台灯触摸开关电路设计与制作

1、 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 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 号题目名称大功率LED触摸开关电路的设计设计时间201311252013126课程名称 电子技术课程设计课程编号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、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环

2、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：课题名称。

3、设计任务和要求。方案选择与论证。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。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、整理与结果分析。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

4、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）：

5、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 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 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

6、 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304030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;p

7、roteus 目录摘要I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52.6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

8、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

9、; (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1,1/3VDD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、

10、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

11、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、

12、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0105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

13、定电压应是实际工作电压的1213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 在电容器使

14、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。 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。 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。 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。 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

15、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

16、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

17、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110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

18、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0.1F瓷片C2电容器0.1F瓷片VD1发