯PCB板，以確保避免結(jié)點溫度過高而造成的效率損失、使用壽命降低或者褪色。因為標(biāo)準(zhǔn)的LED不需要使用散熱片、金屬芯印刷電路板(MCPCB)、電容器或電阻器，所以這些LED更易于設(shè)計、測試和制造。這種簡

17、化的過程不僅為生產(chǎn)過程節(jié)約了時間和金錢，而且還可以加快產(chǎn)品的上市時間。2、節(jié)省成本大功率LED需要進(jìn)行熱管理，這極大地增加了LED的成本。在設(shè)計過程中，最昂貴的附加物就是散熱片。散熱片可以由各種金屬材料制作，這些材料既包括相對便宜的鋁，也包括導(dǎo)電性能更好但卻更昂貴的材料(如銅和銀)。這些昂貴的材料可能導(dǎo)致大功率產(chǎn)品的成本增加110美元，而標(biāo)準(zhǔn)LED器件就可以避免這種成本的增加。同樣，大功率LED也需要使用MCPCB作為另一種被動冷卻技術(shù)來控制結(jié)點溫度。因為MCPCB的材料具有更好的導(dǎo)熱性，所以相比于標(biāo)準(zhǔn)LED使用的更便宜的FR4 PCB，這些電路板的散熱效率更高。然而，其成本卻可能高達(dá)FR4

18、PCB成本的5倍。使用更便宜的FR4 PCB，根除對昂貴散熱片的需求，以及簡化設(shè)計的考慮事項，可以節(jié)約高達(dá)60%的成本。3、節(jié)省空間當(dāng)設(shè)備的內(nèi)部空間限制非常大時，標(biāo)準(zhǔn)LED通常是最佳的選擇。如上所述，大功率LED需要額外使用散熱片以及總體來說較占空間的冷卻技術(shù)。其首要任務(wù)是創(chuàng)造更多的表面積，以通過對流和輻射冷卻。表面積較大可以更有效地幫助減少熱量，但是同時也增加了大功率LED的體積。這對于較小空間和較小產(chǎn)品而言，增加了設(shè)計障礙。標(biāo)準(zhǔn)LED陣列通常不需要占用空間的驅(qū)動器、電容器和電阻器(這些均為大功率LED所需)，從而節(jié)省了高達(dá)50%的空間。針對有限空間的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)LED陣列可以提供與大功率LED相等的亮度，而同時又能極大地節(jié)省空間。2.6 確定元器件及元件參數(shù)表2.6元器件及元件參數(shù)符號名稱規(guī)格C1電容器0.1F瓷片C2電容器0.1F瓷片VD1發(fā)