电子设计报告论文触摸式调光灯.doc

广东技术师范学院天河学院电子线路课程设计报告题目名称 ：触摸式调光灯系 别 电气工程系 班 级 本自动化 学 号 15 学生姓名 指导老师 组 员 2011年11月目 录一、 前言 -1 二、 课程设计任务与要求 -2三、 方案设计与论证 -3 四、 原理电路设计 -38五、 性能测试与分析 -810六、 课程设计体会 -10七、 参考文献 -11一、前言随着经济发展的加快，科学技术的进步,人们生活水平得到了提高,设备逐渐完善。台灯是生活中的伴侣，我们是不喜欢与强烈的光线打交道的，因为强光对人身体是有害的，为了大家能健康地生活与工作，设计师也想出了一个较为完美的构思，就是台灯的出现，它的出现让很多朋友们得到了满意的效果，但是生活中没有完美的东西，台灯亦不例外，这就需要我们的改进。很多学生还是比较喜欢触模式台灯，手一触到台灯的感应部位灯就会自动亮，如果多触摸几下，台灯就会达到最亮的极限，这样就可以调节了台灯的亮度也避免了开关易坏和调节亮度易失灵。触摸式调光灯的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。本论文介绍了触摸式台灯调光电路的设计及工作过程。本设计目的是通过设计工作熟悉触摸式调光灯电路基本构成与基本工作原理，并能将这些技术应用实际系统设计，提高自己对电路知识的认识。二、 课程设计任务与要求1、 到图书馆查阅关于CD4011、CD4017芯片和可控硅调压的相关资料。2、 分析CD4011、CD4017芯片和可控硅调压的功能。3、 设计一个触摸式调光灯，其功能为：第一次触摸灯微亮，第二次触摸灯更亮，第三次触摸灯最亮，第四次触摸灯熄灭，并以此为周期。4、 用protel绘制电路图，说明电路的功能，在实际工作和生活中的用途。三、 方案设计与论证方案一：采用传统的电位器调光，此方案需要的元件、电路和制作都很简单，达不到课程设计的要求。方案二：采用单片机技术，以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路，能够实现有人时且外界光较弱时自动感应开灯，无人时自动关灯，但这种技术我们还没掌握，而且设计要求围绕着数电和模电。方案三：以CD4011和CD4017为核心元件，通过人体的杂波作为输入信号，控制单向可控硅的导通角，从而改变电压实现调光。综合上述的方案，方案三的难度适中，符合课题设计的要求，元件易购，故采取方案三。四、原理电路设计（1）单元电路设计：1、电源电路工作原理由市电220V接入电路，经过桥堆整流，然后经过电容滤波和稳压二极管稳压得到直流15V供后续电路工作，如下图1： 图12、自激振荡器原理电路F1、F2及阻容元件构成一个自激振荡器，平时F1的一个输入端通过R4接地，故振荡器不工作，当人手触摸TP1时，其杂波作用到F1的输入端，相当于抬高了该输入端的电位，振荡器起振，F2输出方波脉冲，如下图2： 图23、导通角控制电路当时钟信号作用于CD4017的CP端时，Y0Y8依次出现高电平，由于Y1Y3上的电阻值不同，其输出电流大小不用，然后经过F3、F4整形缓冲后控制单项可控硅的导通角，从而控制灯泡的灯光，如下图3：图3 （2）元件选择：IC1采用CD4011，逻辑表达式：Y = A.B，其功能及真值表: (1)当X=0、Y=0时，将使两个NAND门的输出均为1，违反触发器的功能，故禁止使用，如真值表第一行。 (2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为“1”，使得NAND-B的两个输入均为“1”，因此NAND-B的输出为“0”，如真值表第二行。 (3)当X=1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为“1”，使得NAND-1的两个输入均为“1”，因此NAND-A的输出为“0”，如真值表第三行。 (4)当X=1、Y=1时，因为一个“1”不影响NAND门的输出，所以两个NAND门的输出均不改变状态，如真值表第四行。IC2采用CD4017，CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。 VS采用1A3A/600V的单向可控硅元件。可控硅是把交流电转换为大小可以调节的直流的无触点的开关,广泛运用于电力切换领域,普通可控硅因为无触点,噪音低,无火花,安全耐用,常用在电机调速,灯光调光领域。可控硅导通条件：一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。 可控硅关断条件：降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。（3）整体电路触摸式调光灯的整体电路如下图4： 图4（4）电路工作原理电源为由桥式整流器VD1VD4以及VS、VDW和C4组成输出的15V直流电压，供给电路工作。F1、F2及阻容元件构成一个自激振荡器，平时F1的一个输入端通过R4接地，故振荡器不工作，也没有时钟信号输送到IC2 CD4017中，故IC2的输出端保持初始状态。一旦人手触及金属片TP1，其杂波作用到F1的输入端，相当于抬高了该输入端的电位，于是该振荡器便起振，有方波脉冲输入到IC2的CP端，于是IC2计数并分配给输出端，Y0Y8依次出现高电平。由于Y0Y7上设置的电阻值不同，其输出电流由小到大，经F3、F4整形缓冲后作用于VS的触发极，从而获得不同的触发导通角，使H具有不同的亮度。由于该电路只连接IC2的4个输出端进行调光，固有4档调光功能。当Y8变为高电平时，IC2清零复位，然后又循环。当调到哪一档亮度时，松开手，就保持在该亮度不变。欲关熄电灯，可触摸TP2，此时相当于有一脉冲作用于IC2的复位端R，使IC2的Y0变为高电平，由于Y0为空置，故H熄灭。五、性能测试与分析在调试的过程中我们发现，当我们的手出汗时，触摸的效果并不明显。另外，当人手与铜片触摸的面积过小的话，灯泡会出现闪烁。六、课程设计体会这次的课程设计，给了我一次温习课本的机会，对加深书本上的理论知识有了很大的帮助。整个课程设计需要我们查资料，焊接电路，调试电路，找出问题，解决问题，让我们在实践中合理运用理论知识，用理论联系实际，提高了独立思考问题和解决问题的能力。并且掌握和巩固了一些电工的基本技能，还了解了元件的工作原理和工作环境，熟悉它们的内部结构，对以后更好的掌握电子知识打下了良好基础。通过这次课程设计，使我：1.进一步掌握数字电路的理论知识；2.了解数字电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题；3.熟悉几种集成芯片，并掌握器工作原理；4.培养认真严谨的工作作风和实事求是工作态度。这次课程设计还培养我们团队合作精神，大家在一起讨论，一起解决，让我更有勇气的去接受挑战与困难，是一次非常难得的学习