延时灯电工电子综合设计报告书.doc

成绩 电工电子综合设计报告书 题 目 延时灯 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 自动化 班 级 11自动化 组 长 姓 名 戴广军 学 号 1104105006 同 组 学 生 程洋、吴伟、王祥 设 计 地 点 工科楼C210 设 计 学 时 2周 指 导 教 师 杭阿芳、赵国树、刘旭明、吴敏 金陵科技学院教务处制一、 设计任务和要求电工电子综合设计的主要内容包括理论设计、安装与调试及写出设计总结报告等。其中理论设计又包括选择总体方案、设计单元电路、选择元器件及计算参数等步骤,是课程设计的关键环节。安装与调试是把理论付诸实践的过程,通过安装与调试,进一步完善电路,使之达到课题所要求的性能指标,使理论设计转变为实际产品。课程设计的最后要求写出设计总结报告,把理论设计的内容、组装调试的过程及性能指标的测试结果进行全面的总结,把实践内容上升到理论的高度。本次设计考核的能力主要有：1) 电工及电路分析，模拟电子技术，数字电子技术，大学物理等知识2) 项目设计与运作能力 3) 团队协作能力4) 技术文档撰写能力5) PPT汇报与口头表达能力要求完成的工作量包括： 1) 制作实际成品，并现场演示效果。2) 学生结合课题进行PPT演讲与答辩。3) 学生上交课题的设计技术文档。二、 设计思路系统总体框图： 直流稳压电源模块延时开关控制模块被控灯模块图1系统总体框图本系统主要由直流稳压电源模块、延时开关控制模块、被控灯模块等三个小模块组成。直流稳压电源模块由变压器、整流桥堆、稳压管、电容等组成，其功能是将民用交流电220V电源经过桥式整流和稳压管稳压后转化为稳定的直流+12V电源，以此来供给延时开关控制模块中的NE555定时器构成的单稳态触发器使用（NE555定时器的工作电压为4.5V18V）。延时开关控制模块主要由NE555定时器芯片引脚外接上电容电阻电位器两脚开关等构成的单稳态触发器组成，它的功能是在手动按下开关后使单稳态触发器进入到暂稳态状态，从而就能使555定时器的3号引脚输出高电平来控制继电器的吸合与断开；被控灯模块由220V电源、照明灯和继电器组成，其功能是在继电器闭合期间使照明灯的这个回路闭合，从而使灯亮起来。三、 电路原理电路结构比较大，电路中各个部分的功能很清楚，需要分单元电路进行原理介绍。1、直流稳压电源电路原理介绍（图2、图3）：图2直流稳压工作流程图3直流稳压电源电路图 该电路工作原理：1、直流稳压电源电路原理直流稳压电源一般由变压器、整流器、滤波器和稳压管四部分组成。变压器为降压变压器，是把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流桥堆是把输入的交流电整形后变为脉动的直流电输出，这时输出的电压是非常的不稳定，需要用电容对其进行滤波；经过滤波后，输出的电压相对来说已经比较稳定了，接下来再用稳压管把前面输出的电变为稳定的直流电压。 2、延时开关电路原理介绍（图4）：图4延迟开关电路图首先介绍下555定时器（原理图如下图5） 图5 555定时器电路图555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图如上图所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻（5千欧姆，这也是555定时器名字的由来），一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级（它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3）。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 它的各个引脚功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。下图（图6）是555组成的多谐振荡器图6 555定时器构成的单稳态触发器及其工作波形原理介绍：用555定时器做成单稳态触发器，、脚接电源，脚接地，、脚连接，脚与电源间接一个K欧姆的电位器，与地间接的电容。当开关A按下又弹出是就给号脚输入了一个低电平，从此时起，电容充电，充电时电路处于暂稳态，当电容充电达到2/3Vcc时，就会引起电压比较器的变化，导致3号脚输出变为低电平，重新进入稳态。暂稳态高电平持续时间为 T=1.1RC；高电平持续的时间就是灯亮的时间。3、被控灯电路原理介绍（如图7）图7被控灯电路图该电路工作原理：这个电路是最简单的电路。只需将继电器的常开引脚接入电路就行了，当555定时器的3号脚输出高电平时就能使继电器吸合，使继电器导通，从而使灯与电源组成一个回路，灯就亮了。 继电器介绍：继电器实际上是用低电压、小电流去控制高电压、大电流的一种“自动开关”。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。常开触点和常闭触点继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分开：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称 图8继电器结构图为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。图8为继电器的结构图（1，2接到控制端，4，5接到控制电路）。 四、 安装调试过程与结果焊接的过程是组装电路的主要过程。对于我这样第一次做焊电路板的新手来说这更是一个挑战。整个电路是一个模块一个模块先后焊接的，而且在焊接的过程中要学会用万用表检测是否有虚焊的地方，整个模块焊好后要注意检查其功能是否与预期的相符合。比如焊好直流稳压电源电路时就要给他通电，然后用万用表检测下输出是否为12V电压；焊好单稳态触发器时要用示波器来测下输出的波形是否与预期的一样，如果不一样就得用万用表一个一个引脚的测量电压，排除故障；还有接继电器的时候要分清常开触电与常闭触电；检查的时候一定要对照电路检查，检查不出来要及时去请教老师。我的直流稳压电源焊接的没有问题，输出的直流电压大概12.5V；而延时控制模块就有点问题，555定时器组成的单稳态触发器没有问题，最后就可以了，能正常使灯亮110S可调。实物图：正面图 背面焊接图调试后的亮灯图五、 总结在为期两周的实习当中感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，必须得认真思考，用我们所学的知识，再一步步探索，实在不会的还可以上网百度，百度上有非常多的资料供我们参阅，我们通过自学是完全可以解决遇到的一般问题的。这次的内容包括电路的设计与焊接。本次实验的目的主要是使我们对电子元件及电路板制作工艺有一定的感性和理性认识；对电子信息技术等方面的专业知识做进一步的理解；培养和锻炼我们的实际动手能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践动手能力，能分析问题和解决问题的高素质人才，为以后的顺利就业作好准备。在大一和大二我们学的都是一些理论知识，就是有几个实习我们也大都注重观察的方面，比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼，比如上学期的电工实习。而这一次的实习正如老师所讲，没有多少东西要我们去想，更多的是要我们去做，好多东西看起来十分简单，一看电路图都懂，但没有亲自去做它，你就不会懂理论与实践是有很大区别的，看一个东西简单，但它在实际操作中就是有许多要注意的地方，有些东西也与你的想象不一样，我们这次的实验就是要我们跨过这道实际和理论之间的鸿沟。不过，通过这个实验我们也发现有些事看似实易，在以前我是不敢想象自己可以独立一些计时器，不过，这次实验给了我这样的机会，现在我可以独立的做出。通过两个星期的学习，我觉得自己在以下几个方面与有收获：1、对电工电子工艺的理论有了初步的系统了解。我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的设计制作与工艺流程、工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。 2、对自己的动手能力是个很大的锻炼。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如焊接555芯片时，引脚靠得太近，好几个焊盘的间距特别小，稍不留神，就焊在一起了，但是我还是完成了任务。六、 参考资料1 康华光 .电子技术基础-模拟部分M .北京：高等教育出版社.2006.2 康华光 . 电子技术基础-数字部分M .北京：高等教育出版社.2006.3 程勇 . 直流稳压电源设计M .北京：人民邮电出版社.2009.4 蔡旭辉 . 电工电子实用200例M .北京：高等教育出版社.2005.5 刘卫国 . 555集成电路的设计与应用M .北京：电子工业出版社.2005.七、 附录附录一：Multisim总电路图附录二：元件清单元件名称型号数量变压器220V/18V/2VA1整流桥堆2W101稳压管L7812CV1电容470uF/50V1100uF/50V1100nF/25V1555定时器NE5551照明灯220V-25W1三极管S80501电位器100K1电阻5K/1.25W11.5K/1.25W1继电器JZC-23F1自动复位开关1附录三：实物