项目六 触摸延时开关电路制作与调试

项目六、触摸延时开关电路制作与调试任务一、触摸延时开关电路制作与调试项目六、触摸延时开关电路制作与调试

学习重点:1、数字电路的特点。2、常见脉冲的主要参数。3、与门、或门、非门基本逻辑门的逻辑功能，及其电路符号，使用真值表。4、二进制、十进制数之间的相互转换。5、元器件的成型、插装与调试

学习难点:1、常见脉冲的主要参数。2、二进制、十进制数之间的相互转换。3、整机装配技术。4、测试TTL、CMOS门电路的逻辑功能。5、能根据要求，合理选用集成门电路。任务一、无线话筒电路制作与调试明确目标：1、掌握中数字电路的特点。2、掌握常见脉冲的主要参数3、熟悉与门、或门、非门基本逻辑门的逻辑功能，及与非门、或非门、与或非门等复合逻辑门的电路符号，会使用真值表。4、掌握元器件的成型、插装与调试。操作示范：1、画与非门、或非门、与或非门等复合逻辑门的电路符号，使用真值表2、测试TTL、CMOS门电路的逻辑功能。3、二进制、十进制数之间的相互转换。4、元器件的检测。5、掌握元器件的成型、插装与调试。目录（一）、脉冲信号（二）、数字门电路基础知识（三）、数制和编码（四）、触摸开关电路（一）、脉冲信号1、脉冲定义：脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次的。计算机内的信号就是脉冲信号，又叫数字信号。简单的矩形脉冲信号产生电路：

2、常见的脉冲波形及参数：

矩形波方波尖峰波锯齿波梯形波脉冲波形参数：

（1）脉冲幅度Um：脉冲从起始值到峰值之间的变化量称为脉冲幅度。（2）脉冲上升时间tr：脉冲前沿由0.1Um上升到0.9Um所需要的时间，Tr愈短，脉冲上升得越快。（3）脉冲下降时间tf：脉冲后沿由0.9Um下降至0.1Um所需要的时间，Tf愈短，脉冲下降得越快。（4）脉冲宽tw：指脉冲前沿与脉冲后沿的0.5Um处两点间的时间间隔，又称脉冲持续期。（5）脉冲周期T：对于周期性重复脉冲，指前后相邻脉冲的间隔时间，其倒数为脉冲重复的频率。（6）占空比q:指脉冲宽度TW与脉冲周期T的比值，有q=tw/T.（二）、数字门电路基础知识1、数字电路的特点：数字信号是指在时间上和数值上都是断续变化的离散信号。（1）数字电路在稳态时，电子器件处于开关状态，即工作在饱和区和截止区,和二进制信号的要求是对应的,分别用0和1表示。（2）数字电路信号的1和0没有任何数量的含义，而只是状态的含义，所以电路在工作时要能可靠的区分开1和0两种状态。（3）对已有电路分析其逻辑功能，叫做逻辑分析；按逻辑功能要求设计电路，叫做逻辑设计。（4）数字电路工作状态主要是用逻辑代数和卡诺图法等进行分析化简。（5）数字电路能够对数字信号1和0进行各种逻辑运算和算术运算。2、逻辑变量与逻辑函数：逻辑代数有其自身独立的规律和运算法则，不同于普通代数。相同点：都用字母A、B、C……表示变量；不同点：逻辑代数变量的取值范围仅为“0”和“1”，且无大小、正负之分。逻辑代数中的变量称为逻辑变量。注意：逻辑代数中的“1”和“0”不表示数量大小，仅表示两种相反的状态。

3、基本逻辑运算：（1）与逻辑（与运算）:与逻辑的定义：仅当决定事件（Y）发生的所有条件（A，B，C，…）均满足时，事件（Y）才能发生。表达式为：Ｙ＝ＡＢＣ…串联电路：功能表为：设定逻辑变量并状态赋值：逻辑变量：A和B，对应两个开关的状态；1－闭合，0－断开；逻辑函数：Y，对应灯的状态，1－灯亮，0－灯灭。把所有可能的条件组合及其对应结果一一列出来的表格叫做真值表。逻辑表达式：Ｙ＝A·B＝ＡＢ。符号“·”读作“与”（或读作“逻辑乘”）；在不致引起混淆的前提下，“·”常被省略。实现与逻辑的电路称作与门，符号“&”表示与逻辑运算。逻辑符号为：（2）或逻辑（或运算）：或逻辑的定义：当决定事件（Y）发生的各种条件（A，B，C，…)中，只要有一个或多个条件具备，事件（Y）就发生。表达式为：Ｙ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋…并联电路：功能表：真值表：逻辑表达式：Y=A+B符号“＋”读作“或”（或读作“逻辑加”）。逻辑符号：

（3）非逻辑（非运算）：非逻辑指的是逻辑的否定。当决定事件（Y）发生的条件（A）满足时，事件不发生；条件不满足，事件反而发生。表达式为：Ｙ=

电路图：功能表：真值表：注：“。”表示非运算，符号中的“1”表示缓冲。逻辑符号为：4、常用复合逻辑运算（1）与非运算:逻辑表达式：Y＝与非逻辑符号：真值表：“有0必1，全1才0”。

ABCY00010011010101111001101111011110（2）或非运算:逻辑表达式：

Y＝或非逻辑符号：真值表:“有1必0，全0才1”。ABCY00010010010001101000101011001110（3）与或非运算:“与”、“或”和“非”的复合运算称为与或非运算。逻辑表达式：Y＝或非逻辑符号：（4）异或运算:指两个输入变量取值相同时输出为0，取值不相同时输出为1。逻辑表达式：Y==式中符号“⊕”表示异或运算。异或逻辑符号：真值表:“相同为0，相异为1”。ABY000011101110（5）同或运算:指两个输入变量取值相同时输出为1，取值不相同时输出为0。逻辑表达式：Y=A⊙B==

式中符号“⊙”表示同或运算。同或逻辑符号：真值表:“相同为1，相异为0”。ABY001010100111从同或与异或的真值表可知：异或运算与同或运算互为反函数，即：5、TTL门电路：（1）TTL基本电路：TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。TTL电路的基本环节是反相器。TTL反相器的基本电路①输入级：当输入低电平时，=0.3V，发射结正向导通，UB1=1.0V

当输入高电平时，=3.6V，发射结受后级电路的影响将反向截止。UB1由后级电路决定。②中间级：反相器VT2实现非逻辑。输入高电压时饱和；输入低电压时截止。向后级提供反相与同相输出。③输出级：VT3为射极跟随器。低输入高输入饱和截止低输入高输入截止导通输出级（2）工作原理：①当输入高电平时，=3.6V，VT1处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏。UB1=0.7V×3=2.1V，VT2和VT4饱和，输出为低电平=0.3V。②当输入低电平时，=0.3V，VT1发射结导通，UB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和VD导通。输出高电平=VCC-UBE3-UD≈5V-0.7V-0.7V=3.6V。（3）TTL反相器的电压传输特性

输出高电平UOH，典型值为3V。 输出低电平UOL，典型值为0.3V。在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平UON。开门电平UON，一般要求UON≤1.8V。在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。关门电平UOFF，一般要求UOFF≥0.8V。电压传输特性曲线转折区中点所对应的值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH≈1.4V。6、CMOS门电路：CMOS门电路是在MOS电路的基础上发展起来的一种互补对称场效应管集成电路。CMOS电路的工作速度可与TTL相比较，而它的功耗和抗干扰能力则远优于TTL。（1）CMOS非门：①uA＝0V时，TN截止，TP导通。输出电压uY＝VDD＝10V。②uA＝10V时，TN导通，TP截止。输出电压uY＝0V。（2）COMS与非门：①A、B当中有一个或全为低电平时，TN1、TN2中有一个或全部截止，TP1、TP2中有一个或全部导通，输出Y为高电平。②只有当输入A、B全为高电平时，TN1和TN2才会都导通，TP1和TP2才会都截止，输出Y才会为低电平。（3）COMS或非门：①只要输入A、B当中有一个或全为高电平，TP1、TP2中有一个或全部截止，TN1、TN2中有一个或全部导通，输出Y为低电平。②只有当A、B全为低电平时，TP1和TP2才会都导通，TN1和TN2才会都截止，输出Y才会为高电平。（4）CMOS异或门：（三）、数制和编码1、计数体制：常用的计数体制有十进制、二进制、八进制、十六进制等。（1）十进制（Decimal）：数字符号（系数）：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9计数规则：逢十进一基数：10权：10的幂（2）二进制(Binary)：数字符号：0、1计数规则：逢二进一基数：2权：2的幂运算规则：加法规则：0+0=0，0+1=1，

1+0=1，1+1=10乘法规则：0×0=0，0×1=0，

1×0=0，1×1=1（3）八进制（Octal）：数字符号：0~7计数规则：逢八进一基数：8权：8的幂（4）十六进制(Hexadecimal)：数字符号：0~9、A、B、C、D、E、F计数规则：逢十六进一基数：16权：16的幂2、数制转换：（1）二进制、八进制、十六进制转换为十进制：方法：将其它进制按权位展开，然后各项相加，就得到相应的十进制数。例1：将二进制数转换成十进制数。解：例2：将八进制数转换成十进制数。解：例3：将十六进制数转换成十进制数。解：（2）十进制转换为二进制、八进制、十六进制：方法是：它是分两部分进行的即整数部分和小数部分。整数部分：（基数除法,倒数取余）把我们要转换的数除以新的进制的基数，把余数作为新进制的最低位；把上一次得的商在除以新的进制基数，把余数作为新进制的次低位；继续上一步,直到最后的商为零,这时的余数就是新进制的最高位.

小数部分：（基数乘法，正数取整）把要转换数的小数部分乘以新进制的基数，把得到的整数部分作为新进制小数部分的最高位；把上一步得的小数部分再乘以新进制的基数，把整数部分作为新进制小数部分的次高位；继续上一步，直到小数部分变成零为止。或者达到预定的要求也可以。例4:将十进制转化成二进制数。

例5:将十进制转化成二进制数。（3）二进制与八进制、十六进制的相互转换：二进制转换为八进制、十六进制:它们之间满足23和24的关系，因此把要转换的二进制从低位到高位每3位或4位一组，高位不足时在有效位前面添“0”，然后把每组二进制数转换成八进制或十六进制即可。八进制、十六进制转换为二进制时，把上面的过程逆过来即可。①二进制与八进制之间的转换：三位二进制数对应一位八进制数。②二进制与十六进制之间的转换：四位二进制数对应一位十六进制数。几种计数进制数的对照表：十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F3、编码：用若干位二进制数码来表示数字、文字符号以及其他不同的事物，称这种二进制码为代码。编码是代码的编制过程。（1）二-十进制编码（BCD码）：BCD码：用一个四位二进制代码表示一位十进制数字的编码方法。常用BCD码

（2）8421码：8421码是最基本的和最常用的编码。选取0000—1001表示十进制数0—9。按自然顺序的二进制数表示所对应的十进制数字。有权码，从高位到低位的权依次为8、4、2、1，故称为8421码。1010—1111等六种状态是不用的，称为禁用码。用BCD码表示十进制数举例：注意BCD码与数制的区别：（四）、触摸开关电路1、工作原理触摸开关电路原理图VD1～VD4、VS组成开关的主回路，VT1、VT2组成开关控制回路。平时，VT2基极无人体触摸电流注入，处于截止状态，VD1～VD4整流输出220V脉动直流电经R3使VT1导通，VS处于关断状态，灯不亮。当人手触摸一下电极M时，人体泄漏电流经R6、R5、R4分压，其正半周使VT2导通，C1存储的电荷很快通过VT2泄放，VT1因无基极电流而关闭，VD1～VD4整流输出220V脉动直流电经R2使VS导通，电灯HL被点亮。当人手离开电极M后，VT2因无基极电流而截止，R3的电流开始对C1充电，此时灯仍然处于被点亮状态，当C1两端的电压被充到一定值时（约0.6V），VT1重新导通，VS失去触发电压，交流电过零时即关断，电灯熄灭。改变C1的容量可以改变电灯关闭的延时时间，根据使用的场合可以对其容量进行调整。R1和VD5组成待机发光指示电路，当电灯关闭时VD5发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。为了增加电路的安全性，采用R5、R6串联后接到人体触摸电极。2、元器件选择：根据参考原理图，需要准备表所示元器件。VS用MCR100-6等小型塑封单向晶闸管，可控制100W以下任何照明电路。LED用白色发光二极管，以增加发光亮度，同时可以充当小夜明灯使用，电阻均为RTX型1/8W碳膜电阻器，C1用CD11-16V型电解电容器。3、制作步骤：（1）绘制装配图；（2）检测元件；（3）引脚定型；（4）插装元件；（5）焊接元件；（6）电路调试；（7）电路检测与维修。在制作过程中，装配工艺可参照如下步骤进行：（1）安装二极管VD1～VD4，电阻R1～R6。均采用卧式安装，元件紧贴印制板，二极管字应朝上，电阻色环顺序从左至右，由下到上。引脚直立焊接，焊接时注意焊料适量，确保焊点光亮，无虚焊、漏焊等不良焊点。剪脚位与焊点平齐或高出焊点0.5mm。（2）安装三极管VT1、VT2，晶闸管VS，发光二极管VD5，电容C1。采用直立式安装，VT1、VT2、VS底面离印制板5-8mm，C1尽量贴近印制板，发光二极管VD5根据外壳尺寸留取适当的长度。（3）安装触摸片M。触摸片M用软导线与电路板相连，焊接要可靠，注意该导线不能与电路板其他地方相连，防止出现触电的可能。（4）连接灯泡。对照原理图和装配图，认真检查电路，确认无误后可连接