紅外線自動(dòng)水龍頭控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 紅外線自動(dòng)水龍頭控制器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師學(xué) 院專業(yè)班級(jí)完成時(shí)間摘要“節(jié)本降耗”是每個(gè)企業(yè)追求的目標(biāo)。傳統(tǒng)的水龍頭、衛(wèi)生間供水等設(shè)施， 使用起來不是特別方便，而且很浪費(fèi)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，我響應(yīng)了國(guó)家的號(hào)召“節(jié)本降耗”的精神，設(shè)計(jì)了自動(dòng)供水電路，不但可以節(jié)約用水，而且還降低了公司內(nèi)部成本，達(dá)到了“節(jié)本降耗”的目的。 本設(shè)計(jì)介紹了用紅外發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)自動(dòng)水龍頭的原理及設(shè)計(jì)方案。 紅外式自動(dòng)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、電源組成。 220VAC 經(jīng)變壓器 T 降壓，變?yōu)?9VAC ，再由整流、濾波、穩(wěn)壓，得到 9VDC 供給控制電路工作，

2、然后由紅外發(fā)射電路發(fā)射紅外線， 經(jīng)紅外接收電路接收、 再經(jīng)過放大選頻， 最后由控制電路控制電磁閥的開啟， 從而控制水龍頭的開啟和關(guān)閉的一個(gè)過程。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、 使用方便、 同時(shí)便于節(jié)能。 由于知識(shí)有限， 在文章敘述中肯定有不恰當(dāng)之處， 希望各位老師多提出寶貴意見。關(guān)鍵詞 ： 紅外發(fā)射，紅外接收，放大選頻，電磁閥25ABTRACT"Festival of the saving" is every business goal. Traditional taps, toilet water and other facilities, is not particularly eas

3、y to use, but also a waste,on this basis, Iresponded to the call of the State "section of this saving," the spirit of the design of automaticwatersupplycircuit,notonly can savewater,but alsoreduces thecompany'sinternal costto reachthe"Festival of thesaving"purposes.The design

4、describes the infrared transmitter and receiver circuit design theory and automatic faucet design. Infrared automatic faucet from the infrared transmitter, infrared receiver amplifier circuit, control circuit, solenoid valve, power supply component. circuit control solenoid valve opening to control

5、the opening and closing the tap of a process.Circuit design simple, easy to use, while allowing energy-saving. As knowledge is limited, certainly in the article described in the improper and hope that the teachers many valuable opinions. |KEY WORDS Infrared receiver, Infrared receiver, Frequency-sel

6、ective amplification,Solenoid目錄摘要 2ABSTRACT 3第一章緒論 5第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 62.1 設(shè)計(jì)原理 62.2 方案論證 7第三章電源 83.1 電源功能 83.2 電源組成 83.3 原理圖 103.4 電路分析 10第四章紅外發(fā)射電路 114.1 紅外發(fā)射電路的組成 114.2 555 電路的工作原理 12第五章紅外接收和放大電路 155.1 光電傳感器的工作原理 155.1.1 紅外接收、放大電路 155.1.2 光電傳感器工作原理 155.2 運(yùn)算放大器 16第六章控制電路與電磁閥 186.1 .控制電路 186.2 電磁閥 20第七章總結(jié)

7、23心得體會(huì) 24致謝 26參考文獻(xiàn) 27附錄1 28附錄2 31第一章 緒論隨著電子技術(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)

8、水的人使用。本設(shè)計(jì)一種以紅外線控制的水龍頭， 采用紅外發(fā)射與接收的兩種方式經(jīng)控制電路控制電磁閥的開啟和關(guān)閉， 從而控制水龍頭的開啟和關(guān)閉， 起到自動(dòng)出水和斷水的一個(gè)過程。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)控制電磁的開啟動(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(zhǎng)， 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。 可在強(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罚?其廣泛用于家庭、 車站、 工廠、學(xué)校、餐廳等場(chǎng)所。傳統(tǒng)的水龍頭，沒有什么控制，當(dāng)人們用了水之后，忘記關(guān)閉，

9、浪費(fèi)了很多的水資源，后面經(jīng)過改善，實(shí)行了控制，但是由于電路本身的不足， 所以結(jié)果并不讓人滿意， 因此本設(shè)計(jì)結(jié)合了傳統(tǒng)的水龍頭的特征， 而且大大地?cái)U(kuò)展了原先水龍頭的功能。 所以研究紅外自動(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(duì)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(chǎng)的需求，大大提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理紅外線控制水龍頭由紅外線發(fā)射電路， 紅外線接收與信號(hào)放大電路，鎖相環(huán) 頻率解碼電路，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)控制電路和電源電路等組成。接通開關(guān)SA,由時(shí)基集成電路ICO1及其外圍阻容元件構(gòu)成的多諧振蕩器 通電工作，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管

10、VL工作，將14KHz左右的紅外線調(diào)制信號(hào)發(fā) 射出去。該紅外線調(diào)制信號(hào)被紅外光敏二極管 VD1接受并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，冉經(jīng) 運(yùn)算放大器IC1運(yùn)算放大，放大后的信號(hào)送入音頻鎖相環(huán)譯碼器 IC2進(jìn)行選頻。當(dāng)加在音頻鎖相環(huán)譯碼器IC2的3腳的外來信號(hào)頻率與其本身的振蕩頻率 相同時(shí)，音頻鎖相環(huán)譯碼器IC2的8腳輸出低電平，使紅外發(fā)光二極管VL截止, 時(shí)基集成電路IC3的2腳為高電平，3腳輸出低電平，繼電器K不工作，電磁閥 YV關(guān)閉。當(dāng)洗手或用器皿取水，手或物體將紅外發(fā)射二極管 VL發(fā)出的紅外線遮擋住 時(shí)，音頻鎖相環(huán)譯碼器IC2的8腳將由低電平變?yōu)楦唠娖?，使晶體管 VT導(dǎo)通， IC3的2腳電位降低，3腳輸出

11、高電平，繼電器K吸合，常開觸點(diǎn)接觸，電磁閥 YV通電將水龍頭打開。當(dāng)遮擋物離開后，電磁閥 YV延時(shí)工作一段時(shí)間后自動(dòng) 關(guān)閉。電源變壓器T,整流橋堆UR,三端集成穩(wěn)壓器IC4和濾波電容C8, C9等 組成電源電路。電路圖如圖2.1（b）圖2.1 紅外線控制自動(dòng)水龍頭電路原理圖（a）發(fā)射電路 （b）接收控制電路2.2方案論證1 .該方案選用低功耗紅外反射開關(guān)（A）,功率開關(guān)集成電路（Ic），及電源 變換電路組成，紅外反射開關(guān)向外發(fā)射調(diào)制紅外線， 與其同并排安排光敏晶體管 來接收，紅外信號(hào)控制功率開關(guān)集成電路進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電磁水閥。該紅外反射開關(guān)是選用模塊化產(chǎn)品，全部電路焊裝于塑料小盒內(nèi)，該方案特點(diǎn)是制作

12、簡(jiǎn)單，安裝可 罪。2 .該方案選用多諧振蕩器，由紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外信號(hào)，該信號(hào)被接 收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大電路放大送入譯碼器， 對(duì)其信號(hào)進(jìn)行判斷，來控 制集成電路是否工作，進(jìn)而判斷繼電器是否工作。該方案和方案一比較，方案一 由反射開關(guān)（A）和功率開關(guān)集成電路（Ic）組成，多為成品，水龍頭控制電路 與電磁閥一起裝在盒子里，便制作，而方案二多采用集成電路，雖制作復(fù)雜，但 其穩(wěn)定性能好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于方案一，而且抗外界干擾比方案一要強(qiáng)， 節(jié)水效果也比 較好，所以選用方案二。第三章 電源3.1 電源功能為各元器件的正常工作提供直流電源。根據(jù)設(shè)計(jì)要求組成電路的主要部分有 555 夠成的多諧振蕩器，

13、其工作電壓為4.5V 18V， 放大電路與紅外發(fā)射管相配套光敏二極管PH302接收，其工作電壓為3V18V,閥門開關(guān)控制電路是由 NE567 音頻譯碼器和晶體管組成，其工作電壓為4.5V17V ，電磁閥 9V 12V ，由此可知，電源電壓應(yīng)為 9V 使電路正常工作。3.2 電源組成電源由變壓器， 整流橋， 濾波器， 穩(wěn)壓器組成。 變壓器把 220V 交流電 （市電）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?；整流后的直流電中仍?huì)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)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。1. 電源變壓器變壓器的作用是將220V 50Hz

14、 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)?9V 交流電，變壓器匝數(shù)比 n= 原邊匝數(shù) / 副邊匝數(shù)七25.2. 整流濾波電路整流電路將交流電壓變換成脈動(dòng)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。3. 穩(wěn)壓電路經(jīng)整流濾波輸出的電壓通常是不穩(wěn)定的， 不能直接對(duì)系統(tǒng)供電， 因此需要經(jīng)過穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)定到單片機(jī)系統(tǒng)所需的要求。對(duì)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(dòng)，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

15、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4. 穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電流及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻） 、波紋電壓及溫度系數(shù)等。對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)方面的要求：穩(wěn)定性好當(dāng)輸入電壓Usr（ 整流、濾波輸出電壓）在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓Usc 的變化一般要求很小。由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù) S 來表示： S 的大

16、小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下， S 越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。通常S約為10-210-4。輸出電阻小負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載） ，輸出電壓Usc 應(yīng)基本保持不變，其這方面的性能可用輸出電阻表征。輸出電阻（又稱等效內(nèi)阻）用 rn 表示，他等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比rn 反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力 ,rn 越小，則 Ifz 變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1Q,甚至0.01 Qo電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地抑制輸出電壓

17、的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT 來表示。輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓中 50Hz或100Hz的交流分量，通常用又 效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S。3.3 電源的原理圖3.4 電路分析220V的交流電壓經(jīng)過變壓器變壓，整流橋 UR整流，及濾波器濾波，輸出 給穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器CW317輸出電壓為1.25-37V,輸出電流可達(dá)1.5A的可調(diào)集 成三端正輸出電壓集成穩(wěn)壓器，基準(zhǔn)電壓1.25V在輸出端3和調(diào)整端1之間決定 輸出電壓只能從1.25V開始往上調(diào)節(jié)，Uo=1.25 (1+RW/R1),取R1=240

18、Q,故 RW選4.7KQ精密可調(diào)電位器，在空載下，電阻R1不能選過大，R1=100200Q , 集成穩(wěn)壓器輸出端可不加電容也可正常工作，但當(dāng)空載為容性，在5005000PF,集成穩(wěn)壓內(nèi)部放大器是1:1比例反饋，引起電壓自激振蕩，在輸出端上接電容 C8, C9為濾波電容。整流二極管選用+N4001,參數(shù)為U» 50V, I=1A,滿足U» 2V2, IImax條第四章紅外發(fā)射電路4.1 紅外發(fā)射電路的組成紅外發(fā)射電路的功能：555組成的多諧振蕩電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅 外線。紅外發(fā)射電路的組成：由555時(shí)基集成電路，SE303A,紅外發(fā)光二極管， 電源開關(guān)S,電阻器R01

19、R03和電容器CO1CO3組成的電路。如圖4.1所示, 接通SA,由ICO1及其外圍容阻元件構(gòu)成的多諧振蕩器通電工作，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā) 光二極管工作，將紅外信號(hào)調(diào)制發(fā)射出去。集成時(shí)基電路又稱為集成定時(shí)器或 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(hào)的電路， 由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè) 3K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型 和CMO型兩大類，二者的結(jié)構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最 后的三位數(shù)碼都是555或556電路；所有的CMOS品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555 或7556,二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。5

20、55和7555是單定時(shí)器。556和7556是雙定時(shí)器。雙極型的電源電壓Vtt = + 5V+15V輸出的最大 電流可達(dá)200mA CMO型的電源時(shí)電壓為=+3+18M4.2 555電路的工作原理555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時(shí)被廣泛應(yīng) 用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。1.555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖(a)及管腳排列如圖(b)所示。1地(a)(b)

21、圖4.2 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖它由分壓器、比較器、基本 R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個(gè)5K的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器Ai、A2提供參考電壓，比較器A21的參考電壓為2Vcc,加在同相輸入端，比較器 A2的參考電壓為1Vcc,加在反相33輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放 Ai、A2組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在A的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器Rd端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在 A2的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本 R- S觸發(fā)器Sd端的輸入信號(hào)。基本R-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器A、A2的輸出端

22、控制。2.多諧振蕩器工作原理由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖（c）所示，其中R、R和電容C為外接元件其工作波如圖（d）所示設(shè)電容的初始電壓Uc=O, t = 0時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端VTH = VTL = 0 <1 V cc,比較器A i輸出為高電平，A 2輸出為低 3電平，即Rd 1, Sd 0 （1表示高電位，0表示低電位），R S觸發(fā)器置1,定時(shí)器輸出uo 1此時(shí)Q 0 ,定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源 Vcc經(jīng)Ri, R2向1電容C充電，Uc逐漸升高。當(dāng)Uc上升到Vcc時(shí)，A2輸出由o翻轉(zhuǎn)為1 ,這時(shí)3Rd Sd 1, R S觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以

23、0<t<ti期間，定時(shí)器輸出Uo為高電平12 _t ti時(shí)亥IJ, Uc上升到Vcc，比較器Ai的輸出由1變?yōu)? ,這時(shí)Rd 0 ,3Sd 1, R S觸發(fā)器復(fù)0,定時(shí)器輸出Uo 0。ti t t2期間，Q 1,放電三極管T導(dǎo)通，電容C通過 R2放電。Uc按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)Uc 2VCC時(shí)比較器Ai輸出由0變?yōu)? , R S觸發(fā)器的 3Rd Sd 1,Q的狀態(tài)不變，Uo的狀態(tài)仍為低電平。1_t t2時(shí)刻，Uc下降到-Vcc,比較器4輸出由1變?yōu)閛, R-S觸發(fā)器的Rd 1, 3Sd 0,觸發(fā)器處于1,定時(shí)器輸出Uo 1。此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上 述過程。通過上述分析可知，電

24、容充電時(shí)，定時(shí)器輸出 u0 1,電容放電時(shí)，u0 0, 電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入， 卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?.振蕩周期由圖(d)可知，振蕩周期T 3 丁2。工為電容充電時(shí)間，丁2為電容放電時(shí) 問。充電時(shí)間 T1 (R1 R2)Cln 2 0.7(R R2)C放電時(shí)間 T2 R2C ln 2 0.7 R2c矩形波的振蕩周期 T T1 T2 In 2(R1 2R2)C 0.7(R 2R2)C因此改變R、R2和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對(duì)于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比q,q=(

25、脈 寬tw) / (周期T), tw指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。圖(c)所示電路輸 出矩形波的占空比T1T1R1 R2q -T T1T2 R1 2R2第五章紅外接收和放大電路5.1 光電傳感器工作原理5.1.1 紅外接收、放大電路紅外接收，放大的功能：紅外調(diào)制信號(hào)被紅外接收光敏二極管接收并轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，在經(jīng)UA741型運(yùn)算放大集成電路運(yùn)算放大，放大后的信號(hào)送入 NE567型音頻鎖相環(huán)譯碼器集成電路進(jìn)行選頻。紅外接收，放大的組成是由接收光敏二極管，UA741型運(yùn)算放大集成電路 組成。5.1紅外接收收放大電路光電元件特點(diǎn)是其高精度、高分辨率、大動(dòng)態(tài)范圍，利用光敏元件上的光 電流隨光強(qiáng)變動(dòng)而

26、變化這一現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)幾何增量，光電傳感器可廣泛地應(yīng)用于靜 態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)中接收部分就采用了光敏二極 管。5.1.2 光電傳感器工作原理光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測(cè)量參數(shù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后將 光信號(hào)作用于光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的輸出。常用的光電傳感器是采用發(fā)光二 極管作為光源，光源經(jīng)過透鏡聚焦于空間某一點(diǎn)。如果在該點(diǎn)有障礙物，光就 照不到光敏二極管上，電路處于偏置狀態(tài)，PN結(jié)截止，反向電流很小。當(dāng)沒有 障礙物遮擋時(shí)，光照到光敏二極管上時(shí)，PN-附近產(chǎn)生電子一一空穴對(duì)，并在 外電場(chǎng)和內(nèi)電場(chǎng)的共同作用下，漂移過 PN結(jié)，產(chǎn)生光電流。此時(shí)，光電流與 光照強(qiáng)度成正比，光敏

27、二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。具體方法是在光源側(cè)使用發(fā)光二極管，在受光側(cè)使用光敏二極管，并將 信號(hào)處理電路集成制作在一塊芯片上。它的特點(diǎn)是體積小，可靠性高，工作 電源電壓范圍寬，接口電路的復(fù)雜程度大幅度減少，可直接與TTL, LSTTL和CMLSI路芯片連接。5.2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器主要由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路等四部分組成， 如圖1所示。圖5.2運(yùn)算放大器的偏置電路與分立放大電路的偏置電路設(shè)計(jì)有很大不同，主 要由各種形式的恒流源電路實(shí)現(xiàn)，熟悉各種形式的恒流源電路是閱讀運(yùn)放電 路的基礎(chǔ)。運(yùn)算放大器的輸入級(jí)通常是差分放大電路， 其主要功能是抑制共模干擾和 溫漂，雙極型運(yùn)放中差分管通常采用

28、CC-CB復(fù)合管，以便拓展通頻帶；運(yùn)算放大器的中間級(jí)采用共射或共源電路，并采用恒流源負(fù)載和復(fù)合管以增加電壓放大倍數(shù)。雙極型運(yùn)算放大器的輸出級(jí)采用互補(bǔ)輸出形式，其主要功能是提高負(fù)載能力并增大輸出電壓和電流的動(dòng)態(tài)范圍。二只輸出管輪流導(dǎo)通，每管工作在乙類狀態(tài)。為消除交越失真，通常會(huì)給輸出管提供適當(dāng)?shù)钠秒娏?，讓其工作在甲乙類狀態(tài)。由于集成電路工藝的限制， 各級(jí)之間采用直接耦合。 為保證輸入短路時(shí)， 輸出直流電平為零，有時(shí)還需要在級(jí)間加入電平移動(dòng)電路。第六章 控制電路與電磁閥6. 1控制電路控制電路主要由時(shí)基集成電路 NE555 LM567型音頻瑣相環(huán)譯碼器基成電路， 開關(guān)晶體管V,延時(shí)電容器C6,繼

29、電器K,二極管VDZ電磁閥YV及有關(guān)外圍元 件組成。傳輸來的外來頻率信號(hào)被NE567接收，比較判斷輸出的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)晶體 管VT,當(dāng)加在NE5673腳的外來信號(hào)頻率與NE56刑同時(shí)，IC2的8腳輸出低電 平，使VL截止，IC3的2腳為高電平，3腳輸出低電平，繼電器K不 工作，電 磁閥YV關(guān)閉。當(dāng)洗手或用器皿取水，手或物體將VL發(fā)出的紅外線遮擋住時(shí)，IC2 的8腳將由低電平變?yōu)楦唠娖?，使晶體管VT導(dǎo)通，IC3的2腳電位降低，3腳輸 出高電平，繼電器K吸合，常開觸點(diǎn)接觸，電磁閥 YV通電將水龍頭打開。當(dāng)遮 擋物離開后，電磁閥YV延時(shí)工作一段時(shí)間后自動(dòng)關(guān)閉。其電路圖下圖所示。6.1控制電路NE55砌能

30、和原理如上（略），控制水龍頭能夠出水NE567為通用音調(diào)譯碼器，它由相位比較器、壓控振蕩器、正交相位檢波器、 邏輯輸出放大器等幾部分構(gòu)成。當(dāng)輸入信號(hào)于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對(duì)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(dòng)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。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對(duì) 講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。(a)他定時(shí)電容定四電網(wǎng)（b）6.2圖（a）內(nèi)部原理圖 （b）引腳圖NE567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率 f2 , f2=1/1.1RC。其、腳

31、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(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。 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。腳所接電容的容量 應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號(hào)25mV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 NE567的 工作電壓為4.759V,工作頻率從直流到500kHz,靜態(tài)工彳電流約8mA NE567 的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng) NE567 的腳輸入幅度25mV頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，腳由高電平變成低電平， 腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的腳輸入音頻信號(hào)，則在

32、腳輸出受腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。繼電器額定工作電壓是繼電器最主要的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。 在使用繼電器時(shí)， 應(yīng) 該首先考慮所在電路（ 即繼電器線圈所在的電路 ） 的工作電壓， 繼電器的額定工作電壓應(yīng)等于所在電路的工作電壓。 一般所在電路的工作電壓是繼電器額定工作電 壓的 0.86 。注意所在電路的工件電壓千萬不能超過繼電器額定工作電壓，否則繼電器線圈容易燒毀。NE555電路是可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，而有些集成電 路，例如COMSI路輸出電流小，需要加一級(jí)晶體管放大電路方可驅(qū)動(dòng)繼電器， 這就應(yīng)考慮晶體管輸出電流應(yīng)大于繼電器的額定工作電流。 根據(jù)本設(shè)計(jì)繼電器應(yīng) 選 9V 直流電壓繼電器。6.2

33、 電磁閥追朔電磁閥的發(fā)展史，到目前為止，國(guó)內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（ 即直動(dòng)式、 分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式 ） ，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類（ 直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)） 。電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵， 哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊， 通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔， 而進(jìn)油孔是常開的， 液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管， 然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞， 活塞又帶動(dòng)活塞桿， 活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)

34、。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。直動(dòng)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷 電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。分布直動(dòng)式電磁閥：原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓 力下降，從而利用壓差把主閥向上推開； 斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力 推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓

35、時(shí)亦能可靠動(dòng)作，但功率較大，要求必須水 平安裝。先導(dǎo)式電磁閥：原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門打開；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門。特點(diǎn)：流體壓力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件使用時(shí)必須注意其適用性：管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。電磁閥允許液體粘度一般在 20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。工作壓差，管路最高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,

36、ZQDF,ZC陳列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式（壓差式） 電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn) 品。第七章 總結(jié)本設(shè)計(jì)是在充分介紹了 555 時(shí)基集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖和由555構(gòu)成的多諧振蕩器以驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線以后， 再介紹發(fā)射器、 接收器的組成知識(shí)，還論述了 NE567音頻鎖相環(huán)譯碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖和其基本原理之后， 最后對(duì)參數(shù)進(jìn)

37、行了計(jì)算和分析， 得出了最佳的參數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)， 以實(shí)現(xiàn)電路的穩(wěn)定性和有效性相結(jié)合的原則，最終實(shí)現(xiàn)了電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。這個(gè)設(shè)計(jì)是以555定時(shí)器和NE567音頻鎖相環(huán)譯碼器這兩個(gè)芯片為電路單元，接通開關(guān)SA時(shí)，由時(shí)基集成電路ICO1驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管VL工作，將紅外線發(fā)射出去，該紅外線被紅外光敏二極管 VD1接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大器UA741放大后送入NE567鎖相環(huán)譯碼器進(jìn)行選頻，當(dāng)洗手或用器皿取水時(shí)，由于手或物體遮住了紅外線， 致使音頻鎖相環(huán)譯碼器的引腳電位發(fā)生變化， 從而使晶體管導(dǎo)通使繼電器吸合，常開觸點(diǎn)接觸，電磁閥YV 通電將水龍頭打開，當(dāng)遮擋物離開后，電磁閥 YV延時(shí)工作一段時(shí)間后自

38、動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)手又伸到下面時(shí)，又進(jìn)入下一個(gè)同樣的循環(huán)，這就是紅外線自動(dòng)水龍頭的工作原理。心得體會(huì)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使我感受到過程是艱辛同時(shí)又充滿樂趣的。 時(shí)至今日， 幾個(gè)禮拜的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)句號(hào)了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中呀！沒有接受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)， 但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面、 太偏激了。 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)， 而且也是對(duì)自己能力的一種提高。下面我對(duì)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程做一下簡(jiǎn)單的總結(jié)。第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、感興趣

39、的題目， 這對(duì)于整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大。 好比走路， 這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費(fèi)許多周折，甚至南轅北轍，難以到達(dá)目的地；因此選題時(shí)一定要考慮好了。第二， 題目確定后就是找資料了。 查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作， 好的開端就相當(dāng)于成功了一半，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。 總之， 不管通過哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的， 要一一記錄下來以備后用。第三， 通過上面的過程， 已經(jīng)積累了不少資料， 對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析題

40、目。第四， 有了研究方向， 就應(yīng)該動(dòng)手實(shí)現(xiàn)了。 其實(shí)以前的三步都是為這一步作的鋪墊。 編寫的時(shí)候最好是編寫一個(gè)小模塊就進(jìn)行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計(jì)的最后出現(xiàn)太多的錯(cuò)誤而亂成一團(tuán)糟。 一步步地做下去之后， 你會(huì)發(fā)現(xiàn)要做出來并不難， 只不過每每做一會(huì)兒會(huì)發(fā)現(xiàn)一處錯(cuò)誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。總之， 不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多， 真是萬事開頭難， 不知道如何入手。 還得出一個(gè)結(jié)論： 知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！ 有些東西以為學(xué)會(huì)了， 但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事， 所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師劉老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)， 給我這

41、樣的機(jī)會(huì)鍛煉。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西， 也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力， 樹立了對(duì)自己工作能力的信心， 相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 而且大大提高了動(dòng)手的能力， 使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。 雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 使我在以后的工作崗位中能自己動(dòng)手和自己去想象， 把自己的想法和實(shí)踐結(jié)合在一起，我還是相信沒有付出就沒有回報(bào)這句話。致謝八周的時(shí)間雖說不是很長(zhǎng)， 但卻獲益良多。 這要?dú)w功我院劉老師的輔導(dǎo)。 在此特別感謝劉老師在百忙中抽出時(shí)間為我們輔導(dǎo)， 從選題到內(nèi)容章節(jié)的

42、安排都傾注了他大量的心血， 如果沒有他的耐心指導(dǎo)和精心點(diǎn)撥， 是不可能順利完成這篇論文的。在此，謹(jǐn)祝劉老師身體健康，萬事順意！同時(shí)， 我還要感謝我校論文輔導(dǎo)老師， 他在論文寫作期間給予我許多的建議和幫助。此外，在學(xué)習(xí)和論文寫作期間，以及我周圍的同學(xué)、朋友，都給予我許多的關(guān)心與幫助、理解與支持，在此一并致謝！經(jīng)過了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作， 我終于完成了 紅外線自動(dòng)水龍頭 的論文。從開始接到論文題目， 到論文文章的完成， 每走一步對(duì)我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)， 這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。 在這段時(shí)間里， 我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受， 從對(duì)紅外線自動(dòng)水龍頭一無所知， 對(duì)紅外接收放大， 譯

43、碼器等相關(guān)技術(shù)很不了解的狀態(tài)， 我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)， 查看相關(guān)的資料和書籍， 讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰， 使自己非常稚嫩作品一步步完善起來， 每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲， 每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。 從中我也充分認(rèn)識(shí)到了紅外線水龍頭這一新興的事物給我們生活帶來的方便。雖然我的論文作品不是很成熟， 還有很多不足之處， 但我可以自豪的說， 這里面的每一內(nèi)容，都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的論文，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益， 我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情， 是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程， 沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步 。參考文獻(xiàn) ：1 郭維芹主編.模擬電子技術(shù)M, 北京 :科學(xué)出版社，19982 童詩(shī)白何金茂主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)試題匯編（數(shù)字部分）M, 北京 :高等教育出版社，19993、方佩敏編著.新編傳感器原理應(yīng)用電路詳解M,北京：電子工業(yè)出版社，20004 . 吳潤(rùn)宇軒蔭華苗銀梅周功楷編著. 實(shí)用穩(wěn)定電源M, 北京：人民郵電