多點(diǎn)控制走廊觸摸延時開關(guān)電路設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 多點(diǎn)控制走廊觸摸延時 開關(guān)電路設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 電子與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 定稿日期：2010 年 月 多點(diǎn)控制走廊觸摸延時開關(guān)電路設(shè)計(jì)摘要當(dāng)今社會人們更加注重節(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自熄開關(guān)，使公共照明基本實(shí)現(xiàn)了“人來燈亮、人離燈熄”的自動控制，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

2、電，照明燈的實(shí)際使用壽命也明顯延長。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)用價值的電子式室內(nèi)照明開關(guān)市場潛力可能更大。基于 555 定時器的延時開關(guān)設(shè)計(jì)可以很方便的解決多點(diǎn)控制走廊觸摸延時開關(guān)電路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：觸摸式電路，555 定時器，晶體管Multipoint control delay switch circuit design corridor touchABSTRACTNowadays people pay more attention to energy conservation and environmental protec

3、tion, lighting in this field is changing from the traditional incandescent lamps and lanterns, LED lighting, lighting 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 elect

4、ric type delay from extinguish switch, make public illume basically achieved people who came from the light, the light of the automatic control, can significantly improve the building of public lighting effect, still can greatly saves the electricity, floodlight lighting in public life also signific

5、antly prolongs the actual use. The switch is welcomed and promotion. Compared with the public lighting switch, indoor use electronic switch technology. Development is the practical value of the electronic indoor lighting switch may be greater market potential. Based on the design of the delay switch

6、 555 timing can be easily solve multipoint control delay switch circuit touch corridor design.Key Words: Feeling circuit, 555 timer, transistor目錄目錄摘要.2ABSTRACT.3目錄.4第一章 緒論.51.1 延時開關(guān).51.1.1 延時開關(guān)的發(fā)展概述延時開關(guān)的發(fā)展概述.51.1.2 延時開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域延時開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域.61.1.3 延時開關(guān)的發(fā)展趨勢延時開關(guān)的發(fā)展趨勢.71.2 555 定時器的應(yīng)用.7第二章 硬件電路設(shè)計(jì).92.1 元器件元器件.

7、92.2 控制電路：控制電路：.92.3 電路原理電路原理.113.1 結(jié)論.12參考文獻(xiàn).13致謝致謝.14第一章第一章 緒論緒論 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自熄開關(guān)，使公共照明基本實(shí)現(xiàn)了“人來燈亮、人離燈熄”的自動控制，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。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)用價值的電子式室內(nèi)照明開關(guān)市場潛力可能更大。1.11.1 延時開關(guān)延時開關(guān)1.1.1 延時開關(guān)的發(fā)展概述觸摸

8、延時開關(guān)是一種節(jié)能的開關(guān)控制器，就開關(guān)種類來說主要有以下幾種： 輕觸延時開關(guān)：使用時只需輕觸一下按鈕,開關(guān)即導(dǎo)通工作,然后延時一段時間后自動關(guān)閉；高亮發(fā)光指示,便于夜間使用；無觸點(diǎn)電子開關(guān),接通負(fù)載的瞬間無沖擊電壓，延長負(fù)載使用壽命。 聲光控延時開關(guān)：使用時只需發(fā)出聲響,開關(guān)即導(dǎo)通工作,延時一分鐘后自動關(guān)閉；自動測光,光線強(qiáng)時不感應(yīng)(也可調(diào)節(jié))；無觸點(diǎn)電子開關(guān),接通負(fù)載的瞬間無沖擊電壓，延長負(fù)載使用壽命。 紅外線感應(yīng)開關(guān)：全自動感應(yīng)：人到燈亮，人離燈熄；無觸點(diǎn)電子開關(guān)：接通負(fù)載的瞬間無沖擊電壓，延長負(fù)載使用壽命；自動測光：應(yīng)用光敏控制，光線強(qiáng)時不感應(yīng)(也可調(diào)節(jié))；隨機(jī)延時:開關(guān)接通后，人不離開

9、感應(yīng)范圍且在活動，負(fù)載能持續(xù)工作；基于紅外線技術(shù)的自動控制產(chǎn)品,當(dāng)有人進(jìn)入開關(guān)感應(yīng)范圍時,專用傳感器探測到人體紅外光譜的變化,開關(guān)自動接通負(fù)載.人不離開且在活動,開關(guān)持續(xù)導(dǎo)通; 人離開后,開關(guān)延時自動關(guān)閉負(fù)載.人到燈亮,人離燈熄,親切方便,安全節(jié)能。 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)于各種場所。產(chǎn)品特點(diǎn)：具有便宜，耐用，壽命長，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。輕觸延時開關(guān)和聲光控制延時開關(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，還具有延時功能，在一段時間內(nèi)無人觸摸的情況下燈會自動熄滅，這樣可以起到節(jié)能的作用，

10、所以在樓梯和走廊處用的比較多；聲光延時開關(guān)現(xiàn)在也比較普遍，而且使燈光的控制更加方便，不用動手就可以控制燈光的照明，它通過采集一定分貝的聲音或一定亮度的光照信號，再轉(zhuǎn)變成電信號來達(dá)到控制的目的。1.1.2 延時開關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，公共場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，價格也偏高，比較適合在一些管理完善的場所如賓館、大飯店樓道及居家庭走廊應(yīng)用，在普通住宅樓、辦公樓道等場所的照明控制考慮到價格、管理及安裝方便等因素，根據(jù)我國國情，可以預(yù)

11、計(jì)在相當(dāng)一段時期內(nèi)，聲光控延時開關(guān)將是首選的主流產(chǎn)品。但在家庭走廊、賓館等場所，聲光控延時開關(guān)并不是很適用。延時開關(guān)設(shè)計(jì)最主要的是延時元件，如 CMOS 與非門組成的觸摸式延時開關(guān)電路非常簡單，只需要通過幾個簡單的 CMOS 延時分立元器件就可組成觸摸式延時開關(guān)電路，還有一種用利用電容充放電的延時來實(shí)現(xiàn)觸摸式延時開關(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)到延時之目的,可變電阻用于調(diào)整延時時間。目前基本上是用集成芯片來設(shè)計(jì)延時

12、開關(guān)電路，CD4017 是 5 位 Johnson 計(jì)數(shù)器，具有 10 個譯碼輸出端，CP、CR、INH 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。CD4069 六反相器 NSC/HIT/TI。CD4011 四 2輸入端與非門 HIT/TI 等 CD40 系列的芯片加上芯片外圍的與非門電路可以用來設(shè)計(jì)延時開關(guān)電路。最常用的是用 555 定時器芯片來設(shè)計(jì)延時開關(guān)，555 定時器是一種數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，因而廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。555

13、 定時器產(chǎn)品有 TTL 型和 CMOS 型兩類。TTL 型產(chǎn)品型號的最后三位都是 555，CMOS 型產(chǎn)品的最后四位都是7555，它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。觸摸式照明燈延遲開關(guān)電路由 555 時基電路、電源電路、晶閘管開關(guān)電路及觸摸電路等幾部分組成。1.1.3 延時開關(guān)的發(fā)展趨勢延時開關(guān)的發(fā)展方向主要是向智能延時開關(guān)方向發(fā)展。現(xiàn)在的延時開關(guān)大多數(shù)是不能控制開關(guān)延時時間的長短，沒有自動識別功能。智能化的延時開關(guān)應(yīng)向以下幾個方面發(fā)展： 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。 電子啟動，無觸點(diǎn)火花，更安全耐用，精心呵護(hù)燈具。 自動識別功能，停電再來電自動關(guān)燈，避免浪費(fèi)電

14、能。 單火設(shè)計(jì)，新裝和換裝一樣方便。 多款外觀風(fēng)格和面板顏色，給用戶更人性化的選擇。 適用所有主流燈具的控制，無需添加外圍線路。 延時功能設(shè)計(jì)，再也不怕關(guān)燈摸黑。 設(shè)有多檔位延時功能，更顯人性化生活。1.21.2 555555 定時器的應(yīng)用定時器的應(yīng)用 555 集成定時器是模擬功能和數(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。 它是由上、下兩個電壓比較器、三個 5k 電阻、一個 RS 觸發(fā)器、一個放電三極管 T 以及功率輸出級組成。比較器 C1 的反相輸入端 5 接到由三個 5 k 電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的

15、 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，用來啟動電路。兩個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，輸出 3 為低電平?？刂齐妷憾?5 是比較器 C1 的基準(zhǔn)電壓端，通過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。不用時可將它與地之間接一個O01F 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) 100200mA，能直接驅(qū)動小型電機(jī)、繼電器和低阻抗

16、揚(yáng)聲器。1.2.1 單穩(wěn)態(tài)電路 單穩(wěn)態(tài)電路的組成和波形下圖所示。當(dāng)電源接通后，Vcc 通過電阻 R 向電容 C 充電，待電容上電壓 Vc 上升到 2/3Vcc 時，RS 觸發(fā)器置 0，即輸出 Vo 為低電平，同時電容 C 通過三極管 T 放電。當(dāng)觸發(fā)端 2 的外接輸入信號電壓Vi1/3Vcc 時，RS 觸發(fā)器置 1,即輸出 Vo 為高電平，同時，三極管 T 截止。電源 Vcc 再次通過 R 向 C 充電。輸出電壓維持高電平的時間取決于 RC 的充電時間，當(dāng) t=tW 時，電容上的充電電壓為； ，所以輸出電壓的脈寬tW=RCln31.1RC。一般 R 取 1k10M，C1000pF。 值得注意的

17、是：t 的重復(fù)周期必須大于 tW，才能保證放一個正倒置脈沖起作用。由上式可知，單穩(wěn)態(tài)電路的暫態(tài)時間與 VCC 無關(guān)。因此用 555 定時器組成的單穩(wěn)電路可以作為精密定時器。1.2.2 多諧振蕩器 多諧振蕩器的電路圖和波形圖如下圖所示。電源接通后，Vcc 通過電阻R1、R2 向電容 C 充電。當(dāng)電容上電 vC=2/3Vcc 時，閥值輸入端 6 受到觸發(fā)，比較器 C1 翻轉(zhuǎn)，輸出電壓 Vo=0，同時放電管 T 導(dǎo)通，電容 C 通過 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?。C 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間

18、有關(guān)。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 個控制信號。1.2.3 施密特觸發(fā)器 其回差電壓為 1/3Vcc。若在電壓控制端 5 外接可調(diào)電壓 Vco（1.55V） ，可以改變回差電壓 VT,施密特觸發(fā)器可方便的地把三角波轉(zhuǎn)換成方波。第二章第二章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)2.12.1 元器件元器件2.1.1 所用元器件： VTH 應(yīng)采用觸發(fā)電流較小的 1A、400600V 小型塑

19、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 150。 VD 選用 IN4001IN4007 型等硅整流二極管，VD2 選用 IN4148 型硅開關(guān)二極管。 VS 最好選用 12V、1W 穩(wěn)壓二極管，如 UZP-12B、IN4742 型等。 R1R4 均可用普通 1/8W 碳膜電阻器；R5 為觸摸時安全隔離電阻，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 400600V 的聚丙烯電容器，如 CBB-400V、CBB-600V 型等；C2、C3 用耐壓 16V 的鋁電解電容器；C4 為普通瓷介電容

20、器。 M 可用面積為 15mm15mm 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 R。 EL 為普通白織燈泡，功率以不超過 100W 為宜。2.22.2 控制電路：控制電路：2.1.2 控制電路組成部分： 555 時基電路 電源電路 晶閘管開關(guān)電路 觸摸電路2.2.3 各電路說明 555 時基電路： 555 時基電路 A 也接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，平時 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。圖 1.555 時基電路 電源電路：直接 220V 電壓接入 晶閘管開關(guān)電路：當(dāng)有人觸摸電極片 M 時，經(jīng)人

21、體泄漏的 50Hz 工頻信號由高阻電阻器 R5 注入晶體管 VT 的基極，經(jīng) VT 放大，信號的負(fù)半周足以使 VT 導(dǎo)通，555 時基電路 2 腳即獲得低電平觸發(fā)信號，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)交流電過零時即關(guān)斷，照明燈 EL 熄滅。 晶閘管開關(guān)電路如圖 2 所示。圖 2.晶閘管開關(guān)電路 觸摸電路：觸摸電路如圖 3 所示。圖 3.觸摸電路2.32.3 電路原理電路原理2.3.1 電路原理說明延時開關(guān)可以單獨(dú)由分立元件實(shí)

22、現(xiàn)，在本設(shè)計(jì)中我選擇 555 定時器來制作多點(diǎn)控制觸摸延時開關(guān)電路，由 555 時基電路、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時基電路 A 也接成單穩(wěn)態(tài)工作模式，平時 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，經(jīng)人體泄漏的 50Hz 工頻信號由高阻電阻器 R5 注入晶體管 VT 的基極，經(jīng) VT 放大，信號的負(fù)半周足以使 VT導(dǎo)通，555 時基電路 2 腳即獲得低電平觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，3 腳

23、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)交流電過零時即關(guān)斷，照明燈 EL 熄滅。2.3.2 電路原理圖 多點(diǎn)控制走廊延時開關(guān)電路原理圖如圖 4 所示。圖 4.多點(diǎn)控制走廊延時開關(guān)電路原理圖3.13.1 結(jié)論結(jié)論 這次通過走廊開關(guān)的制作，給我最大的體會是對一個程序整體的把握和控制，只有將子程序有效的結(jié)合起來，才能完成設(shè)計(jì)的目的。另外，在程序的調(diào)試過程中，我也遇到了很多意想不到的困難，在老師的幫助和自己的不懈努力下，我對偉福這款仿真軟件有了更深的認(rèn)識，將困難一一克服，使程序編譯成功，仿真實(shí)現(xiàn)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)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，2006.52羅懷平;王可健;黃雯青;孔軍;朱鴻斌;楊國賢;奚風(fēng)俊;朱新杰;金峰. GB16915.1C4-2003家用和類似用途電子開關(guān)、遙控開關(guān)、延時開關(guān)系列國家標(biāo)準(zhǔn) Z. 國家科技成果.3曾仲慶. 省電延時開關(guān) J. 電子制作, 1996.054丁紅星,戴麗莉. 觸摸延時開關(guān)及