1、- 1 -机电一体化技术专业综合课程设计触控延时开关设计姓 名： 班 级： 指导教师： 日 期： 机电工程系- 2 -引言目前的家用电器，如电视机、VCD、DVD、功放机等一般都配备了遥控器及智能化控制技术，给人们的适用带来了极大的方便。随之而来的家用小电器如电灯的控制也在自动化、智能化操作方面发展，只有这样才能满足现代话信息社会的要求。在幅员广阔的农村，夜晚熄灯后到处一边漆黑，起夜开灯犹如瞎子乱摸，很不方便。如果把千家万户都适用的照明灯开关作成触摸延时开关，一定会受到社会的欢迎。目录第一章、设计任务与要求21.1 要求完成的任务21.2 设计一个楼道触摸延时开关，要求如下2第二章、整体设计方
2、案22.1 电路设计基本原理22.2 总体框图2第三章、器件选择3- 3 -3.1 555 定时器33.2 继电器5第四章 触摸延时电路的设计64.1 设计原理64.2 触控延时开关电路原理图74.3 工作原理8后记8参考文献8第一章、设计任务与要求1.1 要求完成的任务：- 4 -（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。1.2 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。第二章、整体设计方案2.1 电路设计基本原理单
3、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。2.2 总体框图为完成设计要求，设计电路应由如下几个部分组成：（1） 、完成由 NE555 定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时。（2） 、由继电器组成的控制电路通过继电器的通、断来实现对白炽灯的控制。设计原理图如下：电源电路触发电路 计时电路 负载- 5 -第三章、器件选择3.1 555 定时器555 定 时 器 是 一
4、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
5、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、A 2，一个 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TL6 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DRDR论 、 TH 处于何电平，时基电路输出为“0” ，该端不用时
6、应接高电平。5 脚：V C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。- 6 -图一 图二 555 定时器逻辑符号 555 定时器管脚图 4762518 3VCDUGCONOUTRSTDITHRI 12438765GND VcDISCHTRECONRESTOUTRI1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 22-Jun-2005 Sheet of File: E:书书书书书书
7、书书书书书书书书.ddbDrawn By:5K5K5K+-TQ& Q+- AASRV1V21DQVTHTLV RCCVSS128 456 3712CD图三 555 定时器内部原理图- 7 -在 1 脚接地，5 脚未外接电压，两个比较器 A1、A 2基准电压分别为的情况下，555 时基电路的功能表如表一示。CV3,2清零端 DR高触发端 TH 低触发端 TLQn+1 放电管 T 功能0 0 导通 直接清零1 CV32C310 导通 置 01 1 截止 置 11 C32C3Qn 不变 保持表一555 定时器逻辑功能表3.2 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
8、（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+- 8 -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
9、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。 第四章 触摸延时电路的设计4.1 设计原理触摸延时电路是基于时基芯片 NE555构成的电路，主要用于开关闭合后控制电路在一段时间后自动断开达到延时的目的。电路原理：触摸延时开关电路主要由时基芯片NE555组成的定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸端无感应电压，电容 通过555第7脚放电完1C毕，第3脚输出为低电平，继电
10、器KS释放，电灯不亮。当需要开灯时，用手触碰一下触摸端，触发信号电压由 加至555的触发2端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚- 9 -内部截止，电源便通过 给 充电，这就是定时的开始。1RC当电容 上电压上升至电源电压的2/3时，555第7 脚导通使 放电，使第1 1C3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。定时长短由 、 决定：1RC=1.1 1T1CR根据设计需要延时一分钟 =60s，设 =100F ，则= = 550K1R.0.6S4.2 触控延时开关电路原理图图五- 10 -触控延时开关电路原理图4.3 工作原理工作原理
11、：当NE555三脚输出高电平时，继电器的线圈中会流过一定的电流，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，电灯亮。当NE555三脚输出低电平时，继电器中线圈断电，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）释放，此时电灯熄灭。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。控制电路参数要求：继电器由NE555三脚输出电压决定，由于NE55的供电电源是5V，所以3脚输出电压略等与5V 。可以选用额定电压5V的继电器，二极管选用普通二极管。后记通过本次对楼道触摸延时开关的设计，使我从中学习到了许多的新知识，对触摸延时开关的认识又提升到了一个新的阶段，对于楼道触摸延时开关的设计，我们应该抓住其本质，主要包括直流稳压电源经过整流、滤波、稳压为NE555提供工作电压；完成由NE555定时器组成的单稳态电路实现对触摸开关的延时；由继电器组成的控制电路通过继电器的通、断来实现对白炽灯的控制。参考文献1阎石.数字电子技术基础（第五版）R.高等教育出版社2梅开乡，梅军进,电子电路设计与制作R.北京理工大学出版社3闵锐，徐勇，孙峥.电子线路基础R.西安电子科技大学出版社4刘国林.电工学R.人民邮电出版社5林育兹.电工电子学R.电子工业出版社
