觸摸式延時(shí)小夜燈課程設(shè)計(jì)(共21頁(yè))

1、觸摸式延時(shí)小夜燈設(shè)計(jì)鄭州科技(kj)學(xué)院模擬電子(dinz)技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 觸摸式延時(shí)小夜燈 學(xué)生(xu sheng)姓名 許航 專業(yè)班級(jí) 14通信工程1班 學(xué) 號(hào) 201451021 所 在 系 信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 邱麗莉 完成時(shí)間 2015年12月 30日 觸摸式延時(shí)小夜燈設(shè)計(jì)鄭州科技(kj)學(xué)院微機(jī)(wi j)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專業(yè)(zhuny)14級(jí)通信工程 班級(jí)1班 學(xué)號(hào)201451021 姓名許航 一、設(shè)計(jì)題目 觸摸式延時(shí)小夜燈 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.設(shè)計(jì)一款觸摸式的延時(shí)小夜燈。2.功能是用手觸摸電路中的輸入端金屬片后小夜燈點(diǎn)亮，并延時(shí)30s后自動(dòng)熄滅。34.進(jìn)行

2、電路的安裝并確保電路正常。5.完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告并上交作品。三、參考文獻(xiàn) 1張曉東.新穎有趣的延時(shí)小夜燈J.廣電電器網(wǎng).2013.1.29:13.2余俊芳.觸摸式延時(shí)小夜燈J.百度文庫(kù).2011.12:45.3康光華.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)M.北京:高等教育出版社.2012.3335.4王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo)（第二版）M.江西科學(xué)技術(shù)出版社.2005.3436.5楊振江.新穎實(shí)用電子設(shè)計(jì)與制作M.西安電子科大出版社.2000.2325.四、設(shè)計(jì)時(shí)間 2015年 12 月21日 至 2015 年 12月30日 指導(dǎo)教師簽名：年 月 日摘 要觸摸式延時(shí)小夜燈的產(chǎn)生可以極大地方便老人和小孩在

3、晚上(wn shang)解便，用手觸摸一下輸入(shr)端金屬片小燈泡(dngpo)自動(dòng)點(diǎn)亮。并持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。該觸摸式延時(shí)小夜燈運(yùn)用放大電路等一些電子元件達(dá)到理想的效果。觸摸延時(shí)小夜燈比較適合樓梯走廊和室內(nèi)等處的燈光照明，觸摸延時(shí)小夜燈只需輕觸一下開(kāi)關(guān)就可控制燈的關(guān)和開(kāi)，還具有延時(shí)功能，在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)人觸摸的情況下燈會(huì)自動(dòng)熄滅，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。關(guān)鍵詞：觸摸 延時(shí) 放大目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc10837 1 課程設(shè)計(jì)的目的(md) 1 課程設(shè)計(jì)的目的(md)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是繼模擬電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)

4、教學(xué)之后(zhhu)又一重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它的目的(md)在于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的水平，把所學(xué)到的書(shū)本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力,培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的運(yùn)用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的能力得到訓(xùn)練和提高。鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生的理論知識(shí)與初步的專業(yè)技能。綜合所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)方法，為今后從事電子技術(shù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)基本要求。2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)(rn wu)和要求設(shè)計(jì)(shj)任

5、務(wù)：1.設(shè)計(jì)(shj)一款觸摸式的延時(shí)小夜燈。2.先進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，用軟件代替實(shí)際焊接，達(dá)到效果后再進(jìn)行實(shí)際焊接。3.進(jìn)行電路的安裝，并確保電路正常。4.完成后遞交課程設(shè)計(jì)報(bào)告并上交作品。要求：用手觸摸電路中的輸入端金屬片后小夜燈點(diǎn)亮，并延時(shí)30s后自動(dòng)熄滅。3引言(ynyn)當(dāng)今社會(huì)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，照明智能化進(jìn)程也從公共照明的節(jié)電控制開(kāi)始。用普通開(kāi)關(guān)去控制樓道里的照明燈常常會(huì)出現(xiàn)“長(zhǎng)明燈”現(xiàn)象，這樣會(huì)造成資源的浪費(fèi)。適宜于門(mén)廳、樓梯和樓道中使用的觸摸式延時(shí)小夜燈，大幅度節(jié)省照明用電，照明燈的實(shí)際使用壽命也明顯延長(zhǎng)。用手一

6、摸延時(shí)觸摸燈的觸摸片電燈亮一分鐘左右自動(dòng)熄滅，既節(jié)電又十分方便.使用這種開(kāi)關(guān)可節(jié)電80,延長(zhǎng)燈泡壽命5倍以上,觸摸開(kāi)關(guān)本身使用壽命可達(dá)10萬(wàn)次以上。這類(lèi)設(shè)計(jì)是受到歡迎和推廣的。但自從幾百年前愛(ài)迪生發(fā)明電燈以來(lái)(yli)，電燈就在不斷的發(fā)展，在現(xiàn)代電子技術(shù)工作者，給電燈賦予了各種各樣的功能，使其演變成了自動(dòng)化和智能化，更好地方便人們的生活。觸摸式延時(shí)小夜燈被廣泛應(yīng)用到各個(gè)家居、樓道等場(chǎng)合。本課題旨在方便大眾，為家居(jij)設(shè)施的智能化和現(xiàn)代化的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。對(duì)于當(dāng)今社會(huì)各種智能化的建筑來(lái)說(shuō)是非常不實(shí)用的。隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和電子科技的發(fā)展，人類(lèi)發(fā)揮著自己的聰明才智制造出各種智能控制燈泡的東西。

7、觸摸式延時(shí)小夜燈的產(chǎn)生可以極大地方便廣大人群，用手觸摸一下金屬片小燈泡自動(dòng)點(diǎn)亮。并持續(xù)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。4 設(shè)計(jì)方案與論證(lnzhng)4.1 方案設(shè)計(jì)方案(fng n)一：圖4-1 觸摸式延時(shí)小夜燈電路(dinl)原理圖該觸摸式延時(shí)小夜燈電路圖見(jiàn)圖4-1其原理是：當(dāng)手指沒(méi)有觸摸到觸摸片S時(shí)，反相器I的輸入端(即六反相器CD4069(1)腳)因R1供電而呈高電平，反相后其輸出端為低電平：二極管VD截止，反相器的輸入端(即CD4069腳)也為低電平，此時(shí)電容C1正、負(fù)極板充滿了上正下負(fù)電荷，腳低電平經(jīng)反相器反相后輸出端(即CD4069腳)輸出高電平再經(jīng)反相器再次反相后仍輸出低電平，所以三極管

8、VT截止高亮度發(fā)光二極管LED不亮。若用手指觸摸電極S后，由于人體電阻遠(yuǎn)小于R1的阻值，故反相器I的輸入端由開(kāi)始的高電平變?yōu)榈碗娖?，反相后其輸出端輸出高電平，二極管VD導(dǎo)通電容器C1開(kāi)始放電反相器輸入端逐漸上升為高電平于是反相器的輸出端變?yōu)榈碗娖?，?jīng)反相器再次反相后其反相器的輸出端(即CD4069腳)輸出高電平，經(jīng)電阻R3加至三極管VT的基極使其飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED發(fā)光。當(dāng)人手離開(kāi)觸摸板S后雖反相器I的輸入端變?yōu)楦唠娖?，輸出端變?yōu)榈碗娖絍D重新截止，但由于C1兩端電壓不能突變，即CD4069腳與腳仍維持高電平即LED仍發(fā)光。不過(guò)與此同時(shí)電源已經(jīng)通過(guò)R2對(duì)電容C1重新充電因而CD4069腳

9、電位開(kāi)始下降，當(dāng)電平降至12VDD(電源電壓)時(shí)，也就是發(fā)光二極管熄滅時(shí)反相器、輸入和輸出電平均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即CD4069腳由開(kāi)始高電平變?yōu)榈碗娖?，VT截止發(fā)光二極管熄滅因此發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r間就是該電路的延遲時(shí)間，主要由R2、C1的充電時(shí)間常數(shù)決定。其觸摸片取一塊20mm20mm的單面敷銅板，用小刀將銅箔刻成正、倒梳齒狀態(tài)，正、倒齒上各焊一根引線作為兩個(gè)電極然后用502膠將觸摸片粘在外殼上，為使手觸摸時(shí)接觸良好，最好在觸摸片銅箔面上鍍上一層錫，有條件鍍一層銀更好。每次觸摸后發(fā)光二極管的點(diǎn)亮?xí)r間根據(jù)各人具體要求不同自行改變R2或C1的數(shù)值(電阻阻值、電容容量越大小夜燈點(diǎn)亮?xí)r間越長(zhǎng))【1】。方案(f

10、ng n)二： 該方案由觸摸電路、燈泡控制電路、延時(shí)電路和負(fù)載(fzi)組成。首先(shuxin)，電路接通后不會(huì)馬上點(diǎn)亮，人體本身帶有一定電荷，當(dāng)人的手接觸導(dǎo)體時(shí)，這些電荷就經(jīng)人手轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上，形成瞬間的微弱的電流，這一微弱的電流經(jīng)過(guò)三極管放大后就可以控制較大的負(fù)載開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而達(dá)到觸摸延時(shí)。 RC電路中電容在充放電過(guò)程中起到不同的作用進(jìn)行延時(shí)，三極管直接耦合形成放大和開(kāi)關(guān)電路和NPN管和PNP管互補(bǔ)連接放大信號(hào)。燈泡控制電路負(fù)載觸摸電路延時(shí)電路圖4-2觸摸延時(shí)電路框架圖4.2方案論證方案一：本電路采用 CD4069芯片，內(nèi)部由六個(gè)COS/MOS反相器電路組成。此器件主要用作通用反相器、即用

11、于不需要中功率TTL驅(qū)動(dòng)和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。CD4069芯片反相器分為I部分、II部分和III部分。逐級(jí)進(jìn)行反相。通過(guò)CD4069芯片各個(gè)管腳的高低電平的轉(zhuǎn)換來(lái)導(dǎo)通電路中的三極管等元件，從而對(duì)電容進(jìn)行充電和放電，進(jìn)而達(dá)到延時(shí)的效果。方案(fng n)二：該電路主要使用(shyng)電阻電容和三極管構(gòu)成。利用人體感應(yīng)電流將三極管進(jìn)行導(dǎo)通，在導(dǎo)通瞬間即可對(duì)電容進(jìn)行充電。在手指松開(kāi)后電容可以及時(shí)對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電，從而使LED燈正常(zhngchng)工作。相同點(diǎn)：兩個(gè)方案都能完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求。不同點(diǎn)：方案一使用的元件較多，且使用CD4069元件連接較為麻煩。導(dǎo)通所需要的條件較多，導(dǎo)通過(guò)程較為

12、復(fù)雜。方案二元件較為簡(jiǎn)單，容易導(dǎo)通，電容能夠快速的充放電。且容易連接操作。此次制作選擇的方案是方案二，因?yàn)槠渲谱骱?jiǎn)單，原理簡(jiǎn)單易懂，并且造價(jià)相對(duì)便宜。5 電路(dinl)原理介紹 觸摸(ch m)延時(shí)小夜燈電路(dinl)圖5-1所示，電路由觸摸電路、延時(shí)電路、控制電路和負(fù)載組成。VT1和VT2組成直接耦合的兩級(jí)放大電路，VT3構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路。金屬片M和限流電阻R6接在VT1的基極，當(dāng)其懸空時(shí)，由于基極開(kāi)路，VT1、VT2處于截止?fàn)顟B(tài)，因此VT3也截止，LED中無(wú)電流流過(guò)而不發(fā)光。當(dāng)人手接觸金屬片M時(shí)，人體電荷經(jīng)R6流入VT1基極，VT1迅速導(dǎo)通將此瞬間電流放大后驅(qū)動(dòng)VT2飽和導(dǎo)通，使VT2的集

13、電極電位降為低電平，并使VT3也隨之導(dǎo)通，LED中有電流流過(guò)而發(fā)光。圖5-1 觸摸延時(shí)小夜燈原理圖在VT2瞬間飽和導(dǎo)通的同時(shí)，集電極電流對(duì)電容C快速充電至接近12V，但瞬間電流消失后，VT1、VT2截止，由于C分別與R3和VT3發(fā)射結(jié)，以及R2構(gòu)成放電回路的時(shí)間常數(shù)較大，使電容C所儲(chǔ)存的電荷放電比較慢，VT3在一段時(shí)間內(nèi)仍保持導(dǎo)通，LED繼續(xù)發(fā)光，直到VT3的集電極電流減小到不足以使LED發(fā)光。5.1 單元電路設(shè)計(jì)1.觸摸電路利用人體的導(dǎo)電性質(zhì)，通過(guò)(tnggu)金屬片把人體感應(yīng)電壓輸入電路中，再經(jīng)過(guò)放大元件放大作用于電路。圖5-2 觸摸(ch m)電路觸摸金屬觸片M，人體的50HZ感應(yīng)電流經(jīng)

14、R6分壓， 把電壓供給VT1的基極(j j)使三極管導(dǎo)通。從而把電流供給給下一級(jí)電路。2. 延時(shí)電路 圖5-3 延時(shí)電路延時(shí)電路其主要作用是實(shí)現(xiàn)燈泡的延時(shí)，它是利用電容的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)作用的，電容充放電時(shí)，電容極板上的電壓在時(shí)刻變化著。如圖5-3，其原理：在通電瞬間電路中有電流流通。此時(shí)電容正在充電，其兩端的電位差vcc逐漸增大。一旦電容兩端電壓vcc增大至與電源電壓V相等時(shí)，電容充電完畢，電路中再?zèng)]有電流流動(dòng)，而電容的充電過(guò)程完成，電容負(fù)極板電勢(shì)逐漸下降，最后負(fù)極變?yōu)榈碗娖?；手指觸摸M時(shí)，由觸摸電路可知，負(fù)極變?yōu)楦唠娖剑藭r(shí)電容開(kāi)始放電；手指離開(kāi)M后，由于電容兩極板電壓不能突變，所以負(fù)極不

15、能立即變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)電源對(duì)電容重新充電，負(fù)極電壓降低，最后變?yōu)榈碗娖健Ｋ栽撾娐吩谠娐分械淖饔檬秦?fù)極的高電平延長(zhǎng)一段時(shí)間再變?yōu)榈碗娖?。電路的延時(shí)時(shí)間與電容、電阻R2和R3有關(guān)【2】。電容電阻和延遲時(shí)間的關(guān)系如表5-1所示：C1（F)R2(K)R3(K)延遲時(shí)間(S)100100230s1001005.560s1001505.590s10022.5.5135s表5-1 電容、電阻(dinz)和延遲時(shí)間的關(guān)系5仿真(fn zhn)按照電路的原理圖在仿真軟件Multisim中將元件(yunjin)連接好。如圖5-4所示（注：仿真過(guò)程中9013用2N5551代替，9012用2N3905代替，用輸出

16、為50HZ的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器代替手指觸摸金屬片的動(dòng)作。如圖5-5所示：圖5-5 觸摸式延時(shí)小夜燈觸摸電路從仿真過(guò)程中可見(jiàn)，當(dāng)手指觸摸金屬片后LED點(diǎn)亮，當(dāng)手指松開(kāi)后會(huì)繼續(xù)點(diǎn)亮30秒左右自動(dòng)熄滅。經(jīng)示波器輸出檢測(cè)，原來(lái)的輸入信號(hào)的電壓被放大了足以點(diǎn)亮燈泡。示波器檢測(cè)波形如圖5-6所示：圖5-6 觸摸式延時(shí)小夜燈仿真(fn zhn)波形圖6 硬件(yn jin)安裝(nzhung)與調(diào)試6.1 元件的焊接(hnji)與安裝在組裝過(guò)程中先把元件的一個(gè)管腳焊接到電路板上，然后再把元件緊貼電路板把另外的管腳焊接上，然后按照電路圖用焊錫把元件連接起來(lái)。安裝時(shí)先進(jìn)行觸摸電路的安裝，然后進(jìn)行延時(shí)電路的安裝，再進(jìn)

17、行燈泡控制電路的安裝，最后進(jìn)行負(fù)載安裝和整個(gè)電路的檢驗(yàn)。6.2 硬件的調(diào)試連接好以后進(jìn)行通電測(cè)試，接上12V的電源，用電壓表測(cè)量VT2集電極電位在手觸摸M前后的變化，看是不是從高電平跳變到低電平。一開(kāi)始是接通電源后就常亮，不用觸摸就會(huì)亮不會(huì)延時(shí)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查線路發(fā)現(xiàn)其中電容處電路斷路。再次焊接好以后LED可以在手觸摸輸入端的金屬片后實(shí)現(xiàn)延時(shí)效果?？?結(jié)雖然(surn)這次課程設(shè)計(jì)(shj)是那么(n me)短暫的兩周時(shí)間，我感覺(jué)到這些天我的所學(xué)勝過(guò)我這一學(xué)期所學(xué)，這次課程設(shè)計(jì)使我做事的耐心和仔細(xì)程度得以提高。課程設(shè)計(jì)是培訓(xùn)學(xué)生運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來(lái)分析解決實(shí)際問(wèn)題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，

18、是對(duì)本學(xué)期所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們了解到一些實(shí)際與理論之間的差異。通過(guò)課程設(shè)計(jì)不僅可以鞏固專業(yè)知識(shí)，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而其還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運(yùn)用工具書(shū)的能力，把我們所學(xué)的課本知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，起到溫故而知新的作用。同樣，也促使了同學(xué)們的相互探討，相互學(xué)習(xí)。因此，我們必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎、踏實(shí)、一步一步的完成設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)讓我明白了一個(gè)很深刻的道理：團(tuán)隊(duì)精神固然很重要，但人往往還是要靠自己的努力，自己親身去經(jīng)歷，這樣自己的心里才會(huì)踏實(shí)，學(xué)到的東西才會(huì)更多。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中。我們要比較系統(tǒng)的了解模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，包括從總體設(shè)計(jì)原則到電路的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試，本次設(shè)