紅外線自動干手器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、編號 *信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)論論文文 題 目紅外線自動干手器電路設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名* 學(xué) 號* 院 系電子工程學(xué)院 專 業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) 班 級* 指導(dǎo)教師* 顧問教師 二一四年六月 摘摘 要要 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，相應(yīng)著交叉感染的疾病 也在不斷地發(fā)生，以往人們洗完手進(jìn)行干手都是利用毛巾擦干手上的水分，這 樣就造成了交叉感染的后果。這就引起了我們對人們?nèi)粘Ｉ钪袑ο赐晔?，?進(jìn)行干手的細(xì)節(jié)的關(guān)注。所以人們設(shè)計(jì)了干手器。本設(shè)計(jì)主要是采用了反射式 紅外傳感器，利用了紅外線實(shí)現(xiàn)對干手器開關(guān)的自動控制，紅外線自動干手器 的控制由紅外發(fā)射（SE303） 、紅外接收

2、（PH302）與電壓放大（LM741） 、音頻 譯碼（LM567） 、延時(shí)電路（555 單穩(wěn)態(tài)電路） 、驅(qū)動電路（繼電器）幾部分組成。 本設(shè)計(jì)符合要求，能實(shí)現(xiàn)利用紅外線來控制干手器進(jìn)行工作。以至于滿足人們 日常生活中避免交叉感染的要求。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：紅外線 LM567 譯碼電路 555 電路 繼電器 A Abstractbstract With the development of society and economy, peoples living standard continues to improve, the corresponding cross infection disea

3、ses are constantly taking place, people used to wash your hands are dry hands are hand use towel dry water, thus causing cross infection of the consequences. This leads us to the daily life of the people of hand washing to dry hands, attention to detail. So people designed hand dryer. This design is

4、 mainly a reflection type infrared sensor, the infrared ray to realize the automatic control of hand switch, infrared automatic control device of hand by the infrared emission (SE303), infrared (PH302) and voltage amplification (LM741), audio decoding (LM567), time delay and driving circuit (relay)

5、parts composition. The design meets the requirements, can realize the infrared control device for drying hands to work. That meet to avoid cross infection in the people daily life requirements. keywords: Infrared LM567decoding circuit 555ciruit magtic valve 目目 錄錄 摘摘 要要.I ABSTRACT .II 第一章第一章 緒論緒論.1 1

6、.1 課題研究背景.1 1.2 主要研究內(nèi)容.1 第二章第二章 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì).3 2.1 功能及技術(shù)指標(biāo).3 2.2 方案設(shè)計(jì)的組成框圖.3 第三章第三章 原理設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì).5 3.1 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì).5 3.2 紅外線接收與電壓放大電路的設(shè)計(jì).7 3.3 音頻譯碼電路的設(shè)計(jì).10 3.4 延時(shí)與驅(qū)動電路的設(shè)計(jì).12 3.5 電源電路的設(shè)計(jì).13 3.6 總體電路的設(shè)計(jì).14 第四章第四章 電路調(diào)試電路調(diào)試.15 4.1 紅外線發(fā)射電路的調(diào)試.15 4.2 紅外線接受與電壓放大電路的調(diào)試.15 4.3 音頻譯碼電路的調(diào)試.15 4.4 延時(shí)與驅(qū)動電路的調(diào)試.15 4.5 電源電路的調(diào)

7、試.15 4.6 總體電路的調(diào)試.15 第五章第五章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望.17 5.1 總結(jié).17 5.2 展望.17 致致 謝謝.19 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).21 附錄附錄 1 整機(jī)電路原理圖整機(jī)電路原理圖.23 附錄附錄 2 元件清單元件清單.25 第一章第一章 緒論緒論 1.1 課題研究背景課題研究背景 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)正朝著速度快、容量大、體積 小、重量輕的方向發(fā)展。在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個(gè)領(lǐng) 域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，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。 干手器是一種衛(wèi)浴間用烘干雙手

8、或者吹干雙手的潔具電器，分為感應(yīng)式自 動干手器和手動干手器。它主要運(yùn)用于賓館、餐館、科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、公共娛 樂場和每個(gè)家庭的衛(wèi)生間等。當(dāng)洗手后，將雙手伸在自動干手器的出風(fēng)口下， 自動干手器會自動送風(fēng)，迅速使您的雙手去濕變干，而當(dāng)您把手一離開自動干 手器送風(fēng)口時(shí)它又自動停風(fēng)關(guān)機(jī)。可達(dá)到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病交 叉感染的要求。 本課題設(shè)計(jì)的是一種以紅外線自動控制的干手器。采用了反射式紅外線傳 感器，這種傳感器的發(fā)射與接收是合理化的。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動產(chǎn)生控 制信號使繼電器動作得電吸合從而自動吹風(fēng)。 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

9、光，當(dāng)發(fā)出光被某一信號調(diào)制后，只有專門的解調(diào)電 路才能收到。它可在強(qiáng)光下工作，給人們的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?。因此，研究紅外線自動控制的原理及其應(yīng)用， 有著非常重要的意義。 本設(shè)計(jì)滿足了人們在日常生活中自動化的需求，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。 1.2 主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容 本論文設(shè)計(jì)一種以紅外線自動控制的干手器。采用了反射式紅外線傳感器， 這種傳感器的發(fā)射與接收是合理化的。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動產(chǎn)生控制信號 繼電器動作，使繼電器得電吸合吹風(fēng)的功能。當(dāng)人手離開后，紅外光又照射到 接收頭上，吹風(fēng)

10、機(jī)的繼電器自動關(guān)閉。在設(shè)計(jì)過程方面，從總體方案、單元電 路、元器件選擇和設(shè)計(jì)到裝配、調(diào)試、試驗(yàn)、檢測、應(yīng)用以及注意事項(xiàng)等同樣 進(jìn)行了細(xì)致的介紹。 第二章第二章 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 2.1 功能及技術(shù)指標(biāo)功能及技術(shù)指標(biāo) 功能：自動控制當(dāng)人的手接近干手器時(shí)，干手器自動打開，當(dāng)手遠(yuǎn)離時(shí)， 干手器自動關(guān)閉。 技術(shù)指標(biāo)：干手器在人吹風(fēng)時(shí)延時(shí)時(shí)間為 13 秒。 2.2 方案設(shè)計(jì)的組成框圖方案設(shè)計(jì)的組成框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和技術(shù)指標(biāo)，能實(shí)現(xiàn)紅外控制干手器的方案比較多，但考 慮到經(jīng)濟(jì)等一些方面，方案便確定下來了。如圖 2-1 所示： 圖 2-1 方案框圖 （1）每個(gè)部分的功能細(xì)化： 1）紅外發(fā)射：由振蕩器產(chǎn)生一

11、個(gè) 40kHz 的高頻信號，使紅外發(fā)射管發(fā)光， 將電信號轉(zhuǎn)化成光信號。 2）紅外接收：接受紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光信號，然后將其轉(zhuǎn)化成電信號。 3）電壓放大：將紅外接收轉(zhuǎn)化成的微弱電信號放大，使其變成高電壓。 4）音頻譯碼：音頻譯碼器采用 LM567 鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)內(nèi)側(cè)包含一個(gè) 電流控制振蕩器（CC0） 、一個(gè)鑒相器和一個(gè)反饋濾波器。此音頻譯器塊包含一 個(gè)穩(wěn)定的鎖相環(huán)路和一個(gè)晶體管開關(guān)，當(dāng)在此集成塊的輸入端加上所選定的音 頻時(shí)，即可產(chǎn)生一個(gè)接地方波。當(dāng)輸入信號于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對地開 關(guān)，電路由 I 與 Q 檢波器構(gòu)成，由電壓控制振蕩器驅(qū)動振蕩器確定譯碼器中心 頻率。 5）延時(shí)與驅(qū)動：

12、接受到音頻譯碼后的電壓，利用 555 單穩(wěn)態(tài)電路延時(shí)使繼 電器吸合，繼而是干手器打開工作。 （2）根據(jù)框圖，顯然需要紅外發(fā)射，紅外接收，電壓放大，音頻譯碼，延 時(shí)驅(qū)動等電路組成。其中的每一個(gè)功能部件又都有多種選擇的余地，當(dāng)我們對 每一個(gè)功能部件進(jìn)行分析、比較、選擇和確定后，總體方案便確定下來了。 這里列舉出各功能可能用到的一些部件： 紅外發(fā)射 （SE303） 電壓放大 （LM741） 音頻譯碼 （LM567） 延時(shí)與驅(qū)動 （繼電器） 紅外接收 (PH302) 1）多諧振蕩器：74LS04，555 電路。 2）紅外發(fā)射與接收：SE303，PH302 二極管。 3）電壓放大：LM741，LM358

13、，LM359 等。 4）音頻譯碼：LM567。 5）延時(shí)電路：555 單穩(wěn)態(tài)。 6）驅(qū)動電路：固體繼電器，電磁繼電器。 7）電源：變壓器，交流電壓，穩(wěn)壓。 經(jīng)分析與研究，我們決定使用 555 多諧振蕩器，SE303，PH302 二極管組成 紅外發(fā)射與接收，電壓放大用 LM741，音頻譯碼用 LM567，延時(shí)驅(qū)動電路用 555 單穩(wěn)態(tài)電路與繼電器，電源由變壓器與交流電組成。 第三章第三章 原理設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì) 3.1 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 紅外線發(fā)射電路是由 555 多諧振蕩電路是產(chǎn)生一個(gè) 40kHz 的高頻信號，使 紅外發(fā)射管(SE303)發(fā)光，將電信號轉(zhuǎn)化成光信號。 555

14、電路組成的多諧振蕩器產(chǎn)生 40kHz 的信號驅(qū)動紅外發(fā)射管（SE303）發(fā) 光。如圖 3-1 所示： 圖 3-1 紅外線發(fā)射電路 （1）紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)原理 1）紅外發(fā)射的功能：555 組成的多諧振蕩電路驅(qū)動紅外發(fā)射管向外發(fā)射頻 率為 40kHz 的紅外線。 2）紅外線發(fā)射電路的組成：由555 多諧振蕩電路，SE303 紅外發(fā)光二 極管，電阻器 R2 ，R3 ，R4，電容器 C3，C4 組成的電路。接通電源 9V，由 U1（NE555）及其外圍容阻元件構(gòu)成的多諧振蕩器通電工作，驅(qū)動紅外 發(fā)光二極管工作，將紅外信號調(diào)制發(fā)射出去。 3）產(chǎn)生頻率為 40kHz 的多諧振蕩器的參數(shù)計(jì)算，包括 R2

15、,R4,C3 的設(shè)計(jì)。 根據(jù)方案設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出如圖 3-1 所示，頻率為 40kHz 的多諧振蕩器。 振蕩周期計(jì)算公式：T0.7 (R2+2R4)C。 所以要產(chǎn)生產(chǎn)生頻率為 40kHz 的多諧振蕩器，即周期為 0.025ms,則取 R2=9.1k，R4=13k，C3=1000p，所以 T0.7（9.1k+2*13k） *1000p0.025ms，f=1/T=40kHz。 4）紅外線發(fā)射電路分析 圖 3-1 是電路為紅外線發(fā)射電路，主要組成部分就是 555 構(gòu)成的多諧振蕩器 和紅外線發(fā)射管 SE303。SE303 發(fā)射的紅外線在可見光范疇之外，故用 PH302 感應(yīng)接受紅外線。而 555 作為

16、多諧振蕩器發(fā)射固定頻率的方波脈沖信號，激發(fā) SE303 產(chǎn)生頻率為 40kHz 的紅外線。 電流從 R2、R4 進(jìn)入，給 C3 充電，2 腳、6 腳電壓升高，當(dāng) 6 腳電壓超過 2/3VCC(6V)時(shí)，555 復(fù)位，輸出端 3 腳輸出電壓為低電平。之后 C2 通過 R2 對 7 腳放電，當(dāng) 2 腳電壓低于 1/3VCC(3V)時(shí)，輸出端 3 腳輸出高電平，SE303 向 外發(fā)射紅外線。電源又通過 R2、R4 給 C3 充電，當(dāng) 2 腳電壓大于 6V 時(shí)，觸發(fā) 器再次翻轉(zhuǎn)。如此 3 號腳輸出特定頻率的脈沖方波信號。 從 555 輸出端的電流大概是 200mA,而 SE303 正常工作只需 20m

17、A。故連上 R3 來限流，保護(hù)紅外線發(fā)光二極管。 （2）555 電路的介紹 555 電路是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用十分廣泛。它是 一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè) 5k 電 阻，故取名 555 電路。 1）555 電路的工作原理 555 電路的內(nèi)部電路原理圖，如圖 3-2（a）所示。它含有兩個(gè)電壓比較器， 一個(gè)基本 RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)管 T，比較器的參考電壓由三只 5k 電阻器 構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器 A1 的同相輸入和低電平比較器 A2 的反相器、輸入端的參考電平為 2/3VCC 和 1/3VCC。A1 與 A2 的

18、輸出端控 制 RS 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。555 芯片的引腳圖。如圖 3-2（b）所示。 當(dāng)輸入信號自 6 腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平 2/3VCC 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位， 555 的輸出端 3 腳輸出低電平，同時(shí)放電開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2 腳輸入并 低于 1/3VCC 進(jìn)，觸發(fā)器復(fù)位，555 的 3 腳輸出高電平，同時(shí)放電開關(guān)管截止。 RD 是復(fù)位端（4 腳） ，當(dāng) RD0，555 輸出低電平。平時(shí) RD 端開路或接 VCC。 圖 3-2 555 定時(shí)器內(nèi)部原理圖及引腳排列 VC 是控制電壓端（5 腳） ，平時(shí)輸出 2/3VCC 作為比較器 A1 的參考電平， 當(dāng) 5 腳外接一

19、個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對輸出的另 一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一 0.01F 的電容器到地，起濾波作用， 以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T 為放電管，當(dāng) T 導(dǎo)通時(shí)，將給 接于 7 腳的電容器提供低阻放電通路。 555 定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來檢測電 容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)管的通斷。這就很方便地構(gòu) 成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器， 施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。 2）555 構(gòu)成多諧振蕩器 圖 3-3（a）為由 555 定時(shí)器和外接定時(shí)元件 R、C 構(gòu)成的多

20、諧振蕩器。穩(wěn) 態(tài)時(shí) 555 電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)和 T 導(dǎo)通，3 腳輸出低電平， 電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號，利用電源通 過 R1、R2 向 C 充電，以及 C 通過 R2 向放電端 C1 放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電 容 C 在 1/3VCC 和 2/3VCC 之間充電和放電。其波形如圖 3-3（b）所示。輸出 信號的時(shí)間參數(shù) TTw1+Tw2；Tw1=0.7(R1+R2)C；Tw2=0.7R2C 555 電路要求 R1 與 R2 均應(yīng)大于或等于 1k,但 R1R2 應(yīng)小于或等于 3.3M。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555 定時(shí)器配以

21、少量的元 件即要獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此這種形式的 多諧振蕩器應(yīng)用很廣。 圖 3-3 555 多諧振蕩器 3.2 紅外線接收與電壓放大電路的設(shè)計(jì)紅外線接收與電壓放大電路的設(shè)計(jì) 紅外線接收與電壓放大電路的作用是接收紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光信號， 然后將其轉(zhuǎn)化成電信號，并由 LM741 對電壓進(jìn)行放大。由 R5 和 D3（PH302） 組成紅外接收電路，C5 作為信號耦合，由 R6、R7、LM741 組成電壓放大電路。 紅外線接收與電壓放大電路，如圖 3-4 所示： 圖 3-4 紅外線接收與電壓放大電路 （1）本設(shè)計(jì)電路中采用的是紅外發(fā)射管（SE303）和紅外接收管(PH

22、302)， 其性能指標(biāo)如下： 1）紅外線的特點(diǎn)：人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長 到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。 2）紅光的波長范圍為 0.62m0.76m，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅 外線遙控器就是利用波長 0.76m1.5m 之間的近紅外線來傳送控制信號的。 3）紅外線的特點(diǎn)是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會影響周邊環(huán)境。電路 調(diào)試簡單，若對發(fā)射信號進(jìn)行編碼，可實(shí)現(xiàn)多路紅外遙控功能。 紅外發(fā)射管（SE303）就是發(fā)射紅外線的二極管，波長有 940nm 和 850nm 兩種。工作電流一般在 50mA。主要用于紅外控制系統(tǒng)的發(fā)射源，發(fā)射信號經(jīng)頻 率調(diào)制后一般接收距離可超

23、過 10 米，無干擾時(shí)可超過 30 米。 紅外接收管(PH302)是一種光感電流源。光感電流隨光通量的增大而增大， 光感電流對電容進(jìn)行充電，就可以得到隨光通量變化而變化的電信號。無反射 物時(shí)，光路暢通無阻，光感電流為最大；有反射物通過檢測區(qū)時(shí)，光路被擋一 部分，輸出電位升高，遮光面積越大，輸出電位就越高。紅外光受到反射，紅 外接收管產(chǎn)生 TTL 高電平信號，通過后續(xù)電路將信號放大后驅(qū)動繼電器送入進(jìn) 行處理執(zhí)行相應(yīng)動作。 （2）電壓放大電路的作用是將紅外接收轉(zhuǎn)化成的微弱電信號放大，使其變 成較高電壓。本設(shè)計(jì)采用的是反向比例放大電路，其原理是將同相輸入端接地， 反向輸入端加信號，則輸出信號和輸入信

24、號反相，一般運(yùn)算放大器的開環(huán)放大 倍數(shù)非常高，加入負(fù)反饋可限制放大，使其穩(wěn)定，頻率特性得到改善。 由于 Vo 未達(dá)飽和前,反向輸入端 Vi 與同向輸入端的電壓 V 相等(都是零)， 因此 I=Vi/R1,再由于流入反向端的電流為零,因此:V2=I*R2 =(Vi*R2)/R1，因此 Vo= -V2=-(R2/R1)*Vi。R2 如改為可變電阻,可任意調(diào)整電壓放大的倍數(shù)，但輸 出波形和輸入反相。反向比例運(yùn)算放大器電路，如圖 3-5 所示： 圖 3-5 反向比例運(yùn)算放大器原理圖 （3）本電路采用放大倍數(shù)為 120 倍的放大器 放大器電壓放大倍數(shù) Au 僅由外接電阻 Ri、Rf 決定：Au=-Rf/

25、Ri。所以只要 使圖中 R6 與 R5 的比值為 120 就滿足條件?？梢匀?R7=120k, R6=1k 即為放大 倍數(shù)為 120 的放大器 Au=-R7/R6=-120k/1k=-120。而此電路的功能是將紅外接 收轉(zhuǎn)化成的電信號放大，使其變成高電壓。 （4）LM741 集成運(yùn)算放大器的性能與應(yīng)用 LM741 放大器為運(yùn)算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩 輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號，經(jīng)放大后由輸出端輸出。 放大器作動時(shí)的最大特點(diǎn)為需要一對同樣大小的正負(fù)電源，其值由12VCC 至 18VCC 不等，而一般使用15VCC 的電壓。 LM741 是高性能內(nèi)補(bǔ)償運(yùn)算

26、放大器，功耗低，無需外部頻率補(bǔ)償，具有短 路保護(hù)和失調(diào)電壓調(diào)零能力，運(yùn)算放大器屬于使用反饋電路進(jìn)行運(yùn)算的高放大 倍率型放大器，其放大倍率完全由外界組件所控制，透過外接電路或電阻的搭 配，即可決定增益（即放大倍率）大小。LM741 的管腳功能是：1 腳為調(diào)零端， 2 腳為反相輸入端，3 腳為同相輸入端，4 腳為負(fù)電源端，5 腳為調(diào)零端，6 腳為 輸出端，7 腳為正電源端，8 腳為空腳端，LM741 引腳圖如圖 3-6 所示： 圖 3-6 LM741 引腳圖 3.3 音頻譯碼電路的設(shè)計(jì)音頻譯碼電路的設(shè)計(jì) 音調(diào)譯碼器采用 LM567 鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)內(nèi)側(cè)包含一個(gè)電流控制振蕩器 （CC0） 、一個(gè)鑒

27、相器和一個(gè)反饋濾波器。此音調(diào)解碼塊包含一個(gè)穩(wěn)定的鎖相環(huán) 路和一個(gè)晶體管開關(guān)，當(dāng)在此集成塊的輸入端加上所選定的音頻時(shí)，即可產(chǎn)生 一個(gè)接地方波。當(dāng)輸入信號于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對地開關(guān)，電路由 I 與 Q 檢波器構(gòu)成，由電壓控制振蕩器驅(qū)動振蕩器確定譯碼器中心頻率。用外接元 件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。音頻譯碼電路如圖 3-7 所示： 圖 3-7 音頻譯碼電路 LM567 主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編碼、譯碼電路。 如電力線載 波通信，對講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。 LM567 的基本工作狀況有如一個(gè)低壓電源開關(guān)，當(dāng)其接收到一個(gè)位于所選 定的窄頻帶內(nèi)的輸入信號時(shí)，其開關(guān)就接通。通用的 LM

28、567 還可以用做可變形 發(fā)生器或通用鎖相環(huán)電路。當(dāng)其用作音調(diào)控制開關(guān)時(shí)，所檢測的中心頻率可以 設(shè)定于 0.1 至 500kHz 之間的任意值，檢測帶寬可以設(shè)定在中心頻率 14%內(nèi)的任 意值。而且輸出開關(guān)延遲可以通過選擇外電阻和電容在一個(gè)寬時(shí)間范圍內(nèi)任意 改變。 （1）LM567 的管腳功能描述: 1 腳和 2 腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級低通 濾波網(wǎng)絡(luò)。2 腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。 1 腳所接電容的容量應(yīng)至少是 2 腳電容的 2 倍。3 腳是輸入端，要求輸入 信號25mV。5 腳和 6 腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心

29、頻率 f2，且 f21/1.1RC。8 腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路的三極管，允 許最大灌電流為 100mA。根據(jù)管腳功能的描述,，所以 LM567 外圍電路的元件： C7=2.2F，C8=1F。又因?yàn)閮?nèi)部壓控振蕩器的中心頻率 f2=1/1.1RC=40kHz，所 以選用的 R9=10k，C9=220p。 LM567 的引腳圖，如圖 3-8 所示： 輸出濾波 回路濾波 輸入 V定時(shí)電阻 定時(shí)電容 地 輸出 相移檢波 VCO 相位檢波 8 7 6 54 3 2 1 圖 3-8 LM567 的引腳圖 LM567 的工作波形圖，如圖 3-9 所示： 圖 3-9 LM567 的工作波形圖 根

30、據(jù)圖 3-9 所示，當(dāng)有人想要吹干手時(shí)將紅外光束反射，LM567 輸入端 3 腳有信號輸入，使得 LM567 輸出端 8 腳輸出低電平，從而使得 555 單穩(wěn)態(tài)延時(shí) 電路輸出高電平，繼而使得干手器的繼電器自動開啟，干手器吹風(fēng)；當(dāng)人手離 開后，紅外光又照射不到接收頭上，LM567 輸入端 3 腳無信號輸入，使得 LM567 輸出端 8 腳輸出高電平，從而使得 555 單穩(wěn)態(tài)電路輸出低電平，繼電器 自動關(guān)閉，干手器停止工作。 （2）LM567 的技術(shù)指標(biāo)： 1）可調(diào)寬帶從 0%至 14%。 2）寬信號輸出與噪聲的高抑制。 3）對假信號抗干擾。 4）高穩(wěn)定的中心頻率。 5）中心頻率調(diào)節(jié)從 0.01H

31、z 到 500kHz。 6）電源電壓 5V 至 15V，推薦使用 9V。 3.4 延時(shí)與驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)延時(shí)與驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) 延時(shí)與驅(qū)動電路，如圖 3-10 所示： 圖 3-10 延時(shí)與驅(qū)動電路 （1）時(shí)間延遲電路 時(shí)間延遲電路是由 555 芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成，R9 為上拉電阻，2 腳為輸入端，當(dāng) 2 腳輸入為低電平時(shí)（低于 9V*1/3=3V） ，經(jīng)過 555 輸出端 3 腳 輸出一個(gè)高電平，555 進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。從而使 Q1 三極管導(dǎo)通，繼電器（KT）線包 通電，產(chǎn)生電磁，使電磁繼電器的 1、2 端吸合，其交流電壓被接通，從而使電 吹風(fēng)自動開啟、吹風(fēng)。因?yàn)檠訒r(shí)時(shí)間 Tw(Max)=1.

32、1*R9*C10=13s，所以吹風(fēng)時(shí)間 為 13s。電源通過電阻 R11 對 C10 充電，使 6 腳的電平升高超過 9*2/3=6V，此 時(shí)，555 輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，3 腳輸出低電平。Q1 管截止，繼電器的交流輸出 斷開，實(shí)現(xiàn)自動關(guān)閉電吹風(fēng)。 （2）驅(qū)動電路 電動機(jī)直接接在 220V 交流電上，不能直接用數(shù)字電路中的微電來控制，所 以要用繼電器來控制。電磁繼電器一般需要大電流，555 輸出為高電平，繼電器 工作，開關(guān) KT 閉合，電動機(jī)工作。二極管 D5 起保護(hù)作用，當(dāng) 555 輸出低電平 時(shí)，Q1 管截止，繼電器兩端均為低電平，開關(guān) KT 處于斷開狀態(tài)，吹風(fēng)機(jī)不工 作。 3.5 電源電路

33、的設(shè)計(jì)電源電路的設(shè)計(jì) 電源電路，如圖 3-11 所示： 圖 3-11 電源電路 電路直接從 220V 電網(wǎng)供電，通過 T 變壓器電路，出來 12V 左右的交流電 壓，經(jīng)過二極管橋式整流電路，輸出 9V 的直流電流，然后在經(jīng)過 C1、C2 完成 濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來實(shí)現(xiàn)。它們共同構(gòu)成電源電路， 為整個(gè)電路提供 9V 的直流電壓。 (1)本設(shè)計(jì)中電源的組成：由變壓器，整流橋，濾波器，穩(wěn)壓器組成。變壓 器把 220V 交流電變?yōu)榉€(wěn)壓所需的低壓交流電；整流器把低壓交流電變?yōu)橹绷麟姡?整流后的直流電中仍會含有交流成分，可以通過濾波電路將交流成分濾除；經(jīng) 濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流

34、電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。 (2)電源變壓器 變壓器的作用是將 220V 50Hz 交流電變成整流濾波所需的交流電壓。本設(shè) 計(jì)需要把 220V 交流電變?yōu)?12V 交流電，變壓器匝數(shù)比 n=原邊匝數(shù)/副邊匝數(shù) 18。 (3)整流濾波電路 整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波 紋成分，輸出波紋較小的直流電壓。整流通常有半波整流和全波整流。常用的 整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等，本設(shè)計(jì)采用橋式整流。 從以上分析可以看出，輸出不再是交流，輸入對應(yīng)的輸出如圖 3-12 所示： 圖 3-12 整流之后的波形 此輸出經(jīng)電容 C1、C2 濾波，C1、C2 使通向負(fù)載

35、的直流電流變得平滑，在 一個(gè)周期之內(nèi)，電容 C1、C2 被兩次充放電，使得輸出的電壓波形更加平滑，減 少了脈動成分，起到了濾波的作用。 (4)穩(wěn)壓電路 對任何穩(wěn)壓電路都應(yīng)從兩個(gè)方面考察其穩(wěn)壓特性，一是設(shè)電網(wǎng)電壓波動， 研究起輸出電壓是否穩(wěn)定；二是設(shè)負(fù)載變化，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。直流 穩(wěn)壓電路分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路，本設(shè)計(jì)采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 穩(wěn)壓器一般包括單管穩(wěn)壓器和集成穩(wěn)壓器。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn) 壓器和可調(diào)式三端穩(wěn)壓器 整流濾波后得到的直流電壓通常是不穩(wěn)定的，這是因?yàn)榻涣麟娋W(wǎng)的供電電 壓常有波動，使得整流濾波后的直流電壓也相應(yīng)變動，為了得到穩(wěn)定的直流電 壓，避免電

36、壓的變化對電路工作狀態(tài)的影響，需要利用穩(wěn)壓器達(dá)到穩(wěn)壓的作用。 7809 是三端集成穩(wěn)壓器中的一種，它是將調(diào)整管、穩(wěn)壓管與取樣放大管等制作 在一塊芯片上，它的輸出電流為 1A，7809 的輸出電壓為 9V。它在使用時(shí)要與 電容連接，電容 C1、C2 即可以減小整流后電壓的波動。 3.6 總體電路的設(shè)計(jì)總體電路的設(shè)計(jì) （1）電路的組成 本設(shè)計(jì)電路包含五大部分紅外發(fā)射，紅外接收，電壓放大，音頻譯碼，延 時(shí)驅(qū)動電路。 （2）總電路圖如附錄 1 所示： （3）電路的工作過程： 如附錄 1 所示為紅外線自動干手器電路。其中發(fā)射電路由 555 多諧振蕩器 和紅外發(fā)射管(SE303)組成；接收譯碼控制電路包括

37、紅外接收管 PH302、運(yùn)算放 大器(LM741)、音頻譯碼器(LM567)、555 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)、繼電器、電源等組成。 發(fā)射電路由多諧振蕩器(555)和 R2、R4、C3 等組成，其振蕩周期為 T0.7（9.1k+2*13k）*1000p0.025ms，即振蕩頻率 f=40kHz。振蕩輸出信號驅(qū) 動紅外發(fā)射管 SE303 工作，從而產(chǎn)生紅外脈沖調(diào)制波。接收電路中紅外管 PH302 與發(fā)射電路中的發(fā)射管相匹配。紅外脈沖調(diào)制波經(jīng) PH302 接收后被轉(zhuǎn)換 成電信號，再經(jīng) LM741 放大后加至音頻譯碼器(LM567)，使 LM567 的中心頻 率 f1=1/1.1RC 與紅外調(diào)制頻率 40kHz

38、一致，則 LM567 的 8 腳輸出低電平， LM567 的 8 腳輸出的低電平輸入單穩(wěn)態(tài)電路 555 芯片的 2 腳，使 555 得 3 腳輸 出高電平。從而使 Q1 三極管導(dǎo)通，繼電器（KT）吸合，其交流電壓被接通， 從而使電吹風(fēng)自動開啟、吹風(fēng)；當(dāng)人手離開時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光就照 不到接收頭上，LM567 又輸出高電平，使 555 單穩(wěn)態(tài)電路輸出低電平，Q1 管截 止，繼電器的交流輸出斷開，實(shí)現(xiàn)自動關(guān)閉電吹風(fēng)。 第四章第四章 電路調(diào)試電路調(diào)試 4.1 紅外線發(fā)射電路的調(diào)試紅外線發(fā)射電路的調(diào)試 按照振蕩部分中設(shè)計(jì)的電路把硬件電路焊接好，接通電源后用示波器檢查 集成穩(wěn)壓塊 555 集成塊

39、的 3 腳是否有連續(xù)的脈沖信號，如果正確，則接入相應(yīng) 的電路中，如果不正確，重新再設(shè)計(jì)振蕩電路。 4.2 紅外線接受與電壓放大電路的調(diào)試紅外線接受與電壓放大電路的調(diào)試 將萬用表并接于 PH302 與地之間，在接收管前用黑紙遮住，此時(shí)電壓應(yīng)高 于 9V。然后去掉反射物，讓一個(gè)人站在前方 0.5cm 左右處，使 PH302 的電壓降 為 1V 左右，此時(shí)說明發(fā)射與接收頻率已調(diào)準(zhǔn)。 按照放大電路把硬件電路焊接好，仔細(xì)檢查無誤就可通電調(diào)試，因?yàn)槭欠?相放大，所以當(dāng)輸入為正電壓時(shí)，那么用萬用表測出的電壓時(shí)負(fù)值，如果是負(fù) 值，則電路正確，反之電路不正確，則重新設(shè)計(jì)電壓放大電路。 4.3 音頻譯碼電路的調(diào)試

40、音頻譯碼電路的調(diào)試 放大的信號送入音頻譯碼器電路 LM567 的 3 腳，其中心頻率調(diào)至 40kHz， 以達(dá)到和紅外發(fā)射管頻率一致，這樣當(dāng)接收到信號時(shí)就可以使 8 腳由原來的高 電平變?yōu)榈碗娖剑? 腳的電平變化送至 555 單穩(wěn)態(tài)電路。根據(jù)這一原理方法與上 一個(gè)步驟類似，當(dāng)輸入為正電壓時(shí)，用萬用表測出電壓為負(fù)電壓時(shí)，則電路正 確，反之，重新設(shè)計(jì)電路。 4.4 延時(shí)與驅(qū)動電路的調(diào)試延時(shí)與驅(qū)動電路的調(diào)試 當(dāng)通電的時(shí)侯，已經(jīng)確認(rèn)前幾級電路能正常工作。用萬用表測試 555 芯片 的 3 腳是否是高電平，是高電平且持續(xù)高電平 13s 左右則電路正常，繼電器吸合， 有風(fēng)自動吹出，這樣證明是好的，當(dāng)通電時(shí)，

41、沒有風(fēng)吹出，說明驅(qū)動電路不通， 則需要檢查 Q1 管和 555 單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路是否正常。要找出哪里沒有好，再重新 設(shè)計(jì)。 4.5 電源電路的調(diào)試電源電路的調(diào)試 按照電源部分設(shè)計(jì)的電路把硬件電路焊接好，然后用萬用表測量電容 C2 正 極的電壓是否有+9V 電壓輸出，如果正確，則接入相應(yīng)的電路中，如果不正確， 重新再設(shè)計(jì)。 4.6 總體電路的調(diào)試總體電路的調(diào)試 經(jīng)過紅外發(fā)射電路，紅外接受與放大電路，音頻譯碼電路，延時(shí)與驅(qū)動電 路的調(diào)試。就可以進(jìn)行總體電路的調(diào)試了。本設(shè)計(jì)的最終目的就是:利用紅外線 控制電吹風(fēng)實(shí)現(xiàn)電吹風(fēng)的自動開與關(guān)。驗(yàn)證本課題設(shè)計(jì)的的成功與否，只要將 手伸進(jìn)時(shí)看電吹風(fēng)能否自動吹風(fēng)，電

42、吹風(fēng)能自動吹風(fēng)則說明本課題設(shè)計(jì)成功， 否則將要重新設(shè)計(jì)。 第五章第五章 總結(jié)與總結(jié)與展望展望 5.1 總結(jié)總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對學(xué)生學(xué)業(yè)水平的綜合檢驗(yàn)，是學(xué)生運(yùn)用自己所具備的知識和 能力去分析問題，解決問題，進(jìn)行理論與實(shí)際相結(jié)合的訓(xùn)練。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選的是紅外線自動干手器電路設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)完成了對紅外 發(fā)射電路、紅外接收與電壓放大電路，音頻譯碼控制電路，時(shí)間延遲與驅(qū)動電 路的設(shè)計(jì)。其中發(fā)射電路是由 555 多諧振蕩器和紅外發(fā)射二極管（SE303）組成， 接收與電壓放大電路包括紅外接收管（PH302）和運(yùn)算放大器（LM741），音頻 譯碼控制電路是由音頻譯碼器（LM567）實(shí)現(xiàn)，時(shí)間延遲與驅(qū)動電路由

43、 555 單 穩(wěn)態(tài)電路、繼電器組成。當(dāng)有人想要吹干手時(shí)將紅外光束反射，LM567 有信號 輸入，使得 LM567 輸出低電平，從而使得 555 單穩(wěn)態(tài)電路輸出高電平，繼而使 得干手器的繼電器自動開啟，干手器吹風(fēng)；當(dāng)人手離開后，紅外光又照射不到 紅外接收管上，LM567 無信號輸入，使得 LM567 輸出高電平，從而使得 555 單 穩(wěn)態(tài)電路輸出低電平，繼電器自動斷開，干手器停止工作。 5.2 展望展望 通過這次對紅外線自動干手器電路的設(shè)計(jì)，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的思路， 也讓我了解了關(guān)于自動干手器的原理與設(shè)計(jì)理論，通過這次學(xué)習(xí)，讓我對 555 電路，反相放大電路，音頻譯碼電路等都有了一定的了解，這

44、次的畢業(yè)設(shè)計(jì)除 了讓我學(xué)會很多的專業(yè)知識外，也讓我增加了自我自學(xué)的能力和對獨(dú)立的能力。 更為重要的是，我拓展了思路，活躍了思維。 由于時(shí)間關(guān)系和經(jīng)驗(yàn)不足，本課題的設(shè)計(jì)方案還有許多可以改進(jìn)的地方， 對于設(shè)計(jì)方案今后進(jìn)一步的研究設(shè)想概括如下： （1）紅外線發(fā)射與接收采用高靈敏度的光電傳感器。 （2）音頻譯碼電路改用更為簡單的 CX20106 來實(shí)現(xiàn)。 （3）干手器可以做成吹出的風(fēng)是暖風(fēng)，且吹出的風(fēng)可以根據(jù)季節(jié)的變化而 設(shè)定溫度。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對我們課程知識的考驗(yàn)，也是對我們思考問題， 解決問題能力的考核，更是對我們?nèi)烁衿返碌目简?yàn)，讓我們受益匪淺。 致致 謝謝 經(jīng)過這一兩個(gè)月的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大 專生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏，在當(dāng)中出現(xiàn)了很多的差錯(cuò)，如果沒有導(dǎo)師 和同學(xué)的幫助，想要完成這次畢業(yè)