簡易干手器課程設(shè)計Word版

1、傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計題 目： 簡易自動干手器 姓 名： * 專業(yè)班級：建筑電氣12-01班 學(xué) 號： 541201040114 院 （系）：電氣信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 鄭曉婉 完成時間：2014年2月 24日 課程設(shè)計任務(wù)書題目 簡易自動干手電路 專業(yè) 建筑電氣與智能化 學(xué)號 541201040114 姓名* 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1閱讀相關(guān)科技文獻。2學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計文檔報告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求1. 要求電路能夠通過感應(yīng)裝置，在人們需要干手時，自動打

2、開加熱和吹風(fēng)裝置。2. 要求電路在打開加熱和吹風(fēng)裝置一段時間后，自動關(guān)斷開關(guān)。3. 要求電路能夠調(diào)節(jié)加熱和吹風(fēng)裝置開關(guān)打開的時間。主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計與實踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完 成 期 限： 2014年2月24日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負責(zé)人簽章： 2014 年 2 月 23日簡易干手器摘 要近些年來，隨著科學(xué)的發(fā)展，酒店、車站、網(wǎng)絡(luò)會

3、所等越來越多的公共場所的洗手間裝有自動洗手器和自動干手器，給人們帶來了很大的方便。其中，自動干手器是采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時，手對紅外線的反射作用，使紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機自動打開，一段時間后，吹風(fēng)機自動關(guān)閉。自動干手電路是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時間延遲電路，自動干手器開關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成，合成后形成自動干手器。當(dāng)時間延遲電路輸出低電平時，繼電器兩端電壓均為低電平，繼電器不工作，開關(guān)斷開，吹風(fēng)機不吹出熱風(fēng)；當(dāng)輸出高電平，繼電器有電壓驅(qū)動，開關(guān)吸合，電磁閥通電，吹風(fēng)機吹出熱風(fēng)，同時在繼電器兩端并聯(lián)一個二極管實現(xiàn)保護。關(guān)鍵詞 紅外線發(fā)射器 紅外線接收放大器

4、 自動干手器開關(guān)控制器 時間延遲電路 電源電路目 錄1 方案論證 12 工作方案設(shè)計 2 2.1 總體設(shè)計3 2.2 主要單元電路設(shè)計3 2.2.1紅外線發(fā)射電路 .32.2.2 紅外接收放大電路 .42.2.3 時間延遲電路.52.2.4 吹風(fēng)機開關(guān)電路.62.2.5 電源電路.73 芯片簡介 8 3.1 NE555 8 3.2 CD4069 104 總結(jié)與體會 11參考文獻 12附錄一 元件清單 13附錄二 工作原理圖 151 方案論證自動干手器是一種高檔衛(wèi)生潔具，廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機場車站、體育場館等公共場所的洗手間。其工作原理只是采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時，紅外線

5、開關(guān)將電熱吹風(fēng)機自動打開，人離開時又自動將吹風(fēng)機關(guān)閉。成品的自動干手器將紅外線控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機制作為一體，根據(jù)這個基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機，加裝一個紅外控制開關(guān)，就可組成一個自動千手器，其效果與成品自動干手器是一樣的。經(jīng)過查資料得知，以下兩個方案。方案一：紅外線自動干手器電路由紅外線發(fā)射器、紅外線接收放大器和開關(guān)控制器組成。利用555定時器及多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等元件即可組成紅外線自動干手器電路。當(dāng)人們需要干手時，人們把手靠近干手器時，由于手對紅外線的反射作用，使555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生一段時間的高電平定時。方案二：由單片機80C2051構(gòu)成的最小系統(tǒng)，加上外圍采用8

6、個光電耦合管，大大提高了敏感度，由于手對紅外線反射，光電耦合管接收產(chǎn)生一個高電平，通過單片機的I/O口如P1讀取其狀態(tài)，若檢測到該口是高電平，通過程序控制另外一個I/O如P31輸出一個高電平通過三極管放大驅(qū)動繼電器工作，電機就開始工作，通過單片機中斷定時。達到自動控制的目的。比較上述兩種方案，看似第二種方案更簡單，不過其需要硬軟件相結(jié)合，增加的原理上的理解難度，不符合本設(shè)計要求，而第一種方案簡潔易懂，很好的結(jié)合了本學(xué)期課程任務(wù)，最后我選擇了第一種方案。 2 工作方案設(shè)計2.1 總體設(shè)計2.1.1 系統(tǒng)組成框圖簡易自動干手器控制電路的總體框圖如圖2-1。它是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時間

7、延遲電路，自動干手器開關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成的。加上電機吹風(fēng)電路，就構(gòu)成了完整的干手器。紅外線發(fā)射電路紅外線接收電路時間延遲電路自動干手器開關(guān)電路電源電路圖2-1 簡易自動干手電路的總體框圖紅外線發(fā)射電路的功能的利用紅外線發(fā)光管發(fā)射脈沖，從而實現(xiàn)電路對人體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能的利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號，同時對其進行放大。時間延遲電路的功能的利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實現(xiàn)對自動干手器開關(guān)打開時間的控制。自動干手器電路的功能的利用電磁閥作為自動干手器的開關(guān)，從而可以通過控制電磁閥兩端電壓的高低對干手器進行控制。2.2主要單元電路設(shè)計2.2.1紅外線發(fā)射電

8、路圖2-2 紅外線發(fā)射電路圖2-2是電路為紅外線發(fā)射電路，主要組成部分就是NE555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，故用圖2-3中的PH302感應(yīng)接受紅外線。而NE555作為多諧振蕩器發(fā)射固定頻率的方波脈沖信號，激發(fā)SE303產(chǎn)生特定頻率的紅外線。電流從R1、R2進入，給C2充電，V7、V2電壓升高，當(dāng)V2達到8V左右時，NE555復(fù)位，輸出端（引腳3）為低電平。之后C2通過R2放電，V2降低，當(dāng)V2降到4V時，輸出端輸出高電平，SE303向外發(fā)射紅外線。電源又通過R1、R2給C2充電，當(dāng)V2升到8V時，觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)。如此3號腳輸出特定頻率的

9、脈沖方波信號。頻率為f=1/T=1/0.7（R1+2R2）C1=1/0.7（20k+2*62k）100F992Hz；占空比：q=R1/(R1+2R2)= 20k/（20k+2*62k）13.9%從NE555輸出端的電流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。故連上R3來限流，保護紅外線發(fā)光二極管。2.2.2紅外接收放大電路圖2-3 紅外線接收放大電路圖2-3是紅外線接收放大電路，該電路由三部分組成。第一部分，紅外接受裝置PH302，第二部分是反相放大電路，此處用的是六相反相器CD4069的三個非門組成放大電路，第三部分是有兩個反相器構(gòu)成的施密特電路，利用其回差特性，對數(shù)字信號進行濾

10、波整流。當(dāng)PH302未接收到光信號時相當(dāng)于，反向截止，電路從R4過，C3左端高電平，大概是10v。當(dāng)接受到光信號時，PH302處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于短路，C3左端相當(dāng)于直接接地，為低電平。經(jīng)過C3、R5、D1、D2、D3、R6，反相放大后輸出低電平為1V。在經(jīng)過施密特整形濾波，整個發(fā)射電路輸出低電平。（即人伸進手時輸出低電平）。2.2.3 時間延遲電路圖2-4時間延遲電路圖2-4是為時間延遲電路，其中C4、R9組成微分電路，將施密特觸發(fā)器輸出的方波形成觸發(fā)脈沖，實現(xiàn)對NE555的可靠觸發(fā)。后面是NE555芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，R6為上拉電阻，2號腳為輸入端，當(dāng)2號腳輸入為低電平時（低于12*1

11、/3=4v），經(jīng)過555輸出端（引腳3）為一個高電平，555進入暫穩(wěn)態(tài)。因為tw(Max)=1.1*R10*C5=51.7s,所以吹風(fēng)時間能實現(xiàn)051s內(nèi)的定時。之后電源通過上拉電阻R6充電，使2號腳的電平升高超過12*1/3=4v，電源通過R7充電使6號腳變成超過8V，此時，NE555發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出低電平。2.2.4 吹風(fēng)機開關(guān)電路圖2-5吹風(fēng)機開關(guān)電路圖2-5是吹風(fēng)機開關(guān)電路，電動機直接接在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，Ne555輸出為高電平，繼電器工作，開關(guān)K1閉合，電動機工作，VD5起到保護作用，當(dāng)Ne555輸出低電

12、平時，繼電器兩端均為低電平，開關(guān)K1處于斷開狀態(tài)，電動機不工作。2.2.5 電源電路圖2-6 電源電路圖2-6 是電源電路，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12v的直流電流，然后在經(jīng)過C7、C8完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來實現(xiàn)。它們共同構(gòu)成電源電路，為整個電路提供12v的直流電壓。3 芯片簡介3.1 NE5553.1.1 概述：NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同，而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)

13、位電路所需的各種不同頻率的脈沖信號。 3.1.2 特點： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。 4.它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。 3.1.3 NE555引腳分布說明： 定時器功能表TH OUT 放電管T 0 0 導(dǎo)通 V CC V CC 1 0 導(dǎo)通 V CC V CC 1 保持 保持 V CC V CC 1 1 截止 圖3-1 N

14、E555內(nèi)部電路、引腳圖和功能表Pin 1 -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 -這個腳位是觸發(fā)NE555使其啟動它的時間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 -當(dāng)時間周期開始時，555的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時的最大輸出電流大約200 mA 。 Pin 4 -一個低邏輯電位送至這個腳位時會重置定時器和使輸出回到一個低電位，即復(fù)位端。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 -這個接腳準許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)定時器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運作方式

15、下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 - 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至2/3 VCC以上時啟動這個動作。 Pin 7 -這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時為HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8(V +)-這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特性： 供應(yīng)電壓4.5-16 V輸出電流225mA (max) 上升/下降時間100 ns3.2 六反向放大器CD4069圖3-2 CD4069管腳圖CD4069由六個C

16、OS/MOS反相器電路組成，管腳圖，如圖3-2所示。此器件主要用作通用反相器、即用于不需要中功率TTL驅(qū)動和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。寬電源電壓范圍：為3.0V15V ，有高抗干擾性，0.45V時，最大輸出電流為230mA4 總結(jié)與體會總結(jié)自動干手器電路是由紅外線發(fā)射電路、紅外接收電路、時間延遲電路、觸發(fā)和繼電器控制吹風(fēng)機電路等組成。該產(chǎn)品可用于醫(yī)院、食堂、公廁等公共場合，當(dāng)有人洗手時，該電路會自動開啟并關(guān)斷，使用安全可靠、清潔衛(wèi)生。自動干手器主要的組成部分就是555定時器電路。根據(jù)555強大的功能可以制造出多種產(chǎn)品，干手器只是其中的一種。在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)之中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了555定時器，但是只是

17、限于理論知識，沒有把它應(yīng)用到實際之中，通過這次對自動干手器的讓我對555定時器又有了更新的認識，同時我也對紅外線有了新的了解，知道了紅外線遙控的大體內(nèi)容和原理。體會通過這次的課程設(shè)計，我對直流穩(wěn)壓電源有了更深刻的認識，尤其是對電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認識，當(dāng)然在設(shè)計的過程中，我們也遇到了很多困難，比如說我想給這個電路加上一個濕度傳感器，盡管我到圖書館電子閱覽室里查了相關(guān)文獻，在網(wǎng)上也搜了些相關(guān)資料，但因時間問題，未能實現(xiàn)對它的改進。因為剛學(xué)過電子制圖，所以這次作圖問題不是太多。設(shè)計的過程是困難的過程，也是我收獲最大的過程，它使我的理論知識與實踐相結(jié)合，對電路的設(shè)計、理解能力有了進

18、一步的提高?？傊?，這次課程設(shè)計使我受益匪淺，讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。參考文獻1、何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計 浙江大學(xué)出版社， 2001年6月2、姚福安，電子電路設(shè)計與實踐 山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3、王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐 東南大學(xué)出版社，1999年10月4、李銀華，電子線路設(shè)計指導(dǎo) 北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5、康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社，2003附錄一 元件清單元件符號特性與數(shù)量型號及參數(shù)R1R9、R1120K*1,62K*1,300*1,100K*2,10K*2,1M*1,30K*1,1K*11/4W碳膜電阻器E96系列,誤差（1%）R101M可變電阻*10RV30YN20S-B1050.41W碳膜電阻誤差（10%）C1、C2、C4、C60.1uF*4陶瓷電容額定電壓：050V誤差（10%）C3、C5、C7、C81uF*1,47uF*2,1000uF*1電解電容額定電壓：050V誤差（10%）SE303紅外發(fā)射二極管*1SE303壓降約 1.4V電流 20mAPh302紅外接收二極管*1輸出脈沖約為1mVIC2六反相器*1CD4069直流供電電壓-0.5V +18V功耗 500700mW工作溫度范圍 -4085LED發(fā)光二極管*1S