電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)紅外線控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目：紅外線控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師: 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì) 成 績 評 定 表學(xué) 期第四學(xué)期姓名專 業(yè) 自動(dòng)化班級(jí)課題名稱電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文題目紅外線控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì)評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)分值得分知識(shí)創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15綜合實(shí)際性10知識(shí)掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評語：任課教師時(shí)間備 注課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目 紅外線控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)1 設(shè)計(jì)一個(gè)紅外線控制自動(dòng)水龍頭的節(jié)水裝置2 當(dāng)人們的手靠近水龍頭時(shí)水龍頭自動(dòng)出水，并有提示水龍頭在出水中3 當(dāng)人

2、們的手離開水龍頭后，水龍頭過一段時(shí)間自動(dòng)停水 3、 設(shè)計(jì)計(jì)劃電子課程設(shè)計(jì)共1周第1天：查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)題目第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案第3天：設(shè)計(jì)方案分析，具體按步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)及整理說明書第4天：準(zhǔn)備答辯第5天：答辯四、設(shè)計(jì)要求1、畫出整體電路圖。2、對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析修改，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)說明書。指 導(dǎo) 教 師： 教研室主任： 時(shí) 間：2009 年6月 29日摘要紅外線技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、通信技術(shù)、家用電器等多種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用, 特別是在日常生活中的應(yīng)用, 更加受到了人們的矚目。本文主要采用了反射式紅外線傳感器來控制水龍頭。當(dāng)有人洗手或用水時(shí),

3、 接近水龍頭的手或 盛水容器將紅外線反射回去一部分, 被紅外接收管接收并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào), 經(jīng)過一系列的藕荷、放大、識(shí)別譯碼后, 使lm567輸出低電平，又經(jīng)反相后，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，使繼電器吸合，控制電磁水閥通電自動(dòng)開閥放水。當(dāng)手或盛水容器離開水龍頭時(shí), 紅外接收管失去紅外線信號(hào), 電路又恢復(fù)到平時(shí)的待機(jī)狀態(tài)。紅外線自動(dòng)水龍頭控制電路是反射式紅外傳感器、集成運(yùn)算放大器、鎖相環(huán)音頻譯碼器、反相器等組成。關(guān)鍵詞：紅外線；lm567；水龍頭；傳感器；集成運(yùn)算放大器目錄綜述 21 紅外線自動(dòng)控制水龍頭的原理框圖 32 電路的工作原理42.1 工作原理圖42.1.1 方案一的原理圖42.1.2 方案

4、二的原理圖 52.2工作原理62.2.1方案一的工作原理 62.2.2 方案二的工作原理 63 電路的基本設(shè)計(jì) 73.1 主要單元電路 73.2紅外線發(fā)射和接收對管 74 方案比較 85 重點(diǎn)參數(shù)計(jì)算95.1振蕩頻率的計(jì)算95.2選頻96 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 107 鳴謝118 參考文獻(xiàn) 121、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 （1）設(shè)計(jì)內(nèi)容 紅外線控制自動(dòng)水龍頭，是通過紅外線來控制磁水閥門的開與關(guān)。用紅外線的發(fā)生裝置和接收裝置實(shí)現(xiàn)對是否有人要用水龍頭的判斷，通過放大電路及其電磁水閥門的控制電路（由音頻譯碼器lm567組成）實(shí)現(xiàn)智能控制。（2）設(shè)計(jì)要求 1）合理選擇所需器件； 2）完成全電路的設(shè)計(jì)、繪制電路圖；

5、3）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、總結(jié)報(bào)告。綜述隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正朝著速度快、容量大、體積重量輕的方向發(fā)展。在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。水資源是不可缺少的，沒有水不管人或事物都不能存活。節(jié)約用水是一種美德。普通水龍頭當(dāng)然也是一種選擇，但是如果人們有急事卻忘了關(guān)水會(huì)使水一直流，從而會(huì)浪費(fèi)很多水。要是在干旱的地區(qū)水就猶如他們的生命。所以本設(shè)計(jì)一種可以不會(huì)浪費(fèi)水，專門為那些容易忘記關(guān)水的人使用。本論文設(shè)計(jì)一種以紅外控制水龍頭。采用了反射式紅外傳感器，這種傳

6、感器的發(fā)射與接收是一體化的。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)繼電器動(dòng)作，使電磁閥得電吸合放水的功能。它安裝方便、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，發(fā)出光均勻穩(wěn)定。發(fā)出的二極管光為不可見光，當(dāng)發(fā)出光被某一信號(hào)調(diào)制后，只有專門的解調(diào)電路才能收到?？稍趶?qiáng)光下工作，給人們生活帶來了極大的方便，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，其廣泛用于家庭、車站、工廠、學(xué)校、餐廳等場所。而且大大地?cái)U(kuò)展了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外自動(dòng)水龍頭及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本設(shè)計(jì)滿足了人們對物質(zhì)的需求，又提高了科學(xué)性。以適應(yīng)當(dāng)今品種多批量小的電子市場的需求，大大提高了產(chǎn)品的市場競爭力。1紅外線自動(dòng)控制水龍

7、頭的原理框圖2 電路的工作原理2.1 工作原理圖2.1.1 方案一的原理圖 2.1.2 方案二的原理圖2.2工作原理2.2.1方案一的工作原理ic1與w1、c1等組成頻率約為3050khz的脈沖振蕩器，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管d1發(fā)出調(diào)制紅外光。當(dāng)有人洗手或盛水接近水龍頭時(shí)，由d1發(fā)出的紅外線被人體反射回來一部分，被bg接收，并通過運(yùn)放ic2放大后輸入到音頻譯碼器lm567的輸入端第3腳，經(jīng)ic3進(jìn)行識(shí)別譯碼后使其第8腳輸出低電平，繼電器j吸合，常開觸點(diǎn)jh接通電磁閥電源，電磁閥打開，水龍頭自動(dòng)流水。人體離開水龍頭后，bg失去紅外信號(hào)，電路又恢復(fù)到一般等待工作狀態(tài)。調(diào)試：d1和bg要用鐵皮罩起來，調(diào)

8、w1、w3可使紅外線發(fā)射、接收頻率一致，使人體接近水龍頭時(shí)，電磁閥能夠可靠動(dòng)作；調(diào)節(jié)w2阻值，可以改變d1的發(fā)射電流，從而控制電路在人體接近時(shí)的有效作用距離。2.2.2 方案二的工作原理紅外線發(fā)射器是由ne555電路組成的多諧振蕩器，其震蕩頻率由r1、r2、c1 決定，約為1.4khz。由多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由腳輸出，通過紅外線發(fā)射管se303向外發(fā)射。 紅外線接收放大器由紅外線接收器ph302和晶體管vt1、vt2組成的電壓放大器組成。vt1與r7 組成電壓負(fù)反饋式放大器，由vt1放大后的信號(hào)通過c4 耦合到vt2作進(jìn)一步放大，輸出后通過c5 加至ic2的輸入端。 ic2作為電磁水閥門的

9、控制電路，它是由音頻譯碼器lm567組成的。在這里用作選頻電路，將電壓放大器輸出的信號(hào)脈沖進(jìn)行選頻，以排除信號(hào)中的干擾脈沖，防止電路被誤觸發(fā)。ic2的選頻頻率由rp將其調(diào)節(jié)至發(fā)射頻率1.4 khz，當(dāng)由vt2輸出的脈沖頻率與ic2的選頻頻率一致時(shí)，其輸出端輸出低電平。 vt3組成繼電器驅(qū)動(dòng)電路，平時(shí)由于紅外線接收器一直處于未被照射狀態(tài)，使ic2的腳輸出高電平，vt3處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器處于釋放狀態(tài)，水閥門的電磁閥不通電，處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)有人手伸至紅外線控制器下方時(shí)，由于人手的反射，使ph302接收到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)，經(jīng)過vt1、vt2放大，ic2的選頻，它的腳輸出低電平。這一低電平通過

10、r10加至vt3的基極使其導(dǎo)通，繼電器k通電吸合，將電磁閥門的電源接通，水閥門被打開。3電路基本設(shè)計(jì)3.1 主要單元電路1. 555多諧振蕩電路2. 紅外檢測電路 。采用脈沖式主動(dòng)紅外線檢測電路，由紅外發(fā)射二極管vdl和紅外接收二極管vd2等組成。3. 反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器。為保證單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可靠觸發(fā)，必須對電壓放大器輸出的信號(hào)進(jìn)行整形。 4. 微分電路。作用是將整形電路輸出的方波信號(hào)微分為觸發(fā)脈沖去觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。5. 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。延時(shí)驅(qū)動(dòng)電路采用555時(shí)基電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 3.2紅外線發(fā)射和接收對管常用的紅外發(fā)光二極管（如se303白色與ph303），其外形和發(fā)光二極

11、管led相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93m）。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20ma。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。 發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。4方案比較1方案二比方案一電路設(shè)計(jì)更簡單。2方案二比方案一更穩(wěn)定，更符合實(shí)際需要。3方案二比方案一性價(jià)比高，更符合實(shí)際要求。4方案二靈敏度高，使用起來更方便快捷。所以選擇方案二更符合實(shí)際5 重點(diǎn)參數(shù)計(jì)算5.1振蕩頻率的計(jì)算由于紅外光脈沖調(diào)制發(fā)射器是以時(shí)基電路555為核心組成的，它與、等組成一個(gè)無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其振蕩頻率為： 由圖中各元件的參數(shù)值計(jì)算得 可近似的看成此電路的振蕩頻率為1.4k

12、hz。說明：其中為使紅外發(fā)光二極管發(fā)出很窄的紅外光束，一般占空比約為25%。由公式知：= ,此時(shí)將由來調(diào)節(jié)其占空比。5.2選頻ic2作為電磁水閥門的控制電路，它是由音頻譯碼器lm567組成的。在這里用作選頻電路，將電壓放大器輸出的信號(hào)脈沖進(jìn)行選頻，以排除信號(hào)中的干擾脈沖，防止電路被誤觸發(fā)。ic2的選頻頻率由rp將其調(diào)節(jié)至發(fā)射頻率1.4 khz，當(dāng)由vt2輸出的脈沖頻率與ic2的選頻頻率一致時(shí)，其輸出端輸出低電平。課程設(shè)計(jì)體會(huì)本設(shè)計(jì)不僅在知識(shí)上給予我許多，在一些細(xì)節(jié)上也讓我獲益良多。課程設(shè)計(jì)發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，對于理論知識(shí)學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)的我深感“書到用時(shí)方恨少”，于是想起圣人之言“溫故而

13、知新”，便重拾教材與實(shí)驗(yàn)手冊，對知識(shí)系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識(shí)，而且領(lǐng)悟諸多平時(shí)學(xué)習(xí)難以理解掌握的較難知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計(jì)的靈感。實(shí)踐出真知。因?yàn)樵诮滩纳?，?shù)字鐘不過是由計(jì)數(shù)器和譯碼顯碼器組合而成，也便不以為然搭建電路圖，結(jié)果電路出現(xiàn)諸多問題，譬如短路開路，不為則不知，無為則無知，實(shí)踐出真知。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。學(xué)海無涯，學(xué)無止境。盡管課程設(shè)計(jì)是在期末才開始，我們的教材學(xué)習(xí)完畢，掌握許多知識(shí)，但是還有很多地

14、方理解領(lǐng)悟不到位，由于對555電路相關(guān)章節(jié)未能掌握以致用到秒脈沖產(chǎn)生電路無法自行設(shè)計(jì)，只得參考其他文獻(xiàn)，。綜上所述，課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。鳴謝課程設(shè)計(jì)是每一個(gè)大學(xué)生必須擁有的一段經(jīng)歷，它使我們在實(shí)踐中了解社會(huì)，讓我們學(xué)到了很多在課堂上根本學(xué)不到的知識(shí)，也打開了視野，增長了見識(shí)，為我們以后更好的服務(wù)社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)，除此之外，我還學(xué)會(huì)了更好地與別人溝通，如何更好的陳述自己的觀點(diǎn)，如何說服別人認(rèn)同自己的觀點(diǎn)，相信這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)成為我今后成功的最重要基石。最后感謝老師的精心培養(yǎng)和設(shè)計(jì)過程的指