红外自动洗手器 .doc

1、第一章 系统的基本组成1.1 系统组成方框图红外线自动控制水龙头整个控制过程分5个模块。系统组成方框图（见图1-1）。多谐振荡器条幅红外光 红外接收电压放大音频译码电磁阀动作 图1-1 系统组成方框图1.2 水龙头的构成及红外传感器控制水龙头采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外接收管来完成。当有物体靠近时，一部份红外光被发射到接收管。反射式红外传感器（见图1-2）。图1-2 反射式红外传感器红外水龙头控制过程是，当人或物体接近自动水龙头时，红外发射光电管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。接收光电管接收到的反射光信号自动转换为电信号，经过后续电路进一步放

2、大、整形、译码，最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。当人手或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号。驱动电路断电电磁阀电源。第二章 系统的工作原理2.1 红外线水龙头控制电路系统的组成红外线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器和红外发射二极管；接收电路包括红外接收管D1和D2，运算放大器（LM741）.音频译码器（LM567）.继电器K.电源电路等组成。红外线水龙头控制电路工作原理如下图2.2 红外线水龙头控制电路工作原理工作原理：发射电路中，多谐振荡器由IC（555）和R0.R1和C7等组成。其振荡频率为f=1.44/（R0+2R1）C7，图中所

3、示的参数对应频率为40KHZ，振荡输出信号驱动TLN104型的LED1LED3工作，从而产生红外脉冲调制波。接收电路中红外接受头D1.D2与发射中的发射管相匹配，采用TLN104型。红外脉冲调制经D1.D2接收管转换成电信号，经C1藕合至LM741，再经C2输入到LM567的第3管脚，经识别译码，使得中心频率f=1/1.1R6C3与红外调制频率40KHZ一致，使第8管脚输出为低电平，又经反相后，驱动VT2导通，继电器因控制有信号触发而有交流输出。当有人洗手将红外光束遮挡时，相应的D1.D2因接收到光信号而进行光电转换，从而使LM567因有信号输入而在第8脚输出为低点平，经反相VT2导通，继电器

4、吸合，交流电压被接通，从而使水龙头的电池阀动作，水源打开。第三章 单元电路的设计3.1 +5v的稳压电源的设计电路为输出电压+5V，输出电流1.5A稳压电源。它的电压变压器B，桥式整流电路D1D4，滤波电容C1.C3，防止自激电路C2、C3和一只固定式三端稳压器（7805）极为简捷方便的搭成。200v交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1D4 和滤波电容C1的整流和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形式一个并不十分稳定的直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出

5、端产生精度高，稳定性好的直流输出电压。稳压电源电路（见图3-1）。 图3-1 稳压电源电路3.2 红外接受控制电路的设计：本电路是用小型一体化红外接收/解调块接受头SFM506-38和锁相环电路。它具有体积小，无需外部元件、抗光电干扰性能好，接受角度宽、功耗低、灵敏度高等优点。LM567、开关放大电路VT9013、固态继电器TAC08、电磁阀构成控制电路（见图4-2）。SFM506-38内部方框图（见图3-2）。图3-2LM567是1片锁相环音频解码电路，采用8脚双列直插塑封，3脚为信号输入端，其工作频率由5、6脚上的阻容元件决定，8脚为逻辑输出端。IC2与R7、C12组成振荡器，R7、C12

6、决定IC2内部压控振荡器的中心频率，LM567的3脚为信号端，8脚为逻辑输出端，该输出是1个集电极开路的晶体管输出，最大灌电流为100mA，LM567的工作电压为4759V，工作频率01Hz500kHz，静态工作电流为8mA。当无人洗手时，IC1接受到发射电路的红外脉冲经放大输出到IC2的3脚后，IC2的8脚就会输出低电平，三极管VT1截止，继电器K断电处于释放状态，电磁阀Y不动作，水龙头无自来水放出。当手放到水龙头下时，IC1不能接受红外线，IC2的3脚无信号输入，8脚输出高电平，使得VT1导通，继电器K吸合，使其常开触点闭合，接通电磁阀Y的220VAC，Y开始动作，使水龙头放出自来水，同时

7、LED发出绿光，指示水龙头正工作于放水状态。洗涤完毕，手离开水龙头后，停止放水。SFM506-38地内部原理图（见图3-3）。图3-33.3 振荡器电路的设计 振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出的电路。 工作波形 电路图图3-4 由定时器构成的多谐振荡器由于555内部比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这时振荡频率受电源的温度变化的影响较小。故只需通过调节R1的阻值来改变f来使其为1Hz的秒脉冲信号，作为闸门信号。3.4 电压放大电路的设计电压放大电路采用LM741集成运算放大器。LM741是高性能内补偿运算放大器，功耗低，无

8、需外部频率补偿，具有短路保护和失调电压调零能力。此电路（见图4-4。LM741的管脚功能是：1脚为调零端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，4脚为负电源端，5脚为调零端，6脚为输出端，7脚为正电源端，8脚为空脚端。此引脚图（见3-5）。内部原理图（见3-6）。图3-5 LM741集成运放大器图3-6 LM741集成运放大器3.5 音调译码器的设计音调译码器采用LM567锁相环电路，锁相环内则包含一个电流控制振荡器（CC0）、一个鉴相器和一个反馈滤波器。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所先定的音频时，即可产生一个接地方波。当输入信号于通带内时提供饱和

9、晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。主要用于振荡、调制、解调和遥控编、译码电路。如电力线载波通信，对讲机亚音频译码，遥控等。LM567的基本工作状况有如一个低压电源开关，当其接收到一个位于所选定的窄频带内的输入音调时，开关就接通。通用的LM567还可以用做可变波形发生器或通用锁相环电路。当其用作音调控制开关时，所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHz内的任何值，检测带宽可以设定在中心频率14%内的任何值。而且，输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容在一个宽时间范围内改变。 LM567的管脚功能是：1

10、脚为输出滤波，2脚为回路滤波，3脚为输入端，4脚为正电源端（电压值需最小为4.75V，最大为9V），5脚为定时电阻端，6脚为定时电容端，7脚为接地端，8脚为输出端。LM567的引脚功能图（见图3-7）。图3-7 LM567的引脚功能图3.6 三端稳压器三端稳压器是一种标准化，系列化的通用线性的稳压电源集成电路，以其体积小成本低性能好，工作可靠性高等特点，成为目前稳压电源中应用最广泛的一种单片式集成稳压器件。三端稳压器的工作原理如下：原理框图（3-8）可见,它与一般分立元件组成的串联式的稳压电路基本相似的.不同的是增加了启动电路,保护电路和恒流源。启动电路是为恒流源建立工作点而设置的.恒流源设置

11、在基准电压形成和误差放大器电路中，是为了使稳压器能够在比较大的电压变化范围内正常可靠的工作。在芯片内设置了两种较为完善的保护电路：一是过流保护，一是过热保护Rsc是过流保护的取样电阻。Ri，Rb 为输出采样电阻。Rb 两端上的电压（反映输出电压的大小的采样电压）与基准电压在误差放大器中进行比较和放大，产生误差电压，去控制调整管的工作状态，从而稳定输出电压。图3-83.7 LM567芯片使用LM567为通用音调译码器，主用外接电阻20比1范围，逻辑兼容输出具有吸收100mA电流吸收能力。它的技术指标：1.可调带宽从0%至14% ；2.宽信号输出与噪声的高抑制； 3.对假信号抗干扰；4.高稳定的中

12、心频率；5.中心频率调节从0.01Hz到500kHz；6电源电压5V-15V，推荐使用8V。 应用举例：输入端接104电容，输出端接上拉电阻10K，C1、C2为1uF。R1、C1决定振荡频率，一般C1为104电容，R1为10K-200K。电源电压为8V。电路（见图3-9）图3-9 3.8 元件选取序号名称符号型号和规格件数1电容C00.1uf1个2电容C10.22uf1个3电容C20.1uf1个4电容C30.01uf1个5电容C42.2uf1个6电容C51.0uf1个7电容C647uf1个8电阻R09.1K1个9电阻R113K1个10电阻R26.2K1个11电阻R3100K1个12电阻R41K

13、1个13电阻R5100K1个14电阻R612K1个15电阻R71K1个16电阻R810K个17晶体三极管VT29013个18发光二极管LED3个19D2个20芯片LM5671个21集成运算放大器LM7411个第四章 体会心得和学别的学科一样，在学完数字电子理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是一个红外自动洗手控制器的设计。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了红外自动洗手控制器的设计步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。通过这次设

14、计实践，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的方案应用到实践中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。通过解决一个个在实验中出现的问题，我们对数字电子的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案

15、得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。参考文献1 宋家友.电子爱好者集成电子线路设计手册M.福建科技技术出版社，2002.2 傅劲松.电子制作实例集锦M.福建科技技术出版社，2006.3金发庆 .传感器技术应用M.机械工业出版社，2002.4廖先芸 .电子技术实践与训练M.高等教育出版社，2000.5孙梅升 .电子技术基础课程设计M.高等教育出版社，2003.6杨崇志，康博南 .电子爱好者之使用技术手册M.福建科学技术出版社，2002.13