触摸开关的设计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。

触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、JK触发器电路和继电器控制电路为核心设计触摸开关。

需要开关灯时，手指触摸开关感应区，电灯自动点亮，输出一毫秒脉冲，触发器翻转，电灯自动亮和灭。

该操作简单，使用节能，又没有声控开关有声音就亮的弊端。

本设计中电路部分主要由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，无污染，安全可靠。

关键词：触摸；脉冲；感应ABSTRACTThe development of market economy, 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.Touch switch is a new type of electronic energy saving switch, can be widely used in multi-storey residential and 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, JK flip-flop circuit delay touch switch and relay control circuit is designed.Need to be open to turn off the lights, finger touch switch induction area, the light automatic light up, a millisecond pulse output, the trigger, the lights on and off automatically.The operation is simple, the use of energy saving, and no voice control switch the disadvantages of a voice to shine.Mainly by NE555 timer, dc voltage regulator circuit and relay control circuit.Has the following functions: managing electric energy, no pollution, safe and reliable.Keywords: touch; pulse; induction目录引言 (5)1 设计思路与方框 (6)1.1 设计思路 (6)1.2 方案设计 (6)2 系统组成与工作原理 (7)2.1 系统组成的总原理图 (7)2.2 系统的工作原理 (7)3 元件选择 (8)4 单元电路设计 (9)4.1 电源电路 (9)4.1.1 整流电路 (9)4.1.2 滤波电路 (11)4.1.3 稳压电路 (12)4.2 指示灯 (13)4.3 单稳态触发器电路 (13)4.4 74LS112触发器电路 (14)4.5 继电器驱动电路 (14)5 PCB板电路制作 (15)6 仿真测试 (17)7 产品制作安装与调试 (20)7.1 产品制作设计 (20)7.1.1 元件布局规则 (20)7.1.2 元件布线规则 (21)7.2元器件检测 (21)7.3 原件安装与硬件调试 (23)7.3.1 原件安装 (23)7.3.2 硬件调试 (23)8 总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附一 PCB图 (28)引言照明开关电子化进程是从公共照明的节电控制开始。

适宜于门厅、楼梯和楼道中使用的触摸式、感应式、红外线式和声光控式延时自熄开关，使公共照明基本实现了“人来灯亮、人离灯熄”的自动控制，明显改善了楼房的公共照明效果，还能大幅度节省公共照明用电，照明灯的实际使用寿命也明显延长。

这类开关是受到欢迎和推广的。

与公共照明开关相比，室内用电子式开关的技术难度较大。

研制确有实用价值的电子式室内照明开关市场潜力可能更大。

触摸开关是一种节能的开关控制器。

轻触开关比较适合楼梯走廊和室内等处的灯光照明控制开关，轻触开关只需轻触以下开关就可控制灯的关和开，这样可以起到节能的作用，所以在楼梯和走廊处用的比较多；触摸开关现在也比较普遍，而且使灯光的控制更加方便，触摸开关的发展方向主要是向智能化方向发展。

1 设计思路与方框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，我特意选择了触摸开关作为我的课程设计课题。

触摸开关由电源电路，单稳态触发器电路，JK触发器电路和继电器驱动电路组成。

首先人触摸金属片，接着产生一个干扰脉冲信号，输入555芯片构成的单稳态触发器处理,然后由74LS112翻转，是否输出高电平导通三极管，使灯泡或其他设备工作。

1.2 方案设计方案设计图1-2 方案图此方案设计是首先触摸信号输入，给单稳态触发器，就得到1ms脉冲输出，然后得到一个下降沿脉冲给JK触发器，触发器翻转，生成高电平，驱动三极管VT，接着继电器线圈通电，常开触点闭合，照明灯亮。

再摸一次，单稳态触发器又得到1ms脉冲输出，并且把得到的的下降沿脉冲给JK触发器，触发器再次翻转，原来的高电平变成低电平，三极管截止，继电器线圈失电，常开触点断开，灯灭。

单稳态触发器、JK触发器、三极管和继电器都要接控制电源。

2 系统组成与工作原理2.1 系统组成的总原理图M图2-1 原理图2.2 系统的工作原理每触摸一下金属片M,获得一个尖峰脉冲，就得到一个下降沿，经过JK触发器的翻转，得到一个高电平，三极管导通，线圈得电，开关闭合，灯亮。

再摸一下金属片M,获得一个尖峰脉冲，又得到一个下降沿，经过JK触发器的翻转，原来的高电平变成低电平，三极管截止，线圈失电，开关断开，灯灭。

220V交流电经过C1电容分压，然后经过D1、D2、D3、D4构成的全波整流电路，输出约12的电压，加在滤波电容C2上，进行滤波，经过R1到9V稳压二极管，把大于9V 的电压稳定在9V，再经过C3滤除高频率杂波，然后进入三端稳压管W7805,输出稳定的正5V电压，再经C4进一步滤除杂波，给555芯片构成的单稳态触发器和74LS112JK触发器提供稳定的电源。

这就是电源模块电路，当这个电路没有故障时，经R2限流分压，电流流过发光二极管D6，此时D6点亮；若该电路出现故障，作为电源指示灯的发光二极管不亮，表明没有电压输出。

人体是带静电的，当人体触碰金属片M，C5电容值受到干扰，干扰瞬间有个低电平脉冲，使由555芯片构成的单稳态触发器翻转输出高电平，此时触发器进入暂态，然后使555芯片内部的三极管导通，使与芯片第7脚相连的电容C6开始放电，使该脚电位拉低，第六脚电位也随之被拉低，芯片里的三极管突然截止，然后电流通过R6开始向C6充电，充电的时间约等于1.1倍R6乘以C6，在这里充电时间约为1毫秒，C6充满电时第6脚电位升高，单稳态触发器输出翻转，这个时候得到一个下降沿脉冲，这个脉冲进过限流电阻R4传到74LS112的一个JK触发器，2CP时钟信号端,由于该触发器第11脚2J和第12脚K端接高电平，该触发器为T’’触发器，它只具有翻转功能。

为了提高稳定性，第10脚2SD和第15脚2RD接高电平强制置1，使T’触发器具有可靠的翻转功能。

当2CP时钟信号端,得到一个下降沿信号，JK触发器2Q输出端信号翻转，由R5限流降压后输入到三极管导通或截止，图中的K1继电器的线圈得电或者失电。

当线圈得电，常开触点闭合；当线圈失电，常开触点断开，从而使接在220V的交流电灯泡发光或者熄灭。

3 元件选择（1）Q1选用9013型等硅NPN小功率三极管，要求β≥150。

（2）整流桥D1、D2、D3、D4选用IN4007型等硅整流二极管。

（3）D5最好选用9V、1W稳压二极管。

（4）R1用金属电阻500欧；R2-R4为1000欧碳膜电阻，R5为500欧碳膜电阻。

（5）C5为触摸时安全隔离电容，以确保使用者的安全。

C1为分压电容。

C2、C6为电解电容，耐压值均为16V；电容值均为220微法；C3、C4为104瓷片电容，C7为103瓷片电容。

C1用耐压400～600V的聚丙烯电容器，如CBB-400V、CBB-600V型等；（6）M可用面积为15mm×15mm左右的镀锡铁皮。

元器件清单如下表所示：表3-1 元器件清单序号名称型号数量1 电阻1k 6个2 瓷片电容104 2个3 电解电容16V 220uF 2个4 聚丙烯电容CBB--600V 1个5 整流二极管IN4007 4个6 稳压二极管9V 1个7 三极管NPN型9013 1个8 继电器5V 1个9 集成芯片NE555N 1个10 JK触发器74LS112 1个11 照明灯220V 1个4 单元电路设计4.1 电源电路此电源电路由整流二极管、分压电容、电解电容、稳压二极管、三端稳压器、瓷片电容、电阻等组成，主要作用是给555芯片构成的单稳态触发器、74LS112JK触发器、继电器提供稳定的电源。

图 4-1 电源电路4.1.1 整流电路整流二极管;它是一种具有单向传导电流的电子器件。

在半导体二极管内部有一个PN 结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。

一般来讲，二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。

当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这就是常态下的二极管特性。