触摸式调光灯课程设计.pdfVIP

一、前言

随着经济发展的加快，科学技术的进步,人们生活水平得到了提高,设备逐渐

完善。台灯是生活中的伴侣，我们是不喜欢与强烈的光线打交道的，因为强光对人

身体是有害的，为了大家能健康地生活与工作，设计师也想出了一个较为完美的构

思，就是台灯的出现，它的出现让很多朋友们得到了满意的效果，但是生活中没有

完美的东西，台灯亦不例外，这就需要我们的改进。很多学生还是比较喜欢触模式

台灯，手一触到台灯的感应部位灯就会自动亮，如果多触摸几下，台灯就会达到最

亮的极限，这样就可以调节了台灯的亮度也避免了开关易坏和调节亮度易失灵。

触摸式调光灯的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。本论文介绍了触摸式

台灯调光电路的设计及工作过程。本设计目的是通过设计工作熟悉触摸式调光灯电

路基本构成与基本工作原理，并能将这些技术应用实际系统设计，提高自己对电路

知识的认识。

二、课程设计任务与要求

1、到图书馆查阅关于CD4011、CD4017芯片和可控硅调压的相关资料。

2、分析CD4011、CD4017芯片和可控硅调压的功能。

3、设计一个触摸式调光灯，其功能为：第一次触摸灯微亮，第二次触摸灯

更亮，第三次触摸灯最亮，第四次触摸灯熄灭，并以此为周期。

4、用protel绘制电路图，说明电路的功能，在实际工作和生活中的用途。

三、方案设计与论证

方案一：采用传统的电位器调光，此方案需要的元件、电路和制作都很简

单，达不到课程设计的要求。

方案二：采用单片机技术，以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路，

能够实现有人时且外界光较弱时自动感应开灯，无人时自动关灯，但这种技术我们

还没掌握，而且设计要求围绕着数电和模电。

方案三：以CD4011和CD4017为核心元件，通过人体的杂波作为输入信号，

控制单向可控硅的导通角，从而改变电压实现调光。

综合上述的方案，方案三的难度适中，符合课题设计的要求，元件易购，故

采取方案三。

四、原理电路设计

（1）单元电路设计：

1、电源电路工作原理

由市电220V接入电路，经过桥堆整流，然后经过电容滤波和稳压二极管稳压

得到直流15V供后续电路工作，如下图1：

图1

2、自激振荡器原理电路

F1、F2及阻容元件构成一个自激振荡器，平时F1的一个输入端通过R4接

地，故振荡器不工作，当人手触摸TP1时，其杂波作用到F1的输入端，相当于抬

高了该输入端的电位，振荡器起振，F2输出方波脉冲，如下图2：

图2

3、导通角控制电路

当时钟信号作用于CD4017的CP端时，Y0~Y8依次出现高电平，由于Y1~Y3

上的电阻值不同，其输出电流大小不用，然后经过F3、F4整形缓冲后控制单项可

控硅的导通角，从而控制灯泡的灯光，如下图3：

图3

（2）元件选择：

IC1采用CD4011，

逻辑表达式：Y=A.B，其功能及真值表:

(1)当X=0、Y=0时，将使两个NAND门的输出均为1，违反触发器的功能，故

禁止使用，如真值表第一行。

(2)当X=0、Y=1时，由于X=1导致NAND-A的输出为“1”，使得NAND-B的两

个输入均为“1”，因此NAND-B的输出为“0”，如真值表第二行。

(3)当X=1、Y=0时，由于Y=0导致NAND-B的输出为“1”，使得NAND-1的两

个输入均为“1”，因此NAND-A的输出为“0”，如真值表第三行。

(4)当X=1、Y=1时，因为一个“1”不影响NAND门的输出，所以两个NAND门

的输出均不改变状态，如真值表第四行。

IC2采用CD4017，

CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输

入端。时钟输

入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无

限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高

电平时，计数器清零。

VS采用1A~3A/600V的单向可控硅元件。

可控硅是把交流电转换为大小