觸摸開(kāi)關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、觸摸開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第3頁(yè)共29頁(yè)摘要市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)開(kāi)關(guān)的需求越來(lái)越高，開(kāi)關(guān)的種類(lèi)也因此越來(lái)越齊全。聲控開(kāi)關(guān)、機(jī)械開(kāi)關(guān)、光控開(kāi)關(guān)等產(chǎn)品逐步進(jìn)入生活中。觸摸開(kāi)關(guān)是一種新型的電子 節(jié)能開(kāi)關(guān)，可廣泛應(yīng)用于多層住宅和辦公室外的走廊、門(mén)廳、樓梯間、電梯間、過(guò)道 等公共場(chǎng)所，也可以在家庭安裝。本次設(shè)計(jì)利用模擬電路和數(shù)字電路，以直流穩(wěn)壓電 源電路、NE555單穩(wěn)態(tài)電路、JK觸發(fā)器電路和繼電器控制電路為核心設(shè)計(jì)觸摸開(kāi)關(guān)。 需要開(kāi)關(guān)燈時(shí)，手指觸摸開(kāi)關(guān)感應(yīng)區(qū)，電燈自動(dòng)點(diǎn)亮，輸出一毫秒脈沖，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn), 電燈自動(dòng)亮和滅。該操作簡(jiǎn)單，使用節(jié)能，又沒(méi)有聲控開(kāi)關(guān)有聲音就亮的弊端。

2、本設(shè) 計(jì)中電路部分主要由NE555定時(shí)器，直流穩(wěn)壓電路和繼電器控制電路組成。具備以下 功能特點(diǎn)：節(jié)約電能，無(wú)污染，安全可靠。關(guān)鍵詞：觸摸；脈沖；感應(yīng)ABSTRACTThe developme nt of market economy, people to switch the dema nd is higher and higher, the types and therefore less switch is complete. Son ic switch, mecha ni cal switch, optical switch etc. Product has gradually take

3、 n into life.Touch switch is a new type of electronic energy saving switch, can be widely used in multi-storey reside ntial and office corridors outside, vestibular, stair, elevator, corridor in public places, also can be in home in stallatio n. This desig n using an alog and digital circuit, in ord

4、er to direct current voltage-stabilized source circuit, NE555 single state circuit, JK flip-flop circuit delay touch switch and relay con trol circuit is desig ned.Need to be ope n to turn off the lights, fin ger touch switch in duct ion area, the light automatic light up, a millisec ond pulse outpu

5、t, the trigger, the lights on and off automatically.The operati on is simple, the use of en ergy sav ing, and no voice con trol switch the disadva ntages of a voice to shin e.Ma inly by NE555 timer, dc voltage regulator circuit and relay con trol circuit.Has the followi ng fun cti ons: managing elec

6、tric en ergy, no polluti on, safe and reliable.Keywords: touch; pulse; in ducti on桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第4頁(yè)共29頁(yè)目 錄引言51 設(shè)計(jì)思路與方框 61.1設(shè)計(jì)思路61.2方案設(shè)計(jì)62 系統(tǒng)組成與工作原理 72.1系統(tǒng)組成的總原理圖 72.2系統(tǒng)的工作原理73 元件選擇84單元電路設(shè)計(jì)94.1 電源電路94.1.1 整流電路94.1.2 濾波電路114.1.3 穩(wěn)壓電路124.2指示燈134.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路 134.4 74LS112 觸發(fā)器電路 144.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路145 PCB板電

7、路制作156 仿真測(cè)試177 產(chǎn)品制作安裝與調(diào)試 207.1產(chǎn)品制作設(shè)計(jì)207.1.1 元件布局規(guī)則 207.1.2 元件布線(xiàn)規(guī)則 217.2元器件檢測(cè)217.3原件安裝與硬件調(diào)試 237.3.1 原件安裝237.3.2 硬件調(diào)試238 總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27附錄28附一 PCB 圖28桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第5頁(yè)共29頁(yè)引言照明開(kāi)關(guān)電子化進(jìn)程是從公共照明的節(jié)電控制開(kāi)始。 適宜于門(mén)廳、樓梯和樓道中使用 的觸摸式、感應(yīng)式、紅外線(xiàn)式和聲光控式延時(shí)自熄開(kāi)關(guān)，使公共照明基本實(shí)現(xiàn)了“人來(lái)燈 亮、人離燈熄”的自動(dòng)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

8、燈的實(shí)際使用壽命也明顯延長(zhǎng)。 這類(lèi)開(kāi)關(guān)是受到歡迎和推廣的。 與公共照明開(kāi) 關(guān)相比，室內(nèi)用電子式開(kāi)關(guān)的技術(shù)難度較大。 研制確有實(shí)用價(jià)值的電子式室內(nèi)照明開(kāi)關(guān)市 場(chǎng)潛力可能更大。觸摸開(kāi)關(guān)是一種節(jié)能的開(kāi)關(guān)控制器。輕觸開(kāi)關(guān)比較適合樓梯走廊和室內(nèi)等處的燈光照 明控制開(kāi)關(guān)，輕觸開(kāi)關(guān)只需輕觸以下開(kāi)關(guān)就可控制燈的關(guān)和開(kāi)，這樣可以起到節(jié)能的作用， 所以在樓梯和走廊處用的比較多；觸摸開(kāi)關(guān)現(xiàn)在也比較普遍，而且使燈光的控制更加方便， 觸摸開(kāi)關(guān)的發(fā)展方向主要是向智能化方向發(fā)展。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第6頁(yè)共29頁(yè)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第7頁(yè)共29頁(yè)1設(shè)計(jì)思路與方框1.1設(shè)計(jì)思路隨著社會(huì)

9、的進(jìn)步，人類(lèi)生活水平的不斷提高，各種電子開(kāi)關(guān)出現(xiàn)，為了設(shè)計(jì)一款 方便使用，簡(jiǎn)單可靠的的單鍵觸摸開(kāi)關(guān)，我特意選擇了觸摸開(kāi)關(guān)作為我的課程設(shè)計(jì)課 題。觸摸開(kāi)關(guān)由電源電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，JK觸發(fā)器電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。 首先人觸摸金屬片，接著產(chǎn)生一個(gè)干擾脈沖信號(hào)，輸入 555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 處理,然后由74LS112翻轉(zhuǎn)，是否輸出高電平導(dǎo)通三極管，使燈泡或其他設(shè)備工作。1.2方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)摸 信 號(hào) 輸A單穏態(tài)發(fā) 器得到Ins脈沖JK觸發(fā)器翻 轉(zhuǎn)繼電器VT 驅(qū) 動(dòng)L控制電源照明燈圖1-2方案圖此方案設(shè)計(jì)是首先觸摸信號(hào)輸入，給單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，就得到 1ms脈沖輸出，然后 得到一個(gè)下降沿脈

10、沖給JK觸發(fā)器，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，生成高電平，驅(qū)動(dòng)三極管 VT,接著 繼電器線(xiàn)圈通電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，照明燈亮。再摸一次，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又得到 1ms脈 沖輸出，并且把得到的的下降沿脈沖給JK觸發(fā)器，觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，原來(lái)的高電平變 成低電平，三極管截止，繼電器線(xiàn)圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，燈滅。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、三極管和繼電器都要接控制電源。2系統(tǒng)組成與工作原理2.1系統(tǒng)組成的總原理圖AC220VC二 4VCCJvccj05500103M57LAY-SPST22OV-U3 74LS1121)15、141312 、11 、10L_91KRESETvccTRIGDISCHGTHOLDOUTCVOLTGND

11、555C7 =622VF圖2-1 原理圖2.2系統(tǒng)的工作原理每觸摸一下金屬片M,獲得一個(gè)尖峰脈沖，就得到一個(gè)下降沿，經(jīng)過(guò)JK觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn),桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第12頁(yè)共29頁(yè)得到一個(gè)高電平，三極管導(dǎo)通，線(xiàn)圈得電，開(kāi)關(guān)閉合，燈亮。再摸一下金屬片M,獲得一個(gè)尖峰脈沖，又得到一個(gè)下降沿，經(jīng)過(guò) JK觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)，原來(lái)的高電平變成低電平，三 極管截止，線(xiàn)圈失電，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，燈滅。220V交流電經(jīng)過(guò)C1電容分壓，然后經(jīng)過(guò)D1、D2、D3 D4構(gòu)成的全波整流電路，輸 出約12的電壓，加在濾波電容 C2上，進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò) R1到9V穩(wěn)壓二極管，把大于9V 的電壓穩(wěn)定在9V,再經(jīng)過(guò)C3濾除高頻

12、率雜波，然后進(jìn)入三端穩(wěn)壓管 W7805輸出穩(wěn)定的正 5V電壓，再經(jīng)C4進(jìn)一步濾除雜波，給555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和 74LS112JK觸發(fā)器 提供穩(wěn)定的電源。這就是電源模塊電路，當(dāng)這個(gè)電路沒(méi)有故障時(shí)，經(jīng)R2限流分壓，電流流過(guò)發(fā)光二極管D6,此時(shí)D6點(diǎn)亮；若該電路出現(xiàn)故障，作為電源指示燈的發(fā)光二極管不 亮，表明沒(méi)有電壓輸出。人體是帶靜電的，當(dāng)人體觸碰金屬片M C5電容值受到干擾，干擾瞬間有個(gè)低電平脈 沖，使由555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)輸出高電平，此時(shí)觸發(fā)器進(jìn)入暫態(tài)，然后使 555芯片內(nèi)部的三極管導(dǎo)通，使與芯片第 7腳相連的電容C6開(kāi)始放電，使該腳電位拉低， 第六腳電位也隨之被拉低，芯片

13、里的三極管突然截止，然后電流通過(guò)R6開(kāi)始向C6充電，充電的時(shí)間約等于1.1倍R6乘以C6,在這里充電時(shí)間約為1毫秒，C6充滿(mǎn)電時(shí)第6腳電 位升高，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出翻轉(zhuǎn)，這個(gè)時(shí)候得到一個(gè)下降沿脈沖， 這個(gè)脈沖進(jìn)過(guò)限流電阻 R4傳到74LS112的一個(gè)JK觸發(fā)器，2CP時(shí)鐘信號(hào)端,由于該觸發(fā)器第11腳2J和第12腳 K端接高電平，該觸發(fā)器為T(mén)觸發(fā)器，它只具有翻轉(zhuǎn)功能。為了提高穩(wěn)定性，第 10腳 2SD和第15腳2RD接高電平強(qiáng)制置1,使T觸發(fā)器具有可靠的翻轉(zhuǎn)功能。當(dāng) 2CP時(shí)鐘信 號(hào)端，得到一個(gè)下降沿信號(hào)，JK觸發(fā)器2Q輸出端信號(hào)翻轉(zhuǎn)，由R5限流降壓后輸入到三極 管導(dǎo)通或截止，圖中的K1繼電器的線(xiàn)

14、圈得電或者失電。當(dāng)線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；當(dāng) 線(xiàn)圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而使接在 220V的交流電燈泡發(fā)光或者熄滅。3元件選擇(1) Q1選用9013型等硅NPN、功率三極管，要求B 150。(2) 整流橋D1、D2、D3 D4選用IN4007型等硅整流二極管。(3) D5最好選用9V、1W穩(wěn)壓二極管。(4) R1用金屬電阻500歐；R2-R4為1000歐碳膜電阻，R5為500歐碳膜電阻。(5) C5為觸摸時(shí)安全隔離電容，以確保使用者的安全 。C1為分壓電容。C2 C6為電解 電容，耐壓值均為16V;電容值均為220微法；C3 C4為104瓷片電容，C7為103瓷片 電容。C1用耐壓40060

15、0V的聚丙烯電容器，如 CBB-400V CBB-600V型等；(6) M可用面積為15mnh 15mn左右的鍍錫鐵皮。元器件清單如下表所示：表3-1兀器件清單序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1電阻1k6個(gè)2瓷片電容1042個(gè)3電解電容16V220uF2個(gè)4聚丙烯電容CBB-600V1個(gè)5整流二極管IN40074個(gè)6穩(wěn)壓二極管9V1個(gè)7三極管NPN 型 90131個(gè)8繼電器5V1個(gè)9集成芯片NE555N1個(gè)10JK觸發(fā)器74LS1121個(gè)11照明燈220V1個(gè)4單元電路設(shè)計(jì)4.1電源電路此電源電路由整流二極管、分壓電容、電解電容、穩(wěn)壓二極管、三端穩(wěn)壓器、瓷片電容、電阻等組成，主要作用是給 555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)

16、態(tài)觸發(fā)器、74LS112JK觸發(fā)器、繼 電器提供穩(wěn)定的電源。4D5 t3AC22DV圖4-1電源電路4.1.1 整流電路整流二極管；它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè) PN結(jié)兩個(gè)引線(xiàn)端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來(lái)講， 二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于 p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起 擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)， 這就是常態(tài)下的二極管特 性。夕卜加正向電壓時(shí)，在正向特性的起始部分，正向電壓很小，不足以克服PN結(jié)內(nèi)

17、電場(chǎng)的阻擋作用，正向電流幾乎為零，這一段稱(chēng)為死區(qū)。這個(gè)不能使二極管導(dǎo)通的正向電壓稱(chēng) 為死區(qū)電壓。當(dāng)正向電壓大于死區(qū)電壓以后，PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)被克服，二極管導(dǎo)通，電流隨電壓增大而迅速上升。在正常使用的電流范圍內(nèi)，導(dǎo)通時(shí)二極管的端電壓幾乎維持不變， 這個(gè)電壓稱(chēng)為二極管的正向電壓。反向性外加反向電壓不超過(guò)一定范圍時(shí)，通過(guò)二極管的電流是少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成反 向電流，由于反向電流很小，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。這個(gè)反向電流又稱(chēng)為反向飽和電流或 漏電流，二極管的反向飽和電流受溫度影響很大。擊穿外加反向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，反向電流會(huì)突然增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電擊穿。引起電 擊穿的臨界電壓稱(chēng)為二極管反向擊穿電壓。 電

18、擊穿時(shí)二極管失去單向?qū)щ娦浴Ｈ绻O管 沒(méi)有因電擊穿而引起過(guò)熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞， 在撤除外加電壓后，其性 能仍可恢復(fù)，否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過(guò)高。二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷?有電子二極管和晶體二極管之分，電子二極 管現(xiàn)已很少見(jiàn)到，比較常見(jiàn)和常用的多是晶體二極管。 二極管的單向?qū)щ娞匦?，幾乎在?有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用， 它是誕生 最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛?？偠灾鞫O管具有單向?qū)щ娦?，反向擊穿電壓高，工作過(guò)程中不被擊穿，正 向壓降低，適用于整流電路。本設(shè)計(jì)電路中采用四個(gè)

19、IN4007二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向 作用，在交流輸入電壓 U的正半周內(nèi)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2 D4截止，在負(fù)載RL上 得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，流過(guò)負(fù)載RL的電流方向與正半周一致。因此，利用四個(gè)二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周 內(nèi)，整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動(dòng)直流電壓和電流。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第13頁(yè)共29頁(yè)圖4-1.1整流電路整流之后得到電壓電流如下波形圖4-1.2整流后的電壓電流波形圖4.1.2濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容器C兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，把電容 聯(lián)或串聯(lián)，就可以將整流電

20、路輸出中的交流成分大部分加以濾除， 流電。C與整流電路的負(fù)載R并從而得到比較平滑的直圖4-1.2 濾波電路桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第14頁(yè)共29頁(yè)4.1.3穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管是一個(gè)特殊的面接觸型的半導(dǎo)體硅二極管，其V-A特性曲線(xiàn)與普通二極管相似，但反向擊穿曲線(xiàn)比較陡。穩(wěn)壓二極管工作于反向擊穿區(qū)，由于它在電路中與適當(dāng)電 陰配合后能起到穩(wěn)定電壓的作用，故稱(chēng)為穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)， 反向電流很小。當(dāng)反向電壓增高到擊穿電壓時(shí)，反向電流突然增大，穩(wěn)壓管從而反向擊穿， 電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓的變化卻相當(dāng)小，利用這一特性，因此穩(wěn)壓管在電路到起到了穩(wěn)壓

21、的作用。穩(wěn)壓管與其普通二極管不同之處在于反向擊穿是可逆性的。當(dāng)去掉反向電壓穩(wěn)壓管又恢復(fù)正常，但如果反向電流超過(guò)允許范圍，二極管將會(huì)發(fā)熱擊穿，所以，與其配合的電阻 往往起到限流的作用。三端穩(wěn)壓器是一種集成穩(wěn)壓電路，具有體積小，重量輕，安裝調(diào)試方便，可靠性高等 優(yōu)點(diǎn)，由采樣電路、基準(zhǔn)電壓、比較放大器、調(diào)整管部分組成，而且還含有過(guò)流保護(hù)、過(guò) 熱保護(hù)等附加保護(hù)電路。它有輸入、輸出、公共（地）三個(gè)引出端下面這個(gè)圖具體是這樣實(shí)現(xiàn)功能的：由 R1來(lái)的9V電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓二極管，把大于9V的 電壓穩(wěn)定在9V,再經(jīng)過(guò)C3濾除高頻率雜波，然后進(jìn)入三端穩(wěn)壓管 W7805輸出穩(wěn)定的正5V 電壓，再經(jīng)C4進(jìn)一步濾除雜波，給

22、555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和74LS112JK觸發(fā)器提供 穩(wěn)定的電源。U1VCC圖4-1.3 穩(wěn)壓電路圖當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓的幅值也將變化。 因此, 穩(wěn)壓電路的作用是將使整流濾波后的直流電壓基本上不隨交流電網(wǎng)電壓或負(fù)載的變化而 變化。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第15頁(yè)共29頁(yè)4.2指示燈電源電路輸出5V電壓，加在電源指示燈電路上，經(jīng)過(guò)電阻R2分壓限流后，流經(jīng)發(fā)光 二極管D6,指示燈亮，表明電源電路正常。燈應(yīng)該叫發(fā)光二極管LED,并指出顏色.J右IK.圖4-2指示燈電路4.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路NE555構(gòu)成脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它的 2腳用做觸發(fā)

23、端，低電平觸發(fā)有效，R6 C6決定輸出脈沖寬度，當(dāng)電路受觸發(fā)后，3腳輸出高電平，延時(shí)一個(gè)脈寬后恢復(fù)低電平。 集成電路是一塊觸發(fā)器，形成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)態(tài)電路的作用是對(duì)觸摸信號(hào)進(jìn)行脈沖 展寬整形，保證每次觸摸動(dòng)作都可靠。M是觸摸電極片，手指摸一下 M人體泄漏的交流電在c5上的壓降，3腳輸出一個(gè)脈沖，進(jìn)入JK觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，其輸 出端Q即1腳由原來(lái)的低電平跳變?yōu)楦唠娖?，此高電平?jīng)R6向c6充電，使4腳即R端電 位上升，當(dāng)上升到復(fù)位電平時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，1腳恢復(fù)低電平。所以每觸摸一次電極片M 3腳就輸出一個(gè)固定寬度的正脈沖。103ftKETvcctwDKCWGTHOLDotrr

24、CVCtTGHD22UF桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)圖4.3 555芯片電路桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第18頁(yè)共29頁(yè)4.4 74LS112觸發(fā)器電路74LS112電路從單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器獲得下降沿脈沖信號(hào)，就翻轉(zhuǎn)一次，變成高電平，三極Q1導(dǎo)通，燈H亮，再獲得一次下降沿脈沖信號(hào)，又翻轉(zhuǎn)一次，變成低電平三極管Q1截止，燈H滅。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)JK觸發(fā)器的接法屬于T 一撇觸發(fā)器，他的邏輯功能表74LS112雙J-K觸發(fā)器的邏輯符號(hào)和J-K觸發(fā)器引腳功能分別如圖4-4.1,圖4-4.2所示:圖4-4.1雙J-K觸發(fā)器邏輯

25、符號(hào)圖4-4.2J-K觸發(fā)器引腳功能圖4-4.3 74LS112 電路圖4.5繼電器驅(qū)動(dòng)電路該電路為觸摸開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)電阻R5及一個(gè)三極管和一個(gè)繼電器組成。當(dāng)74LS112翻轉(zhuǎn)輸出高電平能驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通以驅(qū)動(dòng)繼電器線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，這樣 就可以使燈泡或其他電器設(shè)備正常工作了。圖4-5繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖（1）電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線(xiàn)圈兩端加上 一定的電壓，線(xiàn)圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的 作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯， 從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。 當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁

26、的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置， 使 動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、 切斷的目的。（2）三極管特性三極管工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正偏置）時(shí)，其c-e極間電壓很小, 比PN結(jié)的導(dǎo)通電壓還要低（硅管在0.5V以下），c-e極間相當(dāng)于“短路”，即呈“開(kāi)” 的狀態(tài)。三極管在截止?fàn)顟B(tài)（發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置）時(shí)，其c-e極間的電流極小（硅管基 本上量不到），相當(dāng)于“斷開(kāi)（關(guān)）”的狀態(tài)5 PCB板電路制作在已經(jīng)完成的原理圖里，進(jìn)行ERCfe器規(guī)則檢查，然后從PCB封裝庫(kù)里找出所用原件 的封裝名稱(chēng)，填寫(xiě)在每個(gè)元件屬性

27、的Footprint選項(xiàng)里，如果沒(méi)有具體封裝，可以自己新 建一個(gè)PCB元件進(jìn)行編輯。新建PCB原理圖后，在Design里，導(dǎo)入Netlist網(wǎng)絡(luò)表，在保證所有封裝正確的情 況下，生成如圖PCB初始圖。第二步是對(duì)元件的布局進(jìn)行調(diào)整，可以利用軟件本身自帶的自動(dòng)布局進(jìn)行排布，也可以手動(dòng)進(jìn)行排版。第三步是布局完成后，接下來(lái)是對(duì)元件的連線(xiàn)，連線(xiàn)前可對(duì)PCE板層進(jìn)行設(shè)置，在界面中右擊“規(guī)則”選項(xiàng)，單擊 Routi ng Layers項(xiàng)，選擇單層布線(xiàn)、雙層布線(xiàn)或者更多， Protel中最多可設(shè)置為32層布線(xiàn)，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，禁止了頂層布線(xiàn)，只留出了底層供布線(xiàn)使用。最后對(duì)已布局好的元件布線(xiàn)，得到圖如下oTfDO

28、Igj idianqi? 乂一石eci飆C2DAlcaeI IMQ1望一 9口 鬲74LS112U3tIJftIJfU1dC4U2553C6桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)圖5 .1 PCB圖做完P(guān)CB圖之后，利用軟件生成PCB背面組線(xiàn)圖，圖如下圖5.2 PCB背面組線(xiàn)圖桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第#頁(yè)共29頁(yè)用軟件生成的3D圖如下:桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第佃頁(yè)共29頁(yè)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第佃頁(yè)共29頁(yè)nWup m

29、 i -9ffles $ 11 m 一B IAr J 4 廠 m3圖5.3 PCB正面圖用軟件生成打印圖，然后將這個(gè)圖打印在紙上，把它剪成合適的尺寸，然后裁出一塊 相應(yīng)大小的電路板，把打印好的圖紙放到電路板上，對(duì)齊，壓好，用電熨斗打印紙上的圖 案轉(zhuǎn)印到覆銅板上，待冷卻后把圖紙輕輕撕開(kāi)，這時(shí)候轉(zhuǎn)印紙上的圖案完全轉(zhuǎn)移到了覆銅 板上。此時(shí)圖上的圖案也如下圖所示。 把這塊覆銅板已備好的腐蝕液里腐蝕， 這時(shí)候就能 腐蝕成一塊電路板，但是這塊電路板還沒(méi)有打孔，需要拿去打孔工作。打孔的時(shí)候要用鉆 孔機(jī)來(lái)鉆孔，鉆孔的大小應(yīng)該容得下元件引腳。此時(shí)，電路板生成。圖5.4轉(zhuǎn)印圖6仿真測(cè)試6.1系統(tǒng)電路仿真觸摸延時(shí)開(kāi)

30、關(guān)電路的仿真測(cè)試，是基于Multisim環(huán)境下進(jìn)行仿真（元件選取如附錄所示），對(duì)系統(tǒng)做軟件仿真可以進(jìn)一步加深對(duì)系統(tǒng)功能的認(rèn)識(shí)。以下主要對(duì)系統(tǒng)電路，以 及輸入信號(hào)、變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路仿真。各功能電路仿真測(cè)試，圖5-2.1為輸入信號(hào)仿真波形，輸入信號(hào)為完整的正弦波。經(jīng) 過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后，波形依次如圖6-1.1、6-1.2、6-1.3、6-1.4、6-1.5所示圖6-1.1 輸入電壓仿真波形圖6-1.2變壓電路仿真波形桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告用紙第24頁(yè)共29頁(yè)圖6-1.3整流電路仿真波形圖6-1.4濾波電路仿真波形圖6-1.5 穩(wěn)壓電路仿真波形7產(chǎn)品制作安裝與調(diào)試7.

31、1產(chǎn)品制作設(shè)計(jì)7.1.1元件布局規(guī)則(1) 按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱(chēng)為模塊，電路模塊中的元件應(yīng) 采用就近集中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開(kāi)。(2) 定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周?chē)?.27mm內(nèi)不得貼裝元件，螺釘?shù)劝惭b孔周?chē)?.5m m內(nèi)不得貼原器件。(3) 臥裝電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過(guò)孔，以免波峰焊后過(guò)孔與元件體短路。(4) 元器件的外側(cè)距板邊的距離為 5mm(5) 貼裝元件焊盤(pán)的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm(6) 金屬殼體元件與金屬件不能與其他殼體相碰，不能緊貼印制線(xiàn)、焊盤(pán)，其間距應(yīng)大于2mm定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其他方孔外側(cè)距板邊的

32、尺寸應(yīng)大于3mm(7) 發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線(xiàn)和熱敏元件；高熱器件要均勻分布。(8) 電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線(xiàn)端應(yīng)布置 在同側(cè)。(9) 所有IC元件單邊對(duì)齊，有極性元件極性標(biāo)示明確，同一印制板上極性標(biāo)示不得 多于兩個(gè)，出現(xiàn)兩個(gè)方向時(shí)，兩個(gè)方向互相垂直。(10) 板面布線(xiàn)應(yīng)疏密得當(dāng)，當(dāng)疏密差別太大時(shí)應(yīng)以網(wǎng)狀填充，網(wǎng)格大于8mil。(11) 貼片焊盤(pán)上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。(12) 貼片單端對(duì)齊，字符方向一致，封裝方向一致。(13) 有極性的器件在以同一板上的極性標(biāo)示方向一致。7.1.2元件布線(xiàn)規(guī)則(1) 畫(huà)定布線(xiàn)區(qū)域距PCB板邊1mm勺區(qū)域內(nèi)，

33、以及安裝孔周?chē)?mn內(nèi)，禁止布線(xiàn)。 電源線(xiàn)應(yīng)盡可能的寬，不應(yīng)低于 18mil ;模擬信號(hào)線(xiàn)寬不應(yīng)低于12mil ； CPU入出線(xiàn) 不應(yīng)低于10mil ;線(xiàn)間距不應(yīng)低于10mil。(3) 正常過(guò)孔的焊盤(pán)不應(yīng)低于30mil ;孔徑不低于14mil。(4) 雙列直插：焊盤(pán)60mil ；孔徑40mil。(5) 注意電源線(xiàn)與地線(xiàn)應(yīng)盡可能呈放射狀，以及信號(hào)線(xiàn)不能出現(xiàn)回環(huán)走線(xiàn)。7.2元器件檢測(cè)(1) 三極管的判別方法： 基極的確定：先用任意一支萬(wàn)用表筆，設(shè)為黑點(diǎn)， 任某個(gè)電極不動(dòng)，再用另一支表筆紅色分別去點(diǎn)其它兩個(gè)極，如果分別點(diǎn)測(cè)兩次中， 其阻值相同，則黑表筆點(diǎn)的為基極(；若只有一次有阻值，或兩次都沒(méi)有阻值

34、，說(shuō)明急木 找到；在確定基極過(guò)程中，兩次測(cè)量阻值中，兩次測(cè)量阻值不相等，阻值大的為發(fā)射 極，阻值小的為集電極。(2) 電子元器件的極性：電解電容上標(biāo)有白色箭頭的一極是負(fù)極；玻璃封裝二極管上標(biāo)有黑色環(huán)的一端，塑料封裝二極管上標(biāo)有白色環(huán)的一端為負(fù)極；某些三極管的管腳上非標(biāo)準(zhǔn)排列，在其外殼的柱面上用紅色點(diǎn)表示發(fā)射極等。(3) 發(fā)光二極管的判測(cè)：由于“二極管”擋能夠提供3V、1mA的電源，所以可直接 測(cè)光管(LED的正向?qū)▔航担话泔@示在2V以下，同時(shí)管子會(huì)發(fā)出微光；反向顯示為“ 1”。紅色LED導(dǎo)通壓降約為1.759V橙色LED為1.686V，綠色LED為1.767V。指針式 萬(wàn)用表由于使用1.5

35、V電池，故不能測(cè)量發(fā)光二極管。電位器的檢測(cè)：檢查電位器時(shí)，首先要轉(zhuǎn)動(dòng)旋柄，看看旋柄轉(zhuǎn)動(dòng)是否平滑，開(kāi) 關(guān)是否靈活，開(kāi)關(guān)通、斷時(shí)“喀噠”聲是否清脆，并聽(tīng)一聽(tīng)電位器內(nèi)部接觸點(diǎn)和電阻體摩 擦的聲音，如有“沙沙”聲，說(shuō)明質(zhì)量不好。用萬(wàn)用表測(cè)試時(shí)，先根據(jù)被測(cè)電位器阻值的 大小，選擇好萬(wàn)用表的合適電阻擋位，然后可按下述方法進(jìn)行檢:桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第26頁(yè)共29頁(yè)A用萬(wàn)用表的歐姆擋測(cè)“ 1”、“2”兩端，其讀數(shù)應(yīng)為電位器的標(biāo)稱(chēng)阻值，如萬(wàn)用表 的指針不動(dòng)或阻值相差很多，則表明該電位器已損壞。B檢測(cè)電位器的活動(dòng)臂與電阻片的接觸是否良好。用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)“T、“ 2”（或“2”、“3”）兩

36、端，將電位器的轉(zhuǎn)軸按逆時(shí)針?lè)较蛐两咏瓣P(guān)”的位置，這時(shí)電阻 值越小越好。再順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)軸柄，電阻值應(yīng)逐漸增大，表頭中的指針應(yīng)平穩(wěn)移動(dòng)。當(dāng) 軸柄旋至極端位置“ 3”時(shí)，阻值應(yīng)接近電位器的標(biāo)稱(chēng)值。如萬(wàn)用表的指針在電位器的軸柄轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)和中冇跳動(dòng)現(xiàn)象，說(shuō)明活動(dòng)觸.點(diǎn)冇接觸不良的故障C（5）穩(wěn)壓二極管的檢測(cè)方法：穩(wěn)壓二極管的外形與普通小功率整流二極管的外形基 本相似。當(dāng)其殼體上的型號(hào)標(biāo)記清楚時(shí)，可根據(jù)型號(hào)加以鑒別。當(dāng)其型號(hào)標(biāo)志脫落時(shí)，可 使用萬(wàn)用表電阻擋很準(zhǔn)確地將穩(wěn)壓二極管與普通整流二極管區(qū)分開(kāi)來(lái)。具體方法是：首先利用萬(wàn)用表RX1K擋，按前述方法把被測(cè)管的正、負(fù)電極判斷出來(lái)。然后將萬(wàn)用表?yè)苤罵X10K

37、擋上，黑表筆接被測(cè)管的負(fù)極，紅表筆接被測(cè)管的正極，若此時(shí)測(cè)得的反向電阻值 比用RX 1K擋測(cè)量的反向電阻小很多，說(shuō)明被測(cè)管為穩(wěn)壓管；反之，如果測(cè)得的反向電阻 值仍很大，說(shuō)明該管為整流二極管或檢波二極管。這種判別方法的道理是，萬(wàn)用表RX 1K擋內(nèi)部使用的電池電壓為1.5V，一般不會(huì)將被測(cè)管反向擊穿，使測(cè)得的電阻值比較大。 而RX 10K擋測(cè)量時(shí)，萬(wàn)用表內(nèi)部電池的電壓一般都在 9V以上，當(dāng)被測(cè)管為穩(wěn)壓管，切穩(wěn) 壓值低于電池電壓值時(shí)，即被反向擊穿，使測(cè)得的電阻值大為減小。但如果被測(cè)管是一般 整流或檢波二極管時(shí)，則無(wú)論用 RX 1K擋測(cè)量還是用RX 10K擋測(cè)量，所得阻值將不會(huì)相 差很懸殊。注意，當(dāng)被

38、測(cè)穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值高于萬(wàn)用表RX 10K擋的電壓值時(shí)，用這種方法是無(wú)法進(jìn)行區(qū)分鑒別的。（6）三極管的判測(cè)方法：首先將萬(wàn)用表打到測(cè)試二極管端，用萬(wàn)用表的紅表筆接觸三極管的其中一個(gè)管腳，而 用萬(wàn)用表另外的那支表筆去測(cè)試其余的管腳，直到測(cè)試出如下結(jié)果：如果三極管的黑表筆接其中一個(gè)管腳，而用紅表筆測(cè)其它兩個(gè)管腳都導(dǎo)通有電壓顯 示，那么此三極管為PNPE極管，且黑表筆所接的腳為三極管的基極 B,用上述方法測(cè)試 時(shí)其中萬(wàn)用表的紅表筆接其中一個(gè)腳的電壓稍高，那么此腳為三極管的發(fā)射極E,剩下的電壓偏低的那個(gè)管腳為集電極Co如果三極管的紅表筆接其中一個(gè)管腳，而用黑表筆測(cè)其它兩個(gè)管腳都導(dǎo)通有電壓顯示，那么此三極

39、管為NP極管，且紅表筆所接的腳為三極管的基極 B,用上述方法測(cè)試 時(shí)其中萬(wàn)用表的黑表筆接其中一個(gè)腳的電壓稍高，那么此腳為三極管的發(fā)射極 E,剩下的 電壓偏低的那個(gè)管腳為集電極Co電容利用數(shù)字萬(wàn)用表也可觀察電容器的充電過(guò)程， 這實(shí)際上是以離散的數(shù)字量反映充電電 壓的變化情況。設(shè)數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量速率為 n次/秒，則在觀察電容器的充電過(guò)程中，每 秒鐘即可看到n個(gè)彼此獨(dú)立且依次增大的讀數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬(wàn)用表的這一顯示特點(diǎn)，可以檢 測(cè)電容器的好壞和估測(cè)電容量的大小。下面介紹的是使用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔檢測(cè)電容器的 方法，對(duì)于未設(shè)置電容檔的儀表很有實(shí)用價(jià)值。此方法適用于測(cè)量0.1卩F幾千微法的大容量電容器。將數(shù)字

40、萬(wàn)用表?yè)苤梁线m的電阻檔，紅表筆和黑表筆分別接觸被測(cè)電容器Cx的兩極，這時(shí)顯示值將從“ 000”開(kāi)始逐漸增加，直至顯示溢出符號(hào)“ 1”。若始終顯示“ 000”， 說(shuō)明電容器內(nèi)部短路；若始終顯示溢出， 則可能時(shí)電容器內(nèi)部極間開(kāi)路， 也可能時(shí)所選擇 的電阻檔不合適。檢查電解電容器時(shí)需要注意，紅表筆（帶正電）接電容器正極，黑表筆 接電容器負(fù)極。7.3原件安裝與硬件調(diào)試7.3.1原件安裝元器件安裝時(shí)采用電烙鐵手工焊接方法將元件按電路圖焊接，安裝時(shí)應(yīng)注意：本設(shè)計(jì)中的照明電路，整流電路，指示燈，延時(shí)電路以及觸發(fā)電路中的元件都應(yīng)合理布局。避免 焊接時(shí)交叉短路以及確保電路板美觀程度。焊接時(shí)不要直接焊接芯片，注意

41、錫的用量、確 保焊點(diǎn)光滑整潔，節(jié)約資源以及焊接時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免燒壞元器件。7.3.2硬件調(diào)試萬(wàn)能線(xiàn)路板元件連接成功后，發(fā)現(xiàn)本電路出現(xiàn)以下故障：故障一：人體觸摸后電路沒(méi)有反應(yīng)，電燈不亮。分析：用萬(wàn)用表測(cè)量各點(diǎn)電壓，發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)電壓均正常，懷疑觸發(fā)信號(hào)過(guò)小電路無(wú)法觸 發(fā)工作。解決方案：在555的2腳加入C1815的三極管（放大人體觸發(fā)電流）后電路觸發(fā)能工 作，電燈發(fā)亮故障二：排除故障一后，發(fā)現(xiàn)人體觸摸觸發(fā)端，電路延時(shí)一分鐘左右后繼電器有動(dòng)作, 但是電路仍然工作，電燈依然發(fā)亮。分析：繼電器動(dòng)作，但是電路仍然工作，說(shuō)明繼電器有動(dòng)作，但斷開(kāi)后有繼續(xù)閉合，懷疑繼電器斷開(kāi)瞬間產(chǎn)生的很大電磁干擾，促使觸發(fā)端，接收到高頻信號(hào)觸發(fā)，555輸出端繼續(xù)輸出高電平。解決方案：在觸發(fā)端至地，接一個(gè)幾十皮發(fā)的電容，觸摸后，延時(shí)一分鐘左右電路斷 開(kāi)，電燈熄滅，電路正常工作。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第27頁(yè)共