台灯触摸开关电路设计与制作

课程设计(论文) 题 目 名 称          电子技术课程设计                          课 程 名 称    大功率LED触摸开关电路的设计                          学 生 姓 名              钟岳贵                      学      号            1141203055                    系 、专  业    电气工程系、11测控技术与仪器                                指 导 教 师            聂俊飞                      2013年  12 月  6 日 邵阳学院课程设计（论文）任务书 年级专业 11测控技术与仪器 学生姓名 钟岳贵 学 号 1141203055 题目名称 大功率LED触摸开关电路的设计 设计时间 2013．11．25 2013．12．6 课程名称 电子技术课程设计 课程编号 121202306 设计地点 电工电子实验分室 408、409室 一、课程设计（论文）目的 通过课程设计，使学生加巩固和加深对电子电路基本知识的理解，学会查寻资料、 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，及系统电路的构成。进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础。 二、已知技术参数和条件 用中小规模集成芯片设计并制作大功率LED触摸开关电路。 1．了解并掌握电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 2．熟悉几种常用集成数字芯片，掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．熟悉和掌握555时基电路的引脚和功能。 6．选择合适的电阻、电容三极管的器件。 7．完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图。 三、 任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，系统电路图，以及运行说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。⑤用protuse或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。               注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。 四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） 胡宴如 主编.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2011年 张克农 主编.《数字电子技术. 高教出版社出版.第一版.2010年 彭介华 主编.《电子技术课程设计指导》.高教出版社出版.第一版.2002年 《电子电工实验指导书》 电子电工实验室可以提供的主要仪器设备： 示波器　型号规格VP-5220、电子学习机　型号规格WL-V、万用表　MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。 五、进度安排 2013年11月25日--26日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求 2013年11月27日：总体方案设计，方案比较，选定方案； 2013年11月28日-12月2日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图； 2013年12月3日-4日：系统调试改进 2013年12月5日5：整理撰写设计论文； 2013年12月6日：答辩 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）： 2013年11月18日 七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 2013年11月18日 八、备注   指导教师（签字）：                      学生（签字）： 邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名        钟岳贵                      学    号    1141203055                          系             电气工程系                      专业班级  11测控技术与仪器                            题目名称  大功率LED触摸开关电路的设计      课程名称    电子技术课程设计                            一、学生自我 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 通过本次课程设计我受益匪浅，不仅使我进一步掌握数字电路课程所学的理论知识，通过阅读相关专业书籍掌握了一些以前未了解的知识；同时也熟悉了很多的硬件设备，更重要的是使我在学习和掌握这些知识的同时，能够在思维上得到提高和升华，在分析问题和解决问题的能力上得到培养和提高。 学生签名： 年 月 日   二、指导教师评定 评分项目 平时成绩 论文 答辩 综合成绩 权 重 30 40 30   单项成绩       指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日           注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面； 2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。 摘　要 用中小规模集成芯片设计并制作大功率LED触摸开关电路。了解并掌握电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。使用NE555实现大功率LED的亮灭。用protuse仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。 关键词：NE555;7400;proteus 目录 摘要    一、设计目的及任务要求    1 二、单元电路的设计    2 2.1 555集成电路    2 2.2 555集成电路管脚    3 2.3电容的概述    3 2.4 74LS00的概述    5 2.5大功率LED的概述    5 2.6确定元器件及元件参数    7 三、总体电路图及仿真结果    8 3.1 总体电路图    8  3.2 仿真结果    8 四、分析与心得    9 致谢    10 参考文献    11 一、设计目的及要求 1．了解并掌握电路设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 2．熟悉几种常用集成数字芯片，掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．熟悉和掌握555时基电路的引脚和功能。 4．选择合适的电阻、电容三极管的器件。 5．完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图。 二、单元电路的设计 2.1  555集成电路 图2.1  555集成电路内部图 图2.1(a)所示，这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端(TH)可看成是置零端R，要求高电平，触发端(TR)可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端(DIS)可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。另外还有复位端MR，控制电压端Vc，电源端VDD和地端GND。 这个特殊的触发器有两个特点： (1)两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值端(TH)要求高电平，而置位端s即触发端(TR)则要求低电乎; (2)两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当V c端不接控制电压时，对TH(R)端来讲，>2/3VDD是高电平1,<2/3VDD是低电平0：而对TR(S)端来讲，>1/3VDD是高电平1，<1/3VDD是低电平0。如果在控制端(Vc)上控制电压Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2Vc值，可  见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平值。它的功能表见图2.1(b)所示。 我们也可以把555集成电路成一个带放电开关的R-S触发器。555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。  2.2  555集成电路管脚 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2.2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有0和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。 图2.2 NE555管脚图 2.3 电容的概述 一、电容器的正确选择 (1)应根据电路要求选择电容器的类型。对于要求不高的低频电路和直流电路，一般可选用纸介电容器，也可选用低频瓷介电容器。在高频电路中，当电气性能要求较高时，可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。在要求较高的中频及低频电路中，可选用塑料薄膜电容器。在电源滤波、去耦电路中，一般可选用铝电解电容器。对于要求可靠性高、稳定性高的电路中，应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。对于高压电路，应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。对于调谐电路，应选用可变电容器及微调电容器。 (2)合理确定电容器的电容量及允许偏差。在低频的耦合及去耦电路中，一般对电容器的电容量要求不太严格，只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。在定时电路、振荡回路及音调控制等电路中，对电容器的电容量要求较为严格，因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近，应尽量选精度高的电容器。在一些特殊的电路中，往往对电容器的电容量要求非常精确，此时应选用允许偏差在±0．1％～±0．5％范围内的高精度电容器。 (3)选用电容器的工作电压应符合电路要求。一般情况下，选用电容器的额定电压应是实际工作电压的1．2～1．3倍。对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路，选用电容器的额定电压应考虑降额使用，留有更大的余量才好。 若电容器所在电路中的工作电压高于电容器的额定电压，往往电容器极易发生击穿现象，使整个电路无法正常工作。 电容器的额定电压一般是指直流电压，若要用于交流电路，应根据电容器的特性及规格选用；若要用于脉动电路，则应按交、直流分量总和不得超过电容器的额定电压来选用。 (4)优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器。 (5)应根据电容器工作环境选择电容器。电容器的性能参数与使用环境的条件密切相关，因此在选用电容器时应注意： 二、电容器的使用方法及注意事项 ①在电容器使用之前，应对电容器的质量进行检查，以防不符合要求的电容器装入电路。 ②在设计元件安装时，应使电容器远离热源，否则会使电容器温度过高而过早老化。在安装小容量电容器及高频回路的电容器时，应采用支架将电容器托起，以减少分布电容对电路的影响。 ③将电解电容器装入电路时，一定要注意它的极性不可接反，否则会造成漏电流大幅度的上升，使电容器很快发热而损坏。 ④焊接电容器的时间不易太长，因为过长时间的焊接温度会通过电极引脚传到电容器的内部介质上，从而使介质的性能发生变化。 ⑤电解电容器经长期储存后需要使用时，不可直接加上额定电压，否则会有爆炸的危险。正确的使用方法是：先加较小的工作电压，再逐渐升高电压直到额定电压并在此电压下保持一个不太长的时间，然后再投入使用。 2.4 74LS00的概述 00为四组2输入端与非门（正逻辑），共有54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00。如图2.4（a）为74LS00的内部结构图，（b）为实物图。 图2.41（a）                    图2.41（b） 74LS00的功能表如表2.42所示。 表2.42 可知其逻辑表达式： 设计中之所以用到74LS00就是应用其功能表，控制电路的输出。 2.5大功率LED的概述 大功率LED作为第四代电光源，赋有“绿色照明光源”之称，具有体积小、安全低电压、寿命长、电光转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性，必将取代传统的白炽灯、卤钨灯和荧光灯而成为21世纪的新一代光源。 大功率和标准功率LED产品的对比 1、简化设计过程 由于需要考虑极大简化热管理，因此相对于大功率技术所需的设计过程，标准LED阵列所需的设计过程要简单得多。在我们的理论例子中，驱动1W LED需要350mA电流，而六个标准LED阵列仅需120mA电流。大功率技术需要使用散热片和金属芯PCB板，以确保避免结点温度过高而造成的效率损失、使用寿命降低或者褪色。 因为标准的LED不需要使用散热片、金属芯印刷电路板(MCPCB)、电容器或电阻器，所以这些LED更易于设计、测试和制造。这种简化的过程不仅为生产过程节约了时间和金钱，而且还可以加快产品的上市时间。 2、节省成本 大功率LED需要进行热管理，这极大地增加了LED的成本。在设计过程中，最昂贵的附加物就是散热片。散热片可以由各种金属 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 制作，这些材料既包括相对便宜的铝，也包括导电性能更好但却更昂贵的材料(如铜和银)。这些昂贵的材料可能导致大功率产品的成本增加1~10美元，而标准LED器件就可以避免这种成本的增加。 同样，大功率LED也需要使用MCPCB作为另一种被动冷却技术来控制结点温度。因为MCPCB的材料具有更好的导热性，所以相比于标准LED使用的更便宜的FR4 PCB，这些电路板的散热效率更高。然而，其成本却可能高达FR4 PCB成本的5倍。使用更便宜的FR4 PCB，根除对昂贵散热片的需求，以及简化设计的考虑事项，可以节约高达60%的成本。 3、节省空间 当设备的内部空间限制非常大时，标准LED通常是最佳的选择。如上所述，大功率LED需要额外使用散热片以及总体来说较占空间的冷却技术。其首要任务是创造更多的表面积，以通过对流和辐射冷却。表面积较大可以更有效地帮助减少热量，但是同时也增加了大功率LED的体积。这对于较小空间和较小产品而言，增加了设计障碍。 标准LED阵列通常不需要占用空间的驱动器、电容器和电阻器(这些均为大功率LED所需)，从而节省了高达50%的空间。针对有限空间的应用，标准LED阵列可以提供与大功率LED相等的亮度，而同时又能极大地节省空间。 2.6 确定元器件及元件参数 表2.6元器件及元件参数 符号 名称 规格 C1 电容器 0.1μF瓷片 C2 电容器 0.1μF瓷片 VD1 发光二极管 LED-BIBY VD2 二极管 1N4148 VD3 二极管 1N4148 7400 与非门 3个         三、总体电路图及仿真结果 3.1总体电路图 如图3.1电路中，D3将NE555的2脚钳位于高电平，D2将6脚位于低电平。当用手触摸S端子时，通过电容C1会使原来处于高电平的2脚跳变为低电平的D2变亮,当手触摸R端时使6脚变为高电平的D2灭。 图3.1总体电路图 3.2仿真结果 因为在proteus中不能是先用手触摸的效果所以开关代替仿真。当按下3.2（a)中右端端开关实现LED灭的效果，当按下3.2（b）左端开关实现LED亮的效果。 图3.2(a)仿真结果1                             图3.2（b）仿真结果2