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1、江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区毕 业 设 计（论文）题 目：触摸开关的研究系 ：信息工程系专 业：应用电子技术班 级：学 生：学 号：指导教师： 职称：讲 师摘 要市场经济的发展，人们对开关的需求越来越高，开关的种类也因此越来越齐全。声控开关、机械开关、光控开关等产品逐步进入生活中。但由于机械开关属于有触点开关元件，它有接触不良、故障率高、使用不便等缺点，且摩擦较大容易损坏；盛开开关严重浪费了电力资源，干扰了环境安宁；光控开关是采用光线的强弱来实现对用电器电源自动控制的电子开关，它对光线强弱的要求苛刻。针对以上开关的各种缺点，促使我们寻求更为理想的开关电器设备替代元件，方便人们生活。触
2、摸开关是一种新型的电子节能开关，可广泛应用于多层住宅和办公室外的走廊、门厅、楼梯间、电梯间、过道等公共场所，也可以在家庭安装。本次设计利用模拟电路和数字电路，以直流稳压电源电路、NE555单稳态电路、和继电器控制电路为核心设计延时触摸开关。需要开关灯时，手指触摸开关感应区，电灯自动点亮，延时约一分钟，电灯自动熄灭。该操作简单，使用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。主要由NE555定时器，直流稳压电路和继电器控制电路组成。具备以下功能特点：节约电能，无触点，无污染，安全可靠。关键词：触摸开关；模拟电路；延时；感应；节能ABSTRACTThe development of market eco
3、nomy, people to switch the demand is higher and higher, the types and therefore less switch is complete. Sonic switch, mechanical switch, optical switch etc. Product has gradually taken into life. But due to mechanical switch belong to have switch components, it has bad contacts, failure rate high,
4、use inconvenience of faults, and friction larger damage easily; Blooming switch power resources, serious waste to interfere with the environmental tranquility, Optical switch is using the strength of the light to achieve with electric power automatic control of electronic switch, it is so light inte
5、nsity requirements harsh. In view of the above switch, prompting flaws we seek more ideal switch electrical equipment replacement components, convenient for people to life. Corridor delay touch switch is a new type of electronic energy saving switch, can be widely used in multi-storey residential an
6、d office corridors outside, vestibular, stair, elevator, corridor in public places, also can be in home installation. This design using analog and digital circuit, in order to direct current voltage-stabilized source circuit, NE555 single state circuit, and relay control circuit as the core design d
7、elay touch switch. Need to turn off the lights when open fingers switch inductive zone, lights automatic light, delay about a minute, electric automatic extinguished. The operation is simple, use energy-saving, again have no voice sounds light switch has the drawbacks. Mainly by NE555 timer, dc volt
8、age circuit and relay control circuit composed. Have the following function characteristics: save electric energy, non-contact, clean, safe and reliable. Keywords: touch switch；analog circuit；delay；induction；energy conservation目 录第一章 设计思路与方案设计11.1 设计思路11.2 方案设计1第二章 系统组成与工作原理22.1 系统组成的总原理图22.2 系统的工作原
9、理22.1.1单稳态电路42.2.2对称双稳态电路52.2.3无稳态电路52.3三种节能触摸开关62.3.1无静态功耗电子触摸开关62.3.2微静态功耗触摸延熄开关72.3.3无静态功耗触摸延熄开关8第三章 单元模块电路设计93.1 整流电路93.3 指示灯113.4 触发电路113.5 晶闸管的开关作用113.6传感器及元器件的选用153.6.1触摸信号输入电路153.6.2 74 LS00的简介17第4章 产品制作安装与调试194.1 产品制作设计194.1.1 元件布局规则194.1.2 元件布线规则194.2元器件检测204.3原件安装与硬件调试22第五章 总 结24致 谢25参考文献
10、26附 录27第一章 设计思路与方案设计1.1 设计思路随着社会的进步，人类生活水平的不断提高，各种电子开关出现，为了设计一款方便使用，简单可靠的的单键触摸开关，我特意选择了单键触摸开关作为我的课程设计课题。单键触摸开关由触摸信号输入电路，IC CD4017信号处理电路，电子开关驱动电路及电源组成。首先由触摸片把人体的触摸信号转化成市电同频的标准的MOS电平，然后输入ICCD4017的十进制的计数器进行信号处理,最后由ICCD4017处理后的结果决定是否驱动电子开关导通灯泡或其他使用设备工作。1.2 方案设计方案框图电子开关驱动电路触摸信号输入电路IC CD4017信号处理电路电子开关电路 电
11、源 图1-1方案图第二章 系统组成与工作原理2.1 系统组成的总原理图 图2-1总原理图2.2 系统的工作原理用CD4017组成的单键触摸开关，该开关为单触摸电极控制方式，每触摸一次电极，开关即动作（开或关）一次，与普通机械开关功能相同，使用非常方便。电路原理图中HD为管式氖泡，它与光敏电阻RG组成“自制光电耦合器”，并与触摸电极M、R1形成触摸信号输入通路。CD4017的Q1、Q3、Q5、Q7、Q9等奇数输出端分别接二极管V2V6，当其中之一输出高电平时，V8导通并触发双向可控硅VT导通，接入插座的负载得电工作，此时Q2、Q4偶数输出端悬空；反之，当偶数输出端其中之一为高电平时，V8、VT均
12、截止，插座负载断电，该触摸开关刚通电时，因C1、R4微分作用，CD4017自动复位清零，插座为断电状态。首次触摸M后，HD启辉发光，RG阻值减小，CD4017的CL端变为高电平，Q1输出高电平；而再触摸一次M后，CD4017计数一次，Q1变为低电平，Q2输出高电平，依次类推，从而实现触摸开关功能，市电两输入线分别通过R7、R8接至触摸通路，因此无需分相线、零线，均可保证电路正常工作。采用分立元器件制作的触摸式电子开关，它具有简单易制、使用安全可靠等特点，可用于控制照明灯、排风扇等家用电器。电路工作原理：该触摸式电子开关电路由电源电路、触发控制电路和控制执行电路 (开关电路)组成，如图2-2所示
13、图2-2电源电路由电源变压器T、整流桥堆UR和滤波电容器C组成。触发控制电路由触摸电极片Al、A2、晶体管Vl-V4和电阻器Rl-R4组成，其中V3、V4和Rl-R4组成双稳态触发器。控制执行电路由晶体管V5、电阻器R5、二极管VD、继电器K和发光二极管VL组成。交流220V电压经T降压、UR整流及C滤波后，为触发控制电路和控制执行电路提供9V直流电压。在接通电源瞬间，V4截止，V3导通，V5截止，K处于释放状态，负载不工作。当用手触摸饱极片Al时，人体感应信号经Vl放大后使V4受触发而导通，V3截止，V5导通，K吸合，其常开触头将负载的工作电源接通。再用手触摸一下电极片A2时，人体的感应信号
14、经V2放大后，使V3导通，V4和V5截止，K释放，将负载的工作切断。VL在K吸合、负载通电工作时点亮，在K释放时熄灭。元器件选择：Rl-R5选用1/4W的碳膜电阻器或金属膜电阻器。C选用耐压值为16V的铝电解电容器。VD选用IN4001型硅整流二极管或2CPlO型硅普通二极管。UR选用lA、5OV的整流桥堆，也可用4只1N4001或2CPlO桥接后代替。VL选用5mm发光二极管。Vl-V4均选用Sg013或3DG6型硅NPN晶体管;V5选用3DGl2或S805O型NPN晶体管。T选用1-3W、二次电压为gV的电源变压器。K选用JRX-13F型9V直流继电器。若控制较大的功率负载，则可用K的常开
15、触头通过控制交流接触器来控制负载。2.1.1单稳态电路图2-3图2-3是典型的单稳态电路。与双稳态电路相比，电路中的一个耦合电阻Rb1换成了耦合电容C1。所以，开机后VT1截止，VT2饱和导通（稳态）。给它一个触发信号（负脉冲）后，电路翻转，变为VT1导通，VT2截止（暂稳态）。暂稳态是不会长时间稳定存在的，经过一定时间T后，电路会自动返回原来的状态稳态（VT1截止，VT2导通），也就是电路有一个稳态和一个暂稳态。暂稳态维持时间的长短取决于C1和Rb1：T = 0.7RC。2.2.2对称双稳态电路图2-4图2-4是典型的双稳态触发电路。注意图中的LED1、LED2和Rc12、Rc22只是为了方
16、便观察VT1和VT2两管导通、截止状态的附加加电路，它并非双稳电路必须的部分。本图双稳电路的触发方式为计数触发。如果我们按一下SA电路就会从一种稳态翻转为另一种稳态，设电源接通后VT1饱和导通（LED1亮），VT2截止。按下SA后，就变成VT1截止，VT2饱和（LED2亮）。如果再按一次，电路又变为VT1饱和，VT2截止。总之，每按一下触发电路，或者说每收到一个触发脉冲，电路的状态就翻转一次。这种触发方式我们称之为计数触发。2.2.3无稳态电路无稳态电路也是由两管交叉耦合而成，不过，两只耦合电阻都换成了耦合电容。它没有稳态，只有两个暂稳态，所以两管轮流导通截止。我们常用它来产生方波或脉冲信号源
17、，所以也可以称这种电路为多谐振荡电路，其振荡周期：T = 0.7Rb1C1+0.7R.b2C2两管元件数据对称时，公式可简化为：T = 1.4RbC或者说振荡频率：f = 1/（21.4RbC）这里，我们为了便于观察发光二极管的闪光，所以R、C都用得较大。如果振荡频率太高，那么看起来两只发光管都是亮着的，就看不出翻转的过程了。 图2-5无稳态电路电路图2.3三种节能触摸开关经过对市场上出现的多种电子开关(包括延熄开关)进行分析测试，笔者发现这些开关都有六七百毫瓦以上的静态功耗，一年下来每个电子开关静态耗电就在5、6度以上。每个厂家每年都生产出大量这种开关供人们使用，可想而知有多大的浪费。为此，
18、笔者利用一种很普通的小电流触发晶闸管(具有控制极触发电流很小的特点，触发电流多小于200A，目前额定电流为1A的这种晶闸管的售价只有四、五毛钱)，设计制作了三种实用的电子触摸开关，这几种开关具有电路简单、成本低廉、元件易购、工作可靠、使用方便等特点，更主要的是没有任何静态功耗或只有极微功耗。使用时无需区分两根引出线，可随便与电器或电灯串联，只是注意整个开关必须接在交流电火线上。2.3.1无静态功耗电子触摸开关目前，大多数电子触摸开关都需要在开关内部设计一个直流低压工作电源，这样不仅电路复杂，而且存在静态功耗。本电子触摸开关采用的技术方案是：由桥式整流二极管、单向晶闸管、三极管、电阻、电容和触摸
19、金属片组成电子触摸开关，触摸开的控制是通过一个小电流触发晶闸管实现的。首先整流二极管把交流市电变成单向脉动电，然后经一个单向晶闸管进行电源通断控制，触摸开控制的小电流触发晶闸管接在起电源通断控制作用的晶闸管的阳极和控制极之间。触摸开金属片通过限流电阻接在小电流触发晶闸管的控制极上。 本开关可以在无任何静态功耗的情况下，对家用电器特别是照明灯具进行交流电源触摸通断的控制。 小电流触发晶闸管VS2实现触摸开控制，三极管VT实现触摸关控制。电容C2通过电阻R2接在VS1的控制极和阴极之间，可使晶闸管VS1一旦被触发导通后能一直维持导通。平时晶闸管VS1和VS2均处于关断状态，整个电路没有任何功耗。当
20、人体(如手指)触摸一下金属片M时，人体的感应信号使VS2导通，结果VSl得到触发电流也导通，电器得电工作。VS1导通后，VS2随即没有工作电压，此时对应电容C2两端电压约为08V。需要关掉电器电源时，触摸一下金属片M，对应三极管VT导通，C2上的电荷被释放，VS2在交流市电过零时关断。图中电容C1和C3起抗干扰作用。由于采用桥式整流，通过晶闸管控制，可确保流过电器电流是正弦波，因此适用于各种电器的电源控制。2.3.2微静态功耗触摸延熄开关此触摸延熄开关具有静态功耗极微的特点。静态电流约55A，静态功耗约12mW，一年下来静态耗电仅约01度，比现有触摸延熄开关降耗98以上。电路如图5所示，VS1
21、、VS2为单向晶闸管。其中VS2为小电流触发晶闸管。交流电经二极管VD1VD4桥式整流后变成脉动直流电，一路直接加到VS1的阳、阴极之间，另一路通过电阻R1加到VS2的阳极。由于无触发信号，VS1和VS2均处于关断状态。当人体(如手指)触摸一下金属片M时，人体的感应信号使VS2导通，结果VS1也导通，对应电灯得电发光。由于C2的作用，VS1将一直保持导通状态，这是本开关的一个独特之处。二极管VD5起提升电容C2上电压的作用。VS1导通后，对应C2两端电压实测约为16V。此电压经电阻R3向电容C4充电。一定时间后，对应三 极管VT1导通，结果C2上的电荷被释放，VS1关断，电灯熄灭。三极管VT2
22、为电容C4提供放电回路，当延熄结束后，VS1截止，220V的直流脉动电压通过电阻R1、R7加到VT2基极，VT2饱和导通，C4上电荷被快速释放，为再次的延熄做好准备。此触摸延熄开关所带负荷的大小由VS1和VD1VD4二极管决定。VS1采用1A600V，VD1VD5采用1N4007，对应灯泡功率在100w以内。VS2采用小型的MCR00-6。R1R8电阻阻值分别为100k、22k、220k、15M、15M、22k、39k、39k，功率均为116W。C1、C3为瓷片电容，容量分别为01和001。C2、C4为电解电容，分别为4725V和47016V。2.3.3无静态功耗触摸延熄开关此触摸延熄开关没有
23、任何静态功耗。电路中的R8处串联了一个耐压400V以上的小容量电容C5，平时没有任何静态电流。每次延熄过程中，此小容量电容通过R8、R9放电；延熄结束后，200多伏脉动直流电向此小容量电容快速充电。由于VT1、VT2导通后，C4上电压会快速降到06V左右，要把C5上不多的电荷放掉，对于所串联的此小容量电容只要几千皮法即可，C5为3900pF500V。三极管VT1、VT2构成模拟单向晶闸管，一旦导通，就快速进入饱和状态，对应C2上的电荷快速被释放，结果VS1快速关断。由于采用了模拟单向晶闸管，触发电流极小，不到1A，因此R3阻值可以取得很大，对应C4容量可以很小，让C4电荷放掉的R8支路电流也可
24、相应降低。如果三极管VT3电流放大倍数大于50，C5容量还可减小。经实验，C5取2200pF，R8取33M，也能正常工作。R3取15M，C4取100F，延熄时间为68秒。第三章 单元模块电路设计3.1 整流电路电路中采用四个IN4007二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U的正半周内，二极管VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，VD1、VD3截止，VD2、VD4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。桥
25、式整流电路：(1) 单相桥式整流电路的组成单相桥式整流电路由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压u2正、负半周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变。设变压器副边两段分别为a和b，则a为“”、b为“”时应有电流留出a点，a为“-”、b为“”时应有电流流入a点；相反，a为“”、为“”时应有电流流入点，为“”、为“”时应有电流流出点；因而和点均应分别接两只二极管，以引导电流；如图3-1所示。图3-1 桥式整流原理(2) .工作原理设变压器副边电压，U2为其有效值。当2为正半周时，电流由a点流出，经过V1、RL、D3流入b点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即，V2和V4管
26、承受的反响电压为u2。当u2为负半周时，电流由b点流出，经V2、RL、V4流入a点，负载电阻RL上的电压等于u2，即，V1、V3承受的反向电压为u2。这样，由于V1、V3和V2、V4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压。如图3-2所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。图3-2 桥式整流电路电流、电压波形(3) .输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV)根据图3-2中所示uo的波形可知，输出电压的平均值 解得 由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出
27、电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值） 在变压器副边电压相同、且负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍。根据谐波分析，桥式整流电路的基波UOIM的角频率是u2的2倍，即100HZ，。故脉动系数 与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。3.3 指示灯VD1VD4、VS组成开关的主回路。平时，VS处于关断状态，灯不亮。VD1VD4输出220V脉动直流电经R1限流，VD5稳压，C2滤波输出约8V左右的直流电供VT3使用。此时LED发光，指示开关位置，便于夜间寻找开关。3.4 触发电路触摸灯的触摸开关是通过人体接触后产生的电流泄露而工作的。当用手触摸一下触摸开关的电极片M时，
28、人体泄漏电流使VT3导通。此时，电容C2开始充电，VT2、VT1随即导通，晶闸管门极得到正向触发电流导通。（其中泄露的电流十分微小，只有多少微伏。而人体本身带的静电都有几千几万伏。所以触摸开关对人体的影响是微乎其微的几乎没有）。3.5 晶闸管的开关作用(1).晶闸管的开关作用晶闸管是一种开关组件，广泛的应用在各种电路，以及电子设备中。典型的小电流控制大电流的组件，通过一个电流很小的脉冲触发，当晶闸管处于导通状态时它的电阻变得很小相当于一跟导线。(2).晶闸管的结构和工作原理晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三
29、极管的复合管。如图图3-3所示：图3-3 等效图当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门极电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通。设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2，发射极电流相应为Ia和Ik，电流放大系数相应为1=IC1/Ia和2=IC2/Ik，设流过J2结的反相漏电流为ICO，晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和： (1)若门极电流为Ig，则晶闸管阴极电流为： 得出晶闸管阳极电流为： (2)硅P
30、NP管和硅NPN管相应的电流放大系数1和2随其发射极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未接受电压的情况下，式(2)中Ig=0，(1+2)很小，故晶闸管的阳极电流IaICO，晶闸管处于正向阻断状态；当晶闸管在正向门极电压下，从门极G流入电流Ig，由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高放大系数2，产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数1，产生更大的集电极电流IC1流经NPN管的发射结，这样强烈的正反馈过程迅速进行。当1和2随发射极电流增加而使得(1+2)1时，式(2)中的分母1-(1+2)0，因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这时
31、，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定，晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后，式(2)中1-(1+2)0，即使此时门极电流Ig=0，晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通，门极已失去作用。在晶闸管导通后，如果不断地减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于1和2迅速下降，晶闸管恢复到阻断状态。(3) .晶闸管的工作条件晶闸管承受反向阳极电压时，无论门极承受何种电压,晶闸管都处于关断状态。晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压,无论门极电压如何，晶闸管保持导通,即晶闸管导通后
32、，门极失去作用。晶闸管在导通情况下，当主回路电压或电流减小到接近于零时，晶闸管关断。(4).晶闸管的管脚鉴别单、双晶闸管的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R1挡），可能是A、K或G、A极（对单向晶闸管）也可能是T2、T1或T2、G极 （对双向晶闸管）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向晶闸管。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十 至几百欧，则必为双向晶闸管。再将旋钮拨至R1或R10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。 图3-4 晶闸管管脚性能的差别：将旋钮拨至R1挡，对于16A单向晶
33、闸管，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发， 且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回位置，则表明可控硅良好。 对于16A双向晶闸管，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视晶闸管电流大 小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明晶闸管良好，且触发电压（或电流）小。 若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回位置，则说明晶闸管触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量
34、，对于单向晶闸管，闭合开关K，应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明晶闸管损坏。 对于双向晶闸管，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。三极管：（1）共射电流放大系数和在共射极放大电路中，若交流输入信号为零，则管子各极间的电压和电流都是直流量，此时的集电极电流IC和基极电流IB的比就是三极管的放大倍数（=IC/IB, 表示变化量），称为共射直流电流放大系数。当共射极放大电路有交流信号输入时，因交流信号的作用，必然会引起IB的变化，相应的也会引起IC的变化，两电流变化量的比称为共射交流电流放大系数。上述两个电流放大
35、系数 和的含义虽然不同，但工作在输出特性曲线放大区平坦部分的三极管，两者的差异极小，可做近似相等处理，故在今后应用时，通常不加区分，直接互相替代使用。由于制造工艺的分散性，同一型号三极管的值差异较大。常用的小功率三极管，值一般为20100。过小，管子的电流放大作用小，过大，管子工作的稳定性差，一般选用在4080之间的管子较为合适。（2）极间反向饱和电流ICBO和ICEO 集电结反向饱和电流ICBO是指发射极开路，集电结加反向电压时测得的集电极电流。常温下，硅管的ICBO在nA（10-9）的量级，通常可忽略。集电极-发射极反向电流ICEO是指基极开路时，集电极与发射极之间的反向电流，即穿透电流，
36、穿透电流的大小受温度的影响较大，穿透电流小的管子热稳定性好。（3）极限参数集电极最大允许电流ICM 晶体管的集电极电流IC在相当大的范围内值基本保持不变，但当IC的数值大到一定程度时，电流放大系数值将下降。使明显减少的IC即为ICM。为了使三极管在放大电路中能正常工作，IC不应超过ICM。集电极最大允许功耗PCM 晶体管工作时、集电极电流在集电结上将产生热量，产生热量所消耗的功率就是集电极的功耗PCM。功耗与三极管的结温有关，结温又与环境温度、管子是否有散热器等条件相关。功耗线的左下方为安全工作区，右上方为过损耗区。手册上给出的PCM值是在常温下25时测得的。硅管集电结的上限温度为150左右，
37、锗管为70左右，使用时应注意不要超过此值，否则管子将损坏。反向击穿电压UBR（CEO）反向击穿电压UBR（CEO）是指基极开路时，加在集电极与发射极之间的最大允许电压。使用中如果管子两端的电压UCEUBR（CEO），集电极电流IC将急剧增大，这种现象称为击穿。管子击穿将造成三极管永久性的损坏。三极管电路在电源EC的值选得过大时，有可能会出现，当管子截止时，UCEUBR（CEO）导致三极管击穿而损坏的现象。一般情况下，三极管电路的电源电压EC应小于1/2 UBR（CEO）。（4）温度对三极管参数的影响几乎所有的三极管参数都与温度有关，因此不容忽视。温度对下列的三个参数影响最大。对的影响：三极管的
38、随温度的升高将增大，温度每上升l，值约增大0.51，其结果是在相同的IB情况下，集电极电流IC随温度上升而增大。对反向饱和电流ICEO的影响：ICEO是由少数载流子漂移运动形成的，它与环境温度关系很大，ICEO随温度上升会急剧增加。温度上升10，ICEO将增加一倍。由于硅管的ICEO很小，所以，温度对硅管ICEO的影响不大。对发射结电压ube的影响：和二极管的正向特性一样，温度上升1，ube将下降22.5mV。综上所述，随着温度的上升，值将增大，iC也将增大，uCE将下降，这对三极管放大作用不利，使用中应采取相应的措施克服温度的影响。3.6传感器及元器件的选用 3.6.1触摸信号输入电路HD为
39、管式氖泡，它与光敏电阻RG组成“自制光电耦合器”，并与触摸电极M、R1形成触摸信号输入通路, 人体带电与市电同频，当人体接触触摸片时，经输入电阻和HD管式氖泡及光敏电阻RG后成为标准的MOS电平。触摸持续时间大于32毫秒、小于332毫秒时，控制逻辑部分控制电路呈开关工作状态。当触摸持续时间大于332毫秒时，控制逻辑部分控制电路呈调光工作状态，输出触发脉冲相位角在41159之间连续周期变化，并根据人眼的感受力，分为快、慢和暂歇三个过程。当触摸结束时，亮度记忆对该时相位角进行记忆，若再施与大于32毫秒、小于332毫秒的触摸，电路呈关状态时，相位角仍由该部分记忆，保证电路在下一次开状态时，保持原选定
40、相位角，光源保持原亮度。触发脉冲与市电的同步，由锁相环保证电路的工作时钟，也均由其产生。电路图如下： 图3-5触摸信号输入电路图（1）cd4017工作原理及应用电路图如下:图3-6十进制计数分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有10个输出端（O0O9）和个进位输出端O5-9。每输入10个计数脉冲，O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输入（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或
41、正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1O9）均为低电平。CP0和CP1是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CP1端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。IC CD4017的引脚图如下：图3-7 74LS373的引脚图（2）74LS373的功能说明74LS373是一种8D锁存器，具有三态驱动输出，该锁存器由8个D门组成，有8个输入端1D 8D，八个输出端1Q 8Q，2个控制端（G和OE），使能端G有效时，将D
42、端数据打入锁存器中D门，当输出允许端有效时，将锁存器中锁存的数据送到输出端Q。当使能端G为高电平时，同时输出允许端 为低电平，则输出Q等于输入D；当使能端G为低电平，而输出允许端也为低电平时，则输出Q=Qo(原状态，即使能端G由高电平变为低电平前，输出端Q的状态，这就是“锁存”的意义)：当输出允许端 为高电平时，不论使能端G为何值。输出端Q总为高阻态。3.6.2 74 LS00的简介74LS00为四组2输入端与非门，其主要电特性的典型值如表3-8所示表3-8 74LS00主要特性TPLHTPHLPD9ns10ns9mW（1）逻辑门74LS00芯片的引脚排列如图3-9所示图3-9 74LS00芯
43、片的引脚图（2）74LS00芯片的接线图如图3-10所示图3-10 74LS00芯片的接线图（3）74LS00芯片逻辑符号图如图3-11所示，图3-11 74LS00逻辑符号图第4章 产品制作安装与调试4.1 产品制作设计4.1.1 元件布局规则(1) 按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开。(2) 定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm内不得贴装元件，螺钉等安装孔周围3.5mm内不得贴原器件。(3) 卧装电阻、电感、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。(4) 元器件的外侧距板边的距离为5
44、mm。(5) 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm。(6) 金属壳体元件与金属件不能与其他壳体相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm；定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其他方孔外侧距板边的尺寸应大于3mm。(7) 发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均匀分布。(8) 电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。(9) 所有IC元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得多于两个，出现两个方向时，两个方向互相垂直。(10) 板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状填充，网格大于8mil；(11) 贴片焊盘上不能
45、有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。(12) 贴片单端对齐，字符方向一致，封装方向一致。(13) 有极性的器件在以同一板上的极性标示方向一致。4.1.2 元件布线规则(1) 画定布线区域距PCB板边1mm的区域内，以及安装孔周围1mm内，禁止布线。(2) 电源线应尽可能的宽，不应低于18mil；模拟信号线宽不应低于12mil；CPU入出线不应低于10mil；线间距不应低于10mil。(3) 正常过孔的焊盘不应低于30mil；孔径不低于14mil。(4) 双列直插：焊盘60mil；孔径40mil。(5) 注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。4.2元器件检测(1) 三极管的
46、判别方法： 基极的确定：先用任意一支万用表笔，设为黑点，任某个电极不动，再用另一支表笔红色分别去点其它两个极，如果分别点测两次中，其阻值相同，则黑表笔点的为基极；若只有一次有阻值，或两次都没有阻值，说明急木找到； 在确定基极过程中，两次测量阻值中，两次测量阻值不相等，阻值大的为发射极，阻值小的为集电极。(2) 电子元器件的极性：电解电容上标有白色箭头的一极是负极；玻璃封装二极管上标有黑色环的一端，塑料封装二极管上标有白色环的一端为负极；某些三极管的管脚上非标准排列，在其外壳的柱面上用红色点表示发射极等； (3) 发光二极管的判测：由于“二极管”挡能够提供3V、1mA的电源，所以可直接测光管（LED）的正向导通压降，一般显示在2V以下，同时管子会发出微光；反向显示为“
