感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì)分解

1、word誠(chéng)信聲明本人聲明：本人所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì) 的所有材料是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫(xiě)作、完成的成果，設(shè)計(jì)論文中所引用他人的無(wú)論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在設(shè)計(jì)論文中加以說(shuō)明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對(duì)我的設(shè)計(jì)論文的寫(xiě)作、修訂提出過(guò)并為我在設(shè)計(jì)論文中加以采納的意見(jiàn)、建議，均已在我的致謝辭中加以說(shuō)明并深致謝意。本設(shè)計(jì)論文和資料假設(shè)有不實(shí)之處，本人承當(dāng)一切相關(guān)責(zé)任。特此申明。本人簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)論文題目： 感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì) 1設(shè)計(jì)論文的主要任務(wù)及目標(biāo)感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì)可給人們帶來(lái)許多生活中的便利，它無(wú)需接觸水龍頭任何部位，出水與關(guān)水由

2、感應(yīng)器自己完成可有效防止交叉感染和各種不便，同時(shí)在感應(yīng)范圍內(nèi)自動(dòng)出水，用完自動(dòng)關(guān)水也起到了節(jié)約用水，防止浪費(fèi)的作用。是現(xiàn)時(shí)代人們普遍歡送的設(shè)計(jì)。全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭安裝方便、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(jiàn)光，當(dāng)發(fā)出光被某一信號(hào)調(diào)制后，只有專(zhuān)門(mén)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(lái)了極大的方便，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚掖蟠蟮財(cái)U(kuò)展了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭及其應(yīng)用，有著非常重要的意義。本畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)感應(yīng)水龍頭基于紅外線(xiàn)反射原理，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(dāng)人或事物

3、靠近時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生控制信號(hào)，繼電器動(dòng)作，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)翻開(kāi)水源；反之那么自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，防止了病菌的傳播。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，可以廣泛用于商場(chǎng)、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場(chǎng)所。本次設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)自動(dòng)控制水龍頭整個(gè)控制過(guò)程分為5個(gè)模塊，系統(tǒng)由多謝振蕩器調(diào)幅紅外、紅外接收、電壓放大、音頻譯碼、電磁閥動(dòng)作等模塊組成。2設(shè)計(jì)論文的根本要求和內(nèi)容水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線(xiàn)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(lái)完成。當(dāng)有物體靠近時(shí)，一部份紅外光被發(fā)射到接收管。反射式紅外傳感器。紅外線(xiàn)水龍頭控制電路包括

4、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(yùn)算放大器LM741、音頻譯碼器LM567、繼電器K、電源電路等組成。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，振蕩輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)TLN104型的LED1LED3工作，從而產(chǎn)生紅外脈沖調(diào)制波。接收電路中紅外接受頭D1.D2與發(fā)射中的發(fā)射管相匹配，采用TLN104型。紅外脈沖調(diào)制經(jīng)D1.D2接收管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)C1藕合至LM741，再經(jīng)C2輸入到LM567的第3管腳，經(jīng)識(shí)別譯碼，使得中心頻率f=1/1.1R6C3與紅外調(diào)制頻率40K

5、HZ一致，使第8管腳輸出為低電平，又經(jīng)反相后，驅(qū)動(dòng)VT2導(dǎo)通，繼電器因控制有信號(hào)觸發(fā)而有交流輸出。當(dāng)有人洗手將紅外光束遮擋時(shí)，相應(yīng)的D1.D2因接收到光信號(hào)而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而使LM567因有信號(hào)輸入而在第8腳輸出為低點(diǎn)平，經(jīng)反相VT2導(dǎo)通，繼電器吸合，交流電壓被接通，從而使水龍頭的電池閥動(dòng)作，水源翻開(kāi)。3主要參考文獻(xiàn)1傅勁松 電子制作實(shí)例集錦 M福建科技技術(shù)出版社，2006.2廖先蕓 電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練 M高等教育出版社，2000.3孫梅升 電子技術(shù)根底課程設(shè)計(jì) M高等教育出版社，2003.4沈任元,吳勇 數(shù)字電子技術(shù)根底 M機(jī)械工業(yè)出版社，2007.5劉南平，白明 電路分析 M人民郵電出版

6、社，2007.6金發(fā)慶. 傳感技術(shù)與應(yīng)用 M.機(jī)械工業(yè)出版社,2002.7楊崇志,康博南. 電子愛(ài)好者之實(shí)用技術(shù)手冊(cè) M.福建科技出版社,2002.8呂國(guó)泰，吳項(xiàng) 電子技術(shù) M高等教育出版社，20069王成安，畢秀梅. 電子產(chǎn)品工藝與實(shí)訓(xùn) M機(jī)械工業(yè)出版社，202210馮民昌 數(shù)字集成電路系統(tǒng) 第二版M中國(guó)鐵道出版社，202211Steven H.Nahm Use of dielectric spectroscopy for real-time in-situ reaction monitoring.2006.12J.E.Jensen Integrated multi-sensor syste

7、m for real-time monitoring and control of HgCdTe MBE.1999.13Jochen Model-Driven Visual Testing and Debugging of WSN Applications.2009.14 Song;Yongxian Design of LED Display Control System Based on AT89C52 Single Chip Microcompu .2022.15zhang hai-feng Design of Fumigation Temperature Control System B

8、ased on Single-Chip Microcontroller .2022.16童詩(shī)白,華成英. 模擬電子技術(shù)根底 第四版M.高等教育出版社,2006.17姚福安. 電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 M.山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002.18秉時(shí). 一種紅外全自動(dòng)水龍頭的制作 M. 中國(guó)電力出版社,2006.word4進(jìn)度安排設(shè)計(jì)論文各階段名稱(chēng)起 止 日 期1查閱資料，復(fù)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并明確設(shè)計(jì)要求13-03-032確定總體設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行方案的可行性論證,做好開(kāi)題報(bào)告13-03-0413-03-17第1、2周3紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭的設(shè)計(jì)13-03-1813-04-14第3-6周4單元電路的設(shè)計(jì)13-0

9、4-1513-05-12第7-10周5繪制電路圖,完成設(shè)計(jì)13-05-1313-06-09第11-14周6完善論文，并完成打印裝訂工作，準(zhǔn)備辯論材料13-06-1013-06-16第15周7辯論并總結(jié)設(shè)計(jì)工作13-06-1713-06-23第16周感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì)摘 要本文所介紹的全自動(dòng)感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì)基于紅外線(xiàn)反射原理，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(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，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)翻開(kāi)水源；反之那么自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，防止了病菌的傳播。系

10、統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，可以廣泛用于商場(chǎng)、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場(chǎng)所。 關(guān)鍵詞:傳感器，紅外線(xiàn)，自動(dòng)控制，信號(hào)The design of the induction faucetABSTRACT The fully-automatic faucet described in this paper is fabricated based on the application of infrared reflectance technology, it is consist of infrared emission circuit, infrared receiving, amplifier cir

11、cuit, control circuit, solenoid valve, power supply, etc. When people or things are around, control signal will be generated automatically, then the relay operates, energizing the solenoid valve to pull in and start to supply water; otherwise water will be shut off. It is simple in design and easy t

12、o use. Comparing with traditional faucets, it is also water-saving. Fully-automatic tap is more convenient and artistic, and it enables the users to wash their hands directly without touching the tap, avoiding the transmission of germs. It can be widely used into people-intensive sites such as shopp

13、ing malls, schools and office blocks.Key words: sensor, infrared, automatic control，signal目錄1 前言12 水龍頭的設(shè)計(jì)概論32.1水龍頭的構(gòu)成32.2系統(tǒng)組成方框圖42.3紅外反射式光電傳感器特性與工作原理52.4紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭的工作原理62.5紅外線(xiàn)水龍頭控制電路工作原理83單元電路的設(shè)計(jì)93.1 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)93.2 振蕩電路的設(shè)計(jì)93.3 紅外接收控制電路的設(shè)計(jì)103.4電壓放大電路的設(shè)計(jì)123.5音頻譯碼器的設(shè)計(jì)133.6 三端穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)143.7 LM567調(diào)制傳感器154用Mult

14、isim仿真174.1 Multisim仿真軟件簡(jiǎn)介174.2 用Multisim軟件仿真的結(jié)果17總結(jié)22致謝23主要參考文獻(xiàn)24附錄25.word1 前言感應(yīng)式水龍頭的設(shè)計(jì)可給人們帶來(lái)許多生活中的便利，它無(wú)需接觸水龍頭任何部位，出水與關(guān)水由感應(yīng)器自己完成可有效防止交叉感染和各種不便，同時(shí)在感應(yīng)范圍內(nèi)自動(dòng)出水，用完自動(dòng)關(guān)水也起到了節(jié)約用水，防止浪費(fèi)的作用。是現(xiàn)時(shí)代人們普遍歡送的設(shè)計(jì)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷開(kāi)展，人們對(duì)淡水的需求不斷增加，不久的將來(lái)，淡水資源緊缺將成為世界各國(guó)普遍面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。據(jù)報(bào)道我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家，假設(shè)按人均水資源量計(jì)算，人均占有量只有2500立方米，約為世界人均水量的四

15、分之一，世界排110位。 感應(yīng)式水龍頭可以做到“伸手水來(lái)，手離水止，處理了傳統(tǒng)的水龍頭跑水、滴水、漏水的問(wèn)題及不良用水習(xí)慣，由于全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭有自動(dòng)控制水龍頭開(kāi)閉的效果，它杜絕了水資源的浪費(fèi)，防止了人們因?yàn)橥涥P(guān)水龍頭致使水白白流走的問(wèn)題，伸手就來(lái)水，離開(kāi)就關(guān)閉的功能，從而有效地節(jié)約用水60%以上，特別適合我國(guó)嚴(yán)重缺水的地區(qū)。目前全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭普遍應(yīng)用在人流量密集的火車(chē)站、汽車(chē)站、飛機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等公共場(chǎng)所伸手就來(lái)水，離開(kāi)就關(guān)閉的功能，從而有效地節(jié)約用水60%以上，特別適合我國(guó)嚴(yán)重缺水的地區(qū)。目前全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭普遍應(yīng)用在人流量密集的火車(chē)站、汽車(chē)站、飛機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等公共場(chǎng)所。 在公共場(chǎng)所，由于人

16、員流動(dòng)性比擬大，公共設(shè)施的衛(wèi)生情況普遍比擬惡劣，傳統(tǒng)水龍頭必須通過(guò)人手操作，很容易造成病菌的大規(guī)模傳播，而它就防止了洗手后，再次觸摸水龍頭造成的細(xì)菌污染，開(kāi)關(guān)水完全由感應(yīng)器自動(dòng)完成，無(wú)需接觸水龍頭，有效防止細(xì)菌及交叉感染。全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭安裝方便、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(jiàn)光，當(dāng)發(fā)出光被某一信號(hào)調(diào)制后，只有專(zhuān)門(mén)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(lái)了極大的方便，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，而且大大地?cái)U(kuò)展了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭及其應(yīng)用，有著非常重要的意義。本畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)感應(yīng)水龍頭基于紅外線(xiàn)反射原

17、理，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(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，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)翻開(kāi)水源；反之那么自動(dòng)關(guān)閉水源。與傳統(tǒng)供水設(shè)施相比，能夠提高水資源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接觸水龍頭，防止了病菌的傳播。系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，可以廣泛用于商場(chǎng)、學(xué)校、辦公大樓等人員密集場(chǎng)所。設(shè)計(jì)一個(gè)紅外自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)控制電路。該電路能夠在人們需要用水的時(shí)候，通過(guò)感應(yīng)裝置自動(dòng)翻開(kāi)自來(lái)水開(kāi)關(guān)，并且在翻開(kāi)開(kāi)關(guān)一段時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)斷開(kāi)關(guān)，從而起到節(jié)約用水的目的?；诩t外線(xiàn)反射原理，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，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)

18、翻開(kāi)水源；反之那么自動(dòng)關(guān)閉水源。2 水龍頭的設(shè)計(jì)概論2.1水龍頭的構(gòu)成水龍頭采用了反射式紅外傳感器。紅外線(xiàn)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(lái)完成。當(dāng)有物體靠近時(shí)，一部份紅外光被反射到接收管。反射式紅外傳感器如圖2-1所示。水龍頭的正視圖側(cè)視圖如圖2-2所示，水龍頭安裝示意圖如圖2-3所示。 圖2-1 紅外線(xiàn)感應(yīng)傳感器 圖2-2 水龍頭的正視圖側(cè)視圖 圖2-3 水龍頭安裝圖反射式光電傳感器可以用來(lái)檢測(cè)地面明暗和顏色的變化，也可以探測(cè)有無(wú)接近的物體。此次設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭就運(yùn)用了它這個(gè)特點(diǎn)。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

19、的根本原理是，當(dāng)人或有物體接近時(shí)，反射了紅外光，光敏元件接收到光信號(hào)，從而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源翻開(kāi)。紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭的控制過(guò)程是：當(dāng)人或物體靠近自動(dòng)水龍頭時(shí)，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(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)后續(xù)電路進(jìn)一步放大、整形、譯碼，最后驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥動(dòng)作翻開(kāi)水源。當(dāng)人手或物體離開(kāi)自動(dòng)水龍頭時(shí)，接收光電管接收不到反射光信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路斷開(kāi)電磁閥電源，從而關(guān)閉水源。紅外線(xiàn)發(fā)射電路的功能是利用紅外線(xiàn)發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體的感應(yīng)。紅外線(xiàn)接收電路功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來(lái)的光脈沖，并且將光脈沖信

20、號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)翻開(kāi)時(shí)間的控制。自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自動(dòng)水龍頭的開(kāi)關(guān)，從而可以通過(guò)電信號(hào)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。2.2系統(tǒng)組成方框圖 紅外線(xiàn)自動(dòng)控制水龍頭整個(gè)控制過(guò)程分為5個(gè)局部。系統(tǒng)組成方框圖如圖2-4所示 紅外線(xiàn)控制水龍頭電路包括發(fā)射電路和接收譯碼控制電路。 多諧振蕩器 調(diào)幅紅外光紅外接收電壓放大LM741 音頻譯碼 LM567電磁閥動(dòng)作 圖2-4 系統(tǒng)方框圖發(fā)射電路由多諧振蕩器和紅外發(fā)射二極管組成，接收電路由紅外接收器，運(yùn)算放大器LM741，音頻譯碼器

21、LM567，繼電器K和電源電路組成。2.3紅外反射式光電傳感器特性與工作原理 紅外線(xiàn)發(fā)射電路的功能是利用紅外線(xiàn)發(fā)光二極管發(fā)射光脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對(duì)人體或物體的感應(yīng)。紅外線(xiàn)接收電路功能是利用光敏元件接收發(fā)射出來(lái)的光脈沖，并且將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能是利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)翻開(kāi)時(shí)間的控制。自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)電路的功能是利用電磁閥作為自動(dòng)水龍頭的開(kāi)關(guān)，從而可以通過(guò)電信號(hào)對(duì)自來(lái)水進(jìn)行控制。電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。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

22、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(jié)合搜很窄的頻率范圍信號(hào)，不容易被干擾，但價(jià)格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測(cè)區(qū)域反射外表可受到光源照射，同時(shí)又能被接收管接收到的范圍進(jìn)行檢測(cè)，然而這是一種理想的結(jié)果。因?yàn)楣獾姆瓷涫艿蕉喾N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(jìn)行測(cè)量，將會(huì)因?yàn)楦蓴_而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。采用對(duì)反射光強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。紅外反射光強(qiáng)法的測(cè)量原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)調(diào)制后送給紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號(hào)如圖2-5所示反射光強(qiáng)度的輸出信號(hào)電壓Vout是反射面與傳感器之間的距離X的函數(shù)，設(shè)反射面

23、物質(zhì)為同種物質(zhì)時(shí)，X與Vout的響應(yīng)曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的如圖2-6所示。設(shè)定出電壓到達(dá)某一閥值時(shí)作為目標(biāo)，不同的目標(biāo)距離閥值，電壓是不同的發(fā)射接收反射外表x Voutx/mm圖2-5 紅外發(fā)射接收原理圖 圖2-6 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線(xiàn)圖2.4紅外線(xiàn)控制自動(dòng)水龍頭的工作原理紅外線(xiàn)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(yùn)算放大器(LM741、音頻譯碼器LM567、繼電器K、電源電路等組成。感應(yīng)式水龍頭控制電路原理圖如圖2-7所示圖2-7 水龍頭控制電路原理圖2.5紅外線(xiàn)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I

24、C555和R0.R1和C7等組成。其振蕩頻率為f=1.44/R0+2R1C7，振蕩輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)TLN104型的LED1LED3工作，從而產(chǎn)生紅外脈沖調(diào)制波。接收電路中紅外接受頭D1.D2與發(fā)射中的發(fā)射管相匹配，采用TLN104型。紅外脈沖調(diào)制經(jīng)D1.D2接收管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)C1藕合至LM741，再經(jīng)C2輸入到LM567的第3管腳，經(jīng)識(shí)別譯碼，使得中心頻率f=1/1.1R6C3與紅外調(diào)制頻率40KHZ一致，使第8管腳輸出為低電平，又經(jīng)反相后，驅(qū)動(dòng)VT2導(dǎo)通，繼電器因控制有信號(hào)觸發(fā)而有交流輸出。當(dāng)有人洗手將紅外光束遮擋時(shí)，相應(yīng)的D1.D2因接收到光信號(hào)而進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從而使LM567因有信號(hào)輸入

25、而在第8腳輸出為低點(diǎn)平，經(jīng)反相VT2導(dǎo)通，繼電器吸合，交流電壓被接通，從而使水龍頭的電池閥動(dòng)作，水源翻開(kāi)。該電路的核心器件是紅外線(xiàn)發(fā)光二極管。紅外線(xiàn)發(fā)光二極管由GaAs(砷 化鎵的PN結(jié)構(gòu)成，其發(fā)光波段處于可見(jiàn)光波段之外，因此不能在顯示中使用，一般僅作為光信號(hào)傳輸之用。本電路的感應(yīng)裝置一般要求不可見(jiàn)，因此只能采用紅外線(xiàn)發(fā)光二極管作為感應(yīng)裝置。3單元電路的設(shè)計(jì)3.1 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)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(jiǎn)捷方便的搭成。200v交流電通過(guò)電源變壓器變換成交流

26、低壓，再經(jīng)過(guò)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兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化。此直流電壓經(jīng)過(guò)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3-1所示。電路直接從電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中220V交流電轉(zhuǎn)換為+5V直流電壓。電路中的變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，整流電路采用二極管橋式整流電路，C1、C2、C3和C4完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3-1 穩(wěn)壓電源電路

27、3.2 振蕩電路的設(shè)計(jì)振蕩電路是一種不需要外接輸入信號(hào)就能將直流能源轉(zhuǎn)換成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路如圖3-2所示a電路圖(b)工作波形圖3-2 由定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器由于555內(nèi)部比擬器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，這時(shí)振蕩頻率受電源的溫度變化的影響較小。故只需通過(guò)調(diào)節(jié)R1的阻值來(lái)改變f來(lái)使其為1Hz的秒脈沖信號(hào)，作為閘門(mén)信號(hào)3.3 紅外接收控制電路的設(shè)計(jì)本電路是用小型一體化紅外接收/解調(diào)塊接受頭SFM506-38和鎖相環(huán)電路。它具有體積小，無(wú)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(diǎn)。LM567、開(kāi)關(guān)放大電路VT9013、固態(tài)繼電器TA

28、C08、電磁閥構(gòu)成控制電路如圖3-3所示。圖3-3 接收解調(diào)控制電路LM567是1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(hào)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(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率，LM567的3腳為信號(hào)端，8腳為邏輯輸出端，該輸出是1個(gè)集電極開(kāi)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(dāng)無(wú)人洗手時(shí)，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(huì)輸出低電平，三極管VT1截止，繼電器K斷電

29、處于釋放狀態(tài)，電磁閥Y不動(dòng)作，水龍頭無(wú)自來(lái)水放出。當(dāng)手放到水龍頭下時(shí)，IC1不能接受紅外線(xiàn)，IC2的3腳無(wú)信號(hào)輸入，8腳輸出高電平，使得VT1導(dǎo)通，繼電器K吸合，使其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通電磁閥Y的220VAC，Y開(kāi)始動(dòng)作，使水龍頭放出自來(lái)水，同時(shí)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(kāi)水龍頭后，停止放水。SFM506-38地內(nèi)部原理圖如圖3-4所示圖3-4 SFM506-38的內(nèi)部原理圖3.4電壓放大電路的設(shè)計(jì)電壓放大電路采用LM741集成運(yùn)算放大器，如圖3-5所示。LM741是高性能內(nèi)補(bǔ)償運(yùn)算放大器，功耗低，無(wú)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。LM741的管腳

30、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。此引腳圖如圖3-6所示。 圖3-5 LM741集成運(yùn)算放大器.word圖3-6 LM741引腳功能圖3.5音頻譯碼器的設(shè)計(jì)音頻譯碼器采用LM567鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)內(nèi)那么包含一個(gè)電流控制振蕩器CC0、一個(gè)鑒相器和一個(gè)反應(yīng)濾波器。此音頻解碼塊包含一個(gè)穩(wěn)定的鎖相環(huán)路和一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)，當(dāng)在此集成塊的輸入端加上所先定的音頻時(shí)，即可產(chǎn)生一個(gè)接地方波。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(kāi)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)

31、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(xiàn)載波通信，對(duì)講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。LM567的根本工作狀況有如一個(gè)低壓電源開(kāi)關(guān)，當(dāng)其接收到一個(gè)位于所選定的窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)時(shí)，開(kāi)關(guān)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(dāng)其用作音調(diào)控制開(kāi)關(guān)時(shí)，所檢測(cè)的中心頻率可以設(shè)定于0.1至500KHz內(nèi)的任何值，檢測(cè)帶寬可以設(shè)定在中心頻率14%內(nèi)的任何值。而且，輸出開(kāi)關(guān)延遲可以通過(guò)選擇外電阻和電容在一個(gè)寬時(shí)間范圍內(nèi)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4.75V，最大為9V，

32、5腳為定時(shí)電阻端，6腳為定時(shí)電容端，7腳為接地端，8腳為輸出端。LM567的內(nèi)部原理圖如圖3-8所示。LM567引腳圖(如圖3-9所示)。圖3-8 LM567的內(nèi)部電路圖 圖3-9 LM567引腳圖3.6 三端穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的通用線(xiàn)性的穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小本錢(qián)低性能好，工作可靠性高等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)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：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(dòng)電路,保護(hù)電路和恒流源。啟動(dòng)電路是為恒流源建立工作點(diǎn)而設(shè)置的.恒流源設(shè)置在基準(zhǔn)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

33、擬大的電壓變化范圍內(nèi)正常可靠的工作。在芯片內(nèi)設(shè)置了兩種較為完善的保護(hù)電路：一是過(guò)流保護(hù)，一是過(guò)熱保護(hù)Rsc是過(guò)流保護(hù)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(zhǔn)電壓在誤差放大器中進(jìn)行比擬和放大，產(chǎn)生誤差電壓，去控制調(diào)整管的工作狀態(tài)，從而穩(wěn)定輸出電壓。3.7 LM567調(diào)制傳感器LM567是一種比擬廉價(jià)的音頻鎖相環(huán)集成電路，利用它可以構(gòu)造性能較好的反射式光電傳感器。由LM567的內(nèi)部振蕩器提供方波信號(hào)，點(diǎn)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(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后送到LM567的內(nèi)部鑒相器2同步調(diào)解，然后由LM567內(nèi)部的比擬器轉(zhuǎn)換為數(shù)

34、字輸出并聯(lián)負(fù)反應(yīng)放大電路有假設(shè)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(gè)電路的缺點(diǎn)是當(dāng)多個(gè)探頭同時(shí)使用時(shí)因?yàn)轭l率接近，一旦相鄰單元的光斑出現(xiàn)局部重合就會(huì)有干擾造成輸出抖動(dòng)，另外567輸出鑒相器參考信號(hào)是從振蕩電容端引出的，與發(fā)射和接收信號(hào)幾乎是正交的，解調(diào)效率非常低，前級(jí)需要高倍放大。為了解決上述多個(gè)探頭臨近的問(wèn)題，在使用多組傳感器時(shí)，做了以下改動(dòng)如圖3-10所示：?jiǎn)为?dú)用一個(gè)單元作振蕩，給其余四個(gè)單元圖中只畫(huà)了一個(gè)提供同步的時(shí)鐘信號(hào)，消除了差拍問(wèn)題。而且時(shí)鐘信號(hào)既接到振蕩電容端又用來(lái)控制輸出放大管點(diǎn)亮探頭照明的LED，使得參考信號(hào)與發(fā)射和接收信號(hào)的相差非常小，調(diào)

35、節(jié)效率大大提高，最大探測(cè)距離有所增加。 圖3-10 LM567原理圖.word4用Multisim仿真4.1 Multisim仿真軟件簡(jiǎn)介 Multisim是一種專(zhuān)門(mén)用于電子電路仿真和設(shè)計(jì)的EDA工具軟件，屬于Electronics workbench系列軟件的高版本。Electronics workbench (簡(jiǎn)稱(chēng)EWB)由加拿大Interactive Image Technologies公司簡(jiǎn)稱(chēng)IIT公司于1988年推出。IIT公司從EWB6.0版本開(kāi)始，將電路圖輸入仿真與設(shè)計(jì)的模塊更名為Multisim 。 Multisim在保存了EWB原有優(yōu)點(diǎn)的根底上，大大擴(kuò)充了元件庫(kù)中電路的數(shù)目，

36、增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，可實(shí)現(xiàn)模擬/數(shù)字電路的Spice仿真、VHDL/Verilog設(shè)計(jì)與仿真、RF電路仿真等。Multisim由五局部組成：輸入模塊、器件模型處理模塊、分析模塊、虛擬儀器模塊、后續(xù)處理模塊。各局部的功能大體如下。輸入模塊：用戶(hù)以圖形方式輸入電路圖。 器件模型處理模塊：Multisim提供了豐富的元件，并可對(duì)元件屬性進(jìn)行編輯，還可以創(chuàng)造新元件。 分析模塊：Multisim的分析方法比擬豐富，共有18種分析方法。除具有Spice根本分析方法外，還有些獨(dú)有的功能，例如零極點(diǎn)分析。 虛擬儀器模塊：是Multisim最有特色的局部。與EWB相比，它種類(lèi)更多，使用操作更方便。

37、后續(xù)處理模塊：可進(jìn)行電路分析結(jié)果的后續(xù)處理，包括與多種軟件的轉(zhuǎn)換。 其中分析模塊與虛擬儀器模塊構(gòu)成了強(qiáng)大的分析與仿真功能。4.2 用Multisim軟件仿真的結(jié)果1.紅外線(xiàn)發(fā)射電路的工作狀態(tài)仿真如圖4-1所示 圖4-1 紅外線(xiàn)發(fā)射電路的工作狀態(tài)仿真圖由于條件有限，用發(fā)光二極管和燈泡的亮、滅來(lái)代替電路是否能夠正常工作，能正常工作那么發(fā)光二極管和燈就亮，不能正常工作那么發(fā)光二極管和燈就滅。 由圖4-1可知，紅外線(xiàn)發(fā)射電路可以正常工作。2紅外線(xiàn)發(fā)射、接收電路的工作狀態(tài)仿真，1V處輸出的電壓波形仿真分別如圖4-2、圖4-3所示： 圖4-2 紅外線(xiàn)發(fā)射、接收電路的工作狀態(tài)仿真圖圖4-3 V處輸出的電壓仿

38、真波形圖由圖4-2、圖4-3可知，通過(guò)紅外線(xiàn)發(fā)射電路和接收電路，在1V處可以輸出穩(wěn)定的電壓，從而保證時(shí)間延遲電路、自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)電路的正常工作。 3紅外自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、吸合的工作狀態(tài)仿真分別如圖4-4、圖4-5所示：圖4-4 紅外自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的工作狀態(tài)仿真圖圖4-5 紅外自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)吸合的工作狀態(tài)仿真圖由圖4-4、圖4-5可知，當(dāng)由于人體或者物體的阻隔，沒(méi)有接收到紅外線(xiàn)脈沖時(shí)，前端電路沒(méi)有輸出電壓1V，那么NE555的TRIG端輸入為零，單穩(wěn)態(tài)電路接收到觸發(fā)信號(hào)，輸出端輸出為高電平并保持一段時(shí)間，使自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)電路有電流流過(guò)，當(dāng)有電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)吸合，電磁閥通電，自來(lái)水流出；當(dāng)沒(méi)

39、有人體或者物體的阻隔時(shí)，NE555的TRIG端輸入為1，單穩(wěn)態(tài)電路的輸出端輸出低電平，自動(dòng)水龍頭開(kāi)關(guān)電路中沒(méi)有電流流過(guò)，無(wú)電流驅(qū)動(dòng)，那么開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電磁閥不通電，沒(méi)有自來(lái)水流出。電路中參加發(fā)光二極管LED2和燈泡X2作為顯示電路，顯示自來(lái)水是否流出；發(fā)光二極管LED2和燈泡X2亮那么自來(lái)水流出，不亮那么不流。.word總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選做的是紅外自動(dòng)控制水龍頭的設(shè)計(jì)，紅外線(xiàn)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(yùn)算放大器LM741.音頻譯碼器LM567.繼電器K.電源電路等組成。通過(guò)這次對(duì)紅外線(xiàn)自動(dòng)控制水龍頭的

40、設(shè)計(jì)，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于水龍頭的原理與設(shè)計(jì)理念。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。除了學(xué)會(huì)了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，在遇到困難時(shí)，積極地去請(qǐng)教我的指導(dǎo)老師，我通過(guò)看現(xiàn)有的教材、去圖書(shū)館查閱資料、去網(wǎng)上搜索相關(guān)信息這些方式，不僅完成了我的畢業(yè)論文，而且大大增強(qiáng)了我的自學(xué)能力和獨(dú)立能力。更重要的是，我拓展了思路，開(kāi)闊了視野，活潑了思想。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)的缺乏處也會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)查閱資料，咨詢(xún)同學(xué)，請(qǐng)教老師彌補(bǔ)缺乏處，填補(bǔ)自己的缺漏，平時(shí)沒(méi)有弄懂的專(zhuān)業(yè)知識(shí)也重新學(xué)習(xí)一次，畢業(yè)設(shè)計(jì)涉

41、及好幾門(mén)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，能使學(xué)過(guò)的各種知識(shí)融會(huì)貫穿。Multisim仿真軟件的學(xué)習(xí)也可以提示自己的自學(xué)能力，仿真軟件操作能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更深的理解，而且還讓我認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)對(duì)工作實(shí)踐的重大意義，學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，而不是像以往課程那樣一切由教材和老師安排。因此，它給了我更大的發(fā)揮空間。讓我發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立的查閱資料、尋找數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。同時(shí)，讓我懂得紅外線(xiàn)在生活中的廣泛應(yīng)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)提高了我認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?？傊?，這次設(shè)計(jì)既是對(duì)我課程知識(shí)的考核，又是對(duì)我思考問(wèn)題、解決問(wèn)

42、題能力的考核，更是對(duì)我人格品德的考驗(yàn)，設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。致謝四年大學(xué)時(shí)光就要畫(huà)上一個(gè)句點(diǎn)，回首大學(xué)學(xué)習(xí)生活，心中感慨萬(wàn)千，寫(xiě)下“謝辭，我才驚覺(jué)自己即將真正離開(kāi)，人生亦從此展開(kāi)新的畫(huà)卷。盡管不舍，卻更珍惜，因?yàn)槲业纳杏心敲炊嗫蓯?ài)的人值得感謝，一路走來(lái)，有無(wú)私的父母、辛勤的老師、無(wú)間的摯友和親愛(ài)的同學(xué)們的相伴，他們使我的大學(xué)生活充滿(mǎn)了色彩，無(wú)論收獲、遺憾，對(duì)我來(lái)說(shuō)都是一筆珍貴的財(cái)富，大學(xué)生活豐富多彩。在這份大學(xué)的最后一頁(yè)里，首先，要感謝無(wú)時(shí)無(wú)刻都在支持我的父母，要感謝他們的呵護(hù)、寬容和支持，感謝他們給予我的一切。 其次，我要向我尊敬的指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！謝謝老師您在我本次論文寫(xiě)作過(guò)程中給予的指導(dǎo)和意見(jiàn)，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，才能使我完成這篇論文的寫(xiě)作。再次，我要誠(chéng)摯的感謝在大學(xué)四年期間，我的所有任課教師、班主任老師，是你們生動(dòng)的講解和耐心負(fù)責(zé)的教誨，讓我對(duì)測(cè)控專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，才有了一次次的收獲。同時(shí)，我也要感謝為我畢業(yè)論文提供廣闊學(xué)術(shù)資料的國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者，有你們的研究成果，使我的論文研究學(xué)習(xí)有了明確的方向和堅(jiān)實(shí)根底，在此，向你們表示衷心的感謝和致以崇高的敬意。此刻，我內(nèi)心要誠(chéng)摯的感謝在我大學(xué)四年及論文寫(xiě)作過(guò)程中提供過(guò)幫助的所有