畢業(yè)設計（論文）--紅外線控制自動水龍頭的設計

1、畢業(yè)設計論文 紅外線控制自動水龍頭的設計本論文介紹了利用紅外發(fā)射與接收電路設計自動水龍頭的原理及設計方案。電路設計簡單，使用方便，同時更利于節(jié)能，“節(jié)能降耗是我們追求的目標。傳統(tǒng)的水龍頭、衛(wèi)生間供水等設施，使用起來不是特別方便，而且很浪費水資源。在這個根底上，我設計了自動供水電路。不僅可以節(jié)約用水，而且外形美觀，使用起來也很方便。紅外線控制自動水龍頭由紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、控制電路、電磁閥、電源等組成。當人或事物靠近時，自動產(chǎn)生控制信號，繼電器動作，使電磁閥得電吸合從而自動翻開水源；反之那么自動關閉水源。【關鍵詞】傳感器；紅外線；自動控制AbstractThis paper desc

2、ribes the use of infrared transmitter and receiver circuit design theory and automatic faucet design. Circuit design simple, easy to use, but also conducive to energy, energy saving is our goal. Traditional taps, toilet water and other facilities, is not particularly easy to use, but also a waste of

3、 water resources. On this basis, I have devised an automatic water supply circuitry. Can not only save water, but also pleasing in appearance, is also very easy to use. Infrared control Automatic faucets from the infrared transmitter, infrared receiver amplifier circuit, control circuit, solenoid va

4、lve, power supply etc.When people or things around, the Automatically generated control signal, relay, so that was electric solenoid valve to automatically open the pull-water; Otherwise it would automatically shut down water supply.Key words sensor, infrared,automatic control目 錄 TOC o 1-3 h z u HYP

5、ERLINK l _Toc257378376 第一章 緒論 PAGEREF _Toc257378376 h 6 HYPERLINK l _Toc257378377 1.1 引言 PAGEREF _Toc257378377 h 6 HYPERLINK l _Toc257378378 1.2 國內外開展方向及現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc257378378 h 6 HYPERLINK l _Toc257378379 第二章 元器件方案 PAGEREF _Toc257378379 h 8 HYPERLINK l _Toc257378380 2.1 傳感器 PAGEREF _Toc257378380

6、h 8 HYPERLINK l _Toc257378381 2.1.1 CCD圖像傳感器 PAGEREF _Toc257378381 h 8 HYPERLINK l _Toc257378382 2.1.2 電容式傳感器 PAGEREF _Toc257378382 h 8 HYPERLINK l _Toc257378383 2.1.3 超聲波傳感器 PAGEREF _Toc257378383 h 9 HYPERLINK l _Toc257378384 2.1.4 光電傳感器 PAGEREF _Toc257378384 h 9 HYPERLINK l _Toc257378385 2.2 發(fā)光二極管

7、LED PAGEREF _Toc257378385 h 10 HYPERLINK l _Toc257378386 2.3 接收管 PAGEREF _Toc257378386 h 11 HYPERLINK l _Toc257378387 第三章 紅外線控制自動水龍頭設計 PAGEREF _Toc257378387 h 13 HYPERLINK l _Toc257378388 3.1 水龍頭的構成及傳感器控制 PAGEREF _Toc257378388 h 13 HYPERLINK l _Toc257378389 3.2 系統(tǒng)組成方框圖 PAGEREF _Toc257378389 h 13 HYP

8、ERLINK l _Toc257378390 3.3 紅外反射式光電傳感器特性與工作原理 PAGEREF _Toc257378390 h 14 HYPERLINK l _Toc257378391 3.4 紅外線控制自動水龍頭的工作原理 PAGEREF _Toc257378391 h 15 HYPERLINK l _Toc257378392 3.4.1 紅外線水龍頭控制電路系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc257378392 h 15 HYPERLINK l _Toc257378393 3.4.2 紅外線水龍頭控制電路的原理圖 PAGEREF _Toc257378393 h 15 HYPERL

9、INK l _Toc257378394 3.4.3 紅外線水龍頭控制電路工作原理 PAGEREF _Toc257378394 h 15 HYPERLINK l _Toc257378395 3.5 單元電路的設計 PAGEREF _Toc257378395 h 15 HYPERLINK l _Toc257378396 3.5.1 +5v的穩(wěn)壓電源的設計 PAGEREF _Toc257378396 h 15 HYPERLINK l _Toc257378397 3.5.2 振蕩器電路的設計 PAGEREF _Toc257378397 h 16 HYPERLINK l _Toc257378398 3.

10、5.3 紅外接受控制電路的設計 PAGEREF _Toc257378398 h 17 HYPERLINK l _Toc257378399 電壓放大電路的設計 PAGEREF _Toc257378399 h 18 HYPERLINK l _Toc257378400 音調譯碼器的設計 PAGEREF _Toc257378400 h 19 HYPERLINK l _Toc257378401 3.5.6 三端穩(wěn)壓器 PAGEREF _Toc257378401 h 21 HYPERLINK l _Toc257378402 3.5.7 LM567調制傳感器 PAGEREF _Toc257378402 h

11、21 HYPERLINK l _Toc257378403 3.5.8 元件選取 PAGEREF _Toc257378403 h 23 HYPERLINK l _Toc257378404 結 論 PAGEREF _Toc257378404 h 24 HYPERLINK l _Toc257378405 致 謝 PAGEREF _Toc257378405 h 25 HYPERLINK l _Toc257378406 參考文獻 PAGEREF _Toc257378406 h 26 HYPERLINK l _Toc257378407 附錄一 PAGEREF _Toc257378407 h 28 HYPE

12、RLINK l _Toc257378408 附錄二 PAGEREF _Toc257378408 h 29第一章 緒論1.1 引言隨著電子技術的開展，當前數(shù)字系統(tǒng)的設計正朝著速度快、容量大、體積重量輕的方向開展。在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的開展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。它安裝方便、靈敏度高、抗干擾能力強，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，當發(fā)出光被某一信號調制后，只有專門的解調電路才能收到。它可在強光下工作，給人們的生活帶來了極大的方便，已成為人們日常生活中必不可少的

13、必需品，其廣泛用于家庭、商場、工廠、學校、餐廳等場所。而且大大地擴展了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外線控制自動水龍頭及其應用，有著非常重要的意義。本論文設計的是一種以紅外線自動控制的水龍頭。采用了反射式紅外傳感器，這種傳感器的發(fā)射與接收是一體化的。當人或事物靠近時，自動產(chǎn)生控制信號繼電器動作，使電磁閥得電吸合從而自動放水。本設計滿足了人們對物質的需求，又提高了科學性。以適應當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。 國內外開展方向及現(xiàn)狀隨著紅外技術的高速開展，紅外焦平面陣列技術出現(xiàn)了，并且迅速得到開展。美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方興旺國家都在競相研制和生產(chǎn)先進

14、的紅外焦平面陣列攝像儀，其中美國在紅外焦平面陣列傳感器的開展水平方面處于遙遙領先地位，其焦平面陣列規(guī)模已達20482048元，已接近與可見光硅CCD攝像陣列的水平。日本在世界上最先實現(xiàn)了100萬像元集成度的單片式紅外焦平面陣列等種類產(chǎn)品推向市場，搶占商機，法國、荷蘭、瑞典、英國、德國和意大利等在非制冷紅外熱攝像儀技術的開展方面，已顯示出其處于前沿的競爭地位。此外，加拿大、以色列、韓國、澳大利亞、波蘭、新加坡的一些公司和機構都在盡力開展先進紅外焦平面陣列熱攝像儀技術，競爭已普及全球幾大洲。近幾年來，中國的紅外成像技術得到突飛猛進的開展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設備的先進性也同西方同步。如目

15、前已能生產(chǎn)面積小于30um21000的溫差，使對目標的識別到達更高的水平。第二章 元器件方案2.1 傳感器根據(jù)我對市場的調查了解，目前傳感器有CCD圖像傳感器、電容式傳感器、超聲波傳感器、光電傳感器四種。2.1.1 CCD圖像傳感器這種傳感器可直接將光學信號轉換為數(shù)字電信號，實現(xiàn)圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現(xiàn)。其顯著特點是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓低，抗沖擊與震動，性能穩(wěn)定，壽命長；3.靈敏度高，噪聲低， HYPERLINK :/baike.baidu /view/348755.htm t _blank 動態(tài)范圍大；4.響應速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.應用超

16、大規(guī)模集成電路工藝技術生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)本錢低。因此，許多采用光學方法測量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。CCD從功能上可分為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1544931.htm t _blank 線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內部電極分成數(shù)組，每組稱為一相，并施加同樣的時鐘脈沖。所需相數(shù)由CCD芯片內部結構決定，結構相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管結構，生產(chǎn)工藝相對較簡單。它由光敏區(qū)陣列與移位存放器掃描電路組成，特點是處理信息速度快，外圍電

17、路簡單，易實現(xiàn)實時控制，但獲取信息量小，不能處理復雜的圖像。面陣CCD的結構要復雜得多，它由很多光敏區(qū)排列成一個方陣，并以一定的形式連接成一個器件，獲取信息量大，能處理復雜的圖像。2.1.2 電容式傳感器它是一種把被測的機械量，如位移、壓力等轉換為電容量變化的傳感器。它的敏感局部就是具有可變參數(shù)的電容器。其最常用的形式是由兩個平行電極組成、極間以空氣為介質的電容器。假設忽略邊緣效應，平板電容器的電容為A，式中為極間介質的介電常數(shù)，A為兩電極互相覆蓋的有效面積,為兩電極之間的距離。、A、 三個參數(shù)中任一個的變化都將引起電容量變化，并可用于測量。因此電容式傳感器可分為極距變化型、面積變化型、介質變

18、化型三類。極距變化型一般用來測量微小的線位移或由于力、壓力、振動等引起的極距變化。面積變化型一般用于測量角位移或較大的線位移。介質變化型常用于物位測量和各種介質的溫度、密度、濕度的測定。電容器傳感器的優(yōu)點是結構簡單,價格廉價，靈敏度高,過載能力強，動態(tài)響應特性好和對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應性強等。缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復雜等。70年代末以來,隨著集成電路技術的開展,出現(xiàn)了與微型測量儀表封裝在一起的電容式傳感器。這種新型的傳感器能使分布電容的影響大為減小，使其固有的缺點得到克服。電容式傳感器是一種用途極廣，很有開展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?/p>

19、2.1.3 超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的鼓勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。超聲波距離傳感器可以廣泛應用在物位液位監(jiān)測，機器人防撞，各種超聲波接近開關，以及防盜報警等相關領域，工作可靠，安裝方便， 防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高

20、，方便與工業(yè)顯示儀表連接，也提供發(fā)射夾角較大的探頭。2.1.4 光電傳感器光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，它是把光信號紅外、可見及紫外光輻射轉變成為電信號的器件。它包括一個可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個用作接收器的固態(tài)光敏二極管或光敏三極管。標準的光電傳感器可以分為漫反射型、反射型、對射型、槽型、光纖傳感器、色標傳感器、光通訊、激光測距、光柵、防爆/隔爆型等十種。它的特長有以下七點：1檢測距離長如果在對射型中保存10m以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段磁性、超聲波等 無法離檢測。2對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等

21、將檢測物體限定 在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。3響應時間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間，響應時間非常短。 4分辨率高 能通過高級設計技術使投光光束集中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 5可實現(xiàn)非接觸的檢測可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。 6可實現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質，可對檢測物體的顏色進行檢測。 7便

22、于調整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調整。因此, HYPERLINK :/baike.baidu /view/485202.htm t _blank 光電式傳感器在檢測和控制中得到廣泛的應用。通過幾種傳感器的辯證比擬，我選擇了第四種光電傳感器，并采用其中的反射式光電傳感器來作為我設計的核心元件。2.2 發(fā)光二極管LED做傳感器的LED要求亮度高，顏色適宜，光斑形狀適宜。為了防止LED損壞，應該注意：1LED的伏安特性曲線很陡，測試和使用時一定要串聯(lián)電阻限制電流。2氮化鎵材料的高亮度LED容易被反向電壓、靜電或電源尖峰擊穿損壞，電源電壓較高時不可反應。不同

23、的管子允許的工作電流不同，紅外的平均電流最大可以用到100毫安，用作調制時幾十微妙的窄脈沖峰值甚至可以接近1安。3毫米的白色高亮度管子持續(xù)最大電流20毫安，一般低亮度的管子要小一些，工作電流的限制一是發(fā)熱限制平均電流，二是高電流下亮度飽和限制峰值電流，有些管子電流大了之后還會變色。常用的LED有紅外，紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍，紫，白等顏色，作為成品銷售的“變色LED是在一個管殼里封裝了多個不同顏色的LED，紅，綠，藍三色的LED非常適合作顏色傳感器的照明。紅外線LED配合紅外接收管抗干擾能力強，但是不適合用于識別顏色，因為物體在可見光下的顏色不能很好的代表它對于紅外線的反射率。LED發(fā)光的原

24、理是半導體PN結中的電子與空穴復合時產(chǎn)生光子，不同的材料由于能帶寬度不同，導致發(fā)光顏色和導通電壓不同。另外，不同材料的發(fā)光效率一般以量子效率衡量，量子效率=發(fā)射的光子數(shù)/流過的電子數(shù)也有較大的差異見表2-1。表2-1 常用LED的參數(shù)比擬材料發(fā)光顏色量子效率與工藝有關砷化鎵紅外高，30%磷砷化鎵紅中，10%磷化鎵(摻雜氮)黃綠低，不到1%磷化鎵(摻雜氧化鋅)紅到黃中低鋁砷化鎵鮮紅中高鋁鎵銦磷橙紅高，30%氮化鎵從純綠到紫外高，20%2.3 接收管常用的接收管有硅光電二極管，硅光電三極管，光敏電阻三種。光電二極管產(chǎn)生的電流小，需要高倍放大，但是速度很高，可以高頻調制，在遮光狀態(tài)下的特性類似普通二

25、極管，使用時加反向電壓，輸出與光照強度近似成正比的光電流。光電三極管一般基極不引出，只有兩根管腳，購置的時候叫作光敏管。光電三極管產(chǎn)生的電流較大，無需前置高倍放大，但是速度較低，調制頻率低于100KHz。遮光狀態(tài)下正反向電阻都很大，用強光照射，可以測出一個方向的電阻明顯變小，這個方向是正向，使用時加正向電壓1V，輸出與光照強度近似成正比的光電流。這些光電接收管的外殼有無色透明和黑色兩種，黑色管殼幾乎只透過紅外光，與紅外發(fā)光管配套使用。光敏電阻的電特性是電阻而不是恒流，受到光照后電阻值大幅度減小，輸出電流也較大，數(shù)量級類似光電三極管。工作頻率一般較低，但也有高的。在使用上最重要的區(qū)別于光敏電阻接

26、收光照的是一個平面，沒有管殼聚光，方向性差，一般用在不區(qū)分光照方向或者要降低本錢的電路里。接收管的光譜特性：光電二極管，光電三極管都是半導體PN結光電元件，靠內光電效應接收光線，因此入射光子能量超過材料能帶寬度才能接收，表現(xiàn)在它的光譜。靈敏度特性在長波方向有一個陡的截止。在短波方向如果波長太短，靈敏度也會下降。一般的硅管最適合用在紅外到紅黃光范圍內，但是可以一直用到近紫外。另類的應用，用發(fā)光二極管當充電二極管，它的材料能帶較寬，只接收短波的可見光。理論上可以用于識別顏色。某些光敏電阻對于可見光中間局部的靈敏度較高。加裝濾色片可以方便的改變管子的光譜特性，以制造各種顏色傳感器。第三章 紅外線控制

27、自動水龍頭設計3.1 水龍頭的構成及傳感器控制水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線的發(fā)射和接收一般使用紅外發(fā)光二極管和紅外接收管來完成。當有物體靠近時，一部份紅外光被發(fā)射到接收管。反射式紅外傳感器如圖3-1所示。物體圖3-1 反射式紅外傳感器反射式光電傳感器可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體。我設計的紅外線控制自動水龍頭就運用了它這個特點。光譜范圍，靈敏度，抗干擾能力，輸出特性等都是反射式光電傳感器的重要參數(shù)。這種光電傳感器的根本原理是，當人或有物體接近時，遮擋了紅外光，光敏元件接收到光信號，從而進行光電轉換，電磁閥作用，使水源翻開。紅外線控制自動水龍頭的控制過程是：當

28、人或物體靠近自動水龍頭時，紅外發(fā)射光電管發(fā)出的紅外經(jīng)人和物體反射到紅外接收光電管。接收光電管接收到的反射光信號自動轉換為電信號，經(jīng)過后續(xù)電路進一步放大、整形、譯碼，最后驅動電路控制電磁閥動作翻開水源。當人手或物體離開自動水龍頭時，接收光電管接收不到反射光信號，驅動電路斷開電磁閥電源，從而關閉水源。3.2 系統(tǒng)組成方框圖紅外線自動控制水龍頭整個控制過程分為5個局部。系統(tǒng)組成方框圖如圖3-2所示。 多諧振蕩器 調幅紅外光紅外接收電壓放大LM741 音頻譯碼 LM567電磁閥動作圖3-2 系統(tǒng)組成方框圖3.3 紅外反射式光電傳感器特性與工作原理反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普

29、通發(fā)光二極管，以及激光發(fā)光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率比擬集中，傳感器只結合搜很窄的頻率范圍信號，不容易被干擾，但價格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測區(qū)域反射外表可受到光源照射，同時又能被接收管接收到的范圍進行檢測，然而這是一種理想的結果。因為光的反射受到多種因素的影響，如反射外表的形狀、顏色、光潔度、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發(fā)射和接收管進行測量，將會因為干擾而產(chǎn)生錯誤信號。采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準確性。紅外反射光強法的測量原理是將發(fā)射信號經(jīng)調制后送給紅外管發(fā)射，光敏管接收調制的紅外信號如圖3-3所示。Vout反射

30、光強度的輸出信號電壓Vout是反射面與傳感器之間的距離X的函數(shù)，設反射面物質為同種物質時，X與Vout的響應曲線是非線性的如圖3-4所示。設定出電壓到達某一閥值時作為目標，不同的目標距離閥值，電壓是不同的。發(fā)射接收反射外表x4x/mm10圖3-3 紅外發(fā)射接收原理圖 圖3-4 光強度相應曲線圖 紅外線控制自動水龍頭的工作原理.1 紅外線水龍頭控制電路系統(tǒng)的組成紅外線水龍頭控制電路包括發(fā)射電路和接收譯碼控制電路。其中發(fā)射電路由多諧振蕩器和紅外發(fā)射二極管；接收電路包括紅外接收管D1和D2、運算放大器LM741、音頻譯碼器LM567、繼電器K、電源電路等組成。.2 紅外線水龍頭控制電路的原理圖見附錄

31、一.3 紅外線水龍頭控制電路工作原理工作原理：發(fā)射電路中，多諧振蕩器由IC555和R0.R1和C7等組成。其振蕩頻率為f=1.44/R0+2R1C7，6C3與紅外調制頻率40KHZ一致，使第8管腳輸出為低電平，又經(jīng)反相后，驅動VT2導通，繼電器因控制有信號觸發(fā)而有交流輸出。當有人洗手將紅外光束遮擋時，相應的D1.D2因接收到光信號而進行光電轉換，從而使LM567因有信號輸入而在第8腳輸出為低點平，經(jīng)反相VT2導通，繼電器吸合，交流電壓被接通，從而使水龍頭的電池閥動作，水源翻開。3.5 單元電路的設計.1 +5v的穩(wěn)壓電源的設計電路為輸出電壓+5V，輸出電流1.5A穩(wěn)壓電源。它的電壓變壓器B，橋

32、式整流電路D1D4，濾波電容C1.C3，防止自激電路C2、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器7805極為簡捷方便的搭成。200v交流電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1D4 和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形式一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生精度高，穩(wěn)定性好的直流輸出電壓。穩(wěn)壓電源電路如圖3-5所示。圖3-5 穩(wěn)壓電源電路3.5.2 振蕩器電路的設計振蕩電路是一種不需要外接輸入信號就能將直流能源轉換成具有一定頻率、一定

33、幅度和一定波形的交流能量輸出的電路如圖3-6所示。a電路圖 (b)工作波形圖3-6 由定時器構成的多諧振蕩器由于555內部比擬器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這時振蕩頻率受電源的溫度變化的影響較小。故只需通過調節(jié)R1的阻值來改變f來使其為1Hz的秒脈沖信號，作為閘門信號。3.5.3 紅外接受控制電路的設計本電路是用小型一體化紅外接收/解調塊接受頭SFM506-38和鎖相環(huán)電路。它具有體積小，無需外部元件、抗光電干擾性能好，接受角度寬、功耗低、靈敏度高等優(yōu)點。LM567、開關放大電路VT9013、固態(tài)繼電器TAC08、電磁閥構成控制電路如圖3-7所示。圖3-7 接收解調控制電路LM567是1

34、片鎖相環(huán)音頻解碼電路，采用8腳雙列直插塑封，3腳為信號輸入端，其工作頻率由5、6腳上的阻容元件決定，8腳為邏輯輸出端。IC2與R7、C12組成振蕩器，R7、C12決定IC2內部壓控振蕩器的中心頻率，LM567的3腳為信號端，8腳為邏輯輸出端，該輸出是1個集電極開路的晶體管輸出，最大灌電流為100mA，LM567的工作電壓為4759V，工作頻率01Hz500kHz，靜態(tài)工作電流為8mA。當無人洗手時，IC1接受到發(fā)射電路的紅外脈沖經(jīng)放大輸出到IC2的3腳后，IC2的8腳就會輸出低電平，三極管VT1截止，繼電器K斷電處于釋放狀態(tài)，電磁閥Y不動作，水龍頭無自來水放出。當手放到水龍頭下時，IC1不能接

35、受紅外線，IC2的3腳無信號輸入，8腳輸出高電平，使得VT1導通，繼電器K吸合，使其常開觸點閉合，接通電磁閥Y的220VAC，Y開始動作，使水龍頭放出自來水，同時LED發(fā)出綠光，指示水龍頭正工作于放水狀態(tài)。洗滌完畢，手離開水龍頭后，停止放水。SFM506-38地內部原理圖如圖3-8所示。圖3-8 SFM506-38的內部原理圖3.5.4電壓放大電路的設計電壓放大電路采用LM741集成運算放大器，如圖3-9所示。LM741是高性能內補償運算放大器，功耗低，無需外部頻率補償，具有短路保護和失調電壓調零能力。LM741的管腳功能是：1腳為調零端，2腳為反相輸入端，3腳為同相輸入端，4腳為負電源端，5

36、腳為調零端，6腳為輸出端，7腳為正電源端，8腳為空腳端。此引腳圖如圖3-10所示。內部原理圖如圖3-11所示。圖3-9 LM741集成運算放大器圖3-10 LM741引腳功能圖圖3-11 內部原理圖3.5.5音調譯碼器的設計音調譯碼器采用LM567鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)內那么包含一個電流控制振蕩器CC0、一個鑒相器和一個反應濾波器。此音調解碼塊包含一個穩(wěn)定的鎖相環(huán)路和一個晶體管開關，當在此集成塊的輸入端加上所先定的音頻時，即可產(chǎn)生一個接地方波。當輸入信號于通帶內時提供飽和晶體管對地開關，電路由I與Q檢波器構成，由電壓控制振蕩器驅動振蕩器確定譯碼器中心頻率。用外接元件獨立設定中心頻率帶寬和輸出延遲。

37、主要用于振蕩、調制、解調和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對講機亞音頻譯碼，遙控等。LM567的根本工作狀況有如一個低壓電源開關，當其接收到一個位于所選定的窄頻帶內的輸入音調時，開關就接通。通用的LM567還可以用做可變波形發(fā)生器或通用鎖相環(huán)電路。當其用作音調控制開關時，所檢測的中心頻率可以設定于至500KHz內的任何值，檢測帶寬可以設定在中心頻率14%內的任何值。而且，輸出開關延遲可以通過選擇外電阻和電容在一個寬時間范圍內改變。 LM567的管腳功能是：1腳為輸出濾波，2腳為回路濾波，3腳為輸入端，4腳為正電源端電壓值需最小為，最大為9V，5腳為定時電阻端，6腳為定時電容端，7腳為接地端

38、，8腳為輸出端。LM567的引腳功能圖如圖3-12所示。LM567的內部原理圖如圖3-13所示。18輸出濾波輸出回路濾波271級檢波地VCO3定時電容輸入6檢波定時電阻V+45圖3-12 LM567的引腳功能圖圖3-13 LM567的內部電路圖 三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器是一種標準化，系列化的通用線性的穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小本錢低性能好，工作可靠性高等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。三端穩(wěn)壓器的工作原理如圖3-14所示：原它與一般分立元件組成的串聯(lián)式的穩(wěn)壓電路根本相似的.不同的是增加了啟動電路,保護電路和恒流源。啟動電路是為恒流源建立工作點而設置的.恒流源設置在基準

39、電壓形成和誤差放大器電路中，是為了使穩(wěn)壓器能夠在比擬大的電壓變化范圍內正?？煽康墓ぷ鳌Ｔ谛酒瑑仍O置了兩種較為完善的保護電路：一是過流保護，一是過熱保護Rsc是過流保護的取樣電阻。Ri，Rb 為輸出采樣電阻。Rb 兩端上的電壓反映輸出電壓的大小的采樣電壓與基準電壓在誤差放大器中進行比擬和放大，產(chǎn)生誤差電壓，去控制調整管的工作狀態(tài)，從而穩(wěn)定輸出電壓。輸入ViT調整管調整管平安工作區(qū)保護恒流電源RSC誤差放大根底電壓啟動電路V 0短路保護輸出RA過熱保護地RB圖3-14 三端穩(wěn)壓器框圖.7 LM567調制傳感器LM567是一種比擬廉價的音頻鎖相環(huán)集成電路，利用它可以構造性能較好的反射式光電傳感器如圖

40、3-15所示由LM567的內部振蕩器提供方波信號，點亮探頭的LED，由探頭的光敏管接收反射光。經(jīng)三極管放大，轉換成電壓信號后送到LM567的內部鑒相器2同步調解，然后由LM567內部的比擬器轉換為數(shù)字輸出并聯(lián)負反應放大電路有假設穩(wěn)定的增益和低的輸入阻抗，能消除光敏管電容的影響，獲得良好的高頻特性。這個電路的缺點是當多個探頭同時使用時因為頻率接近，一旦相鄰單元的光斑出現(xiàn)局部重合就會有干擾造成輸出抖動，另外567輸出鑒相器參考信號是從振蕩電容端引出的，與發(fā)射和接收信號幾乎是正交的，解調效率非常低，前級需要高倍放大。為了解決上述多個探頭臨近的問題，在使用多組傳感器時，做了以下改動如圖3-16所示：單

41、獨用一個單元圖中右邊的567作振蕩，給其余四個單元圖中只畫了一個提供同步的時鐘信號，消除了差拍問題。而且時鐘信號既接到振蕩電容端又用來控制輸出放大管點亮探頭照明的LED，使得參考信號與發(fā)射和接收信號的相差非常小，調節(jié)效率大大提高，最大探測距離有所增加。圖3-16 LM567傳感器原理圖一圖3-16 LM567傳感器原理圖二 元件選取見附錄二結 論此次畢業(yè)設計我選做的是紅外自動控制水龍頭的設計，紅外線水龍頭控制電路包括發(fā)射電路和接收譯碼控制電路。其中發(fā)射電路由多諧振蕩器和紅外發(fā)射二極管；接收電路包括紅外接收管D1和D2，運算放大器LM741.音頻譯碼器LM567.繼電器K.電源電路等組成。通過這

42、次對紅外線自動控制水龍頭的設計，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于水龍頭的原理與設計理念，。通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。除了學會了許多專業(yè)知識外，在遇到困難時，積極地去請教我的指導老師，我通過看現(xiàn)有的教材、去圖書館查閱資料、去網(wǎng)上搜索相關信息這些方式，不僅完成了我的畢業(yè)論文，而且大大增強了我的自學能力和獨立能力。更重要的是，我拓展了思路，開闊了視野，活潑了思想。這次畢業(yè)設計不僅使我對相關專業(yè)知識有了更深的理解，而且還讓我認識到了理論知識對工作實踐的重大意義，學會理論聯(lián)系實際。畢業(yè)設計要求我們完全依靠自己的能力去學習和設計，而不是像以