嵌入式課程設(shè)計

1、HUBEI NORMAL UNIVERSITY嵌入式課程設(shè)計 -智能節(jié)水潔具系統(tǒng)設(shè)計報告成員姓名杜佳圓、徐澤敏、葉新義指導(dǎo)教師熊旭輝專業(yè)與班級物聯(lián)網(wǎng)工程1304班完成時間2015.7.9湖北師范學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院摘 要 水資源是不可缺少的，節(jié)約用水是一種美德。我們所見基本上是普通的水龍頭，但是往往我們也可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們因為急事而忘了關(guān)水龍頭會使水一直流，從而浪費很多水。水是我們的生命之源，無論在干旱或者水米之鄉(xiāng)。所以本設(shè)計是可以不浪費水，方便了我們，也為那些容易忘記關(guān)水的人使用。 本論文設(shè)計一種水龍頭智能節(jié)水開關(guān)的設(shè)計。此電路兼具設(shè)計簡單、操作性強等優(yōu)點，傳統(tǒng)水龍頭容易浪費水資源，違背了

2、現(xiàn)代社會追求“綠色低碳”目標(biāo)，在這基礎(chǔ)上，設(shè)計了自動供水電路，不但可以節(jié)約用水，而且還降低了自然、社會、財富。此設(shè)計采用紅外式自動控制水龍頭，實現(xiàn)智能節(jié)水。紅外式自動控制水龍頭由紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、控制電路、電磁閥、電源組成。當(dāng)人或事物靠近時，自動產(chǎn)生控制信號繼電器動作，使電磁閥得電吸合放水的功能。大大的擴展了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外自動水龍頭及擴大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義。 關(guān)鍵字：傳感器；紅外線；自動控制 ；AbstractWater resources are indispensable, and water conservation is a virtue. We

3、 can see that we are basically ordinary tap water, but often we can also find that when we have to forget about the water because of a hurry to turn off the tap water, and thus waste a lot of water. Water is the source of our life, whether in drought or water meter. So this design is not a waste of

4、water, convenient for us, but also for those who easily forget the use of water.The design of the intelligent water saving switch of the tap is designed in this paper. Both the circuit design is simple, operation is strong wait for an advantage, the traditional faucet easy to waste water, contrary t

5、o the modern society the pursuit of "green low carbon" goal, on the basis of this, automatic water supply circuit design, not only can save water, but also reduced the natural, social, and wealth. This design uses infrared type automatic control tap, realizes the intelligent water saving.

6、Infrared automatic control tap by infrared emission circuit, infrared receiver amplifier circuit, control circuit, solenoid valve, power supply. When people or things close, automatically generates a control signal relay, the solenoid valve is energized to pull in water function. Greatly expanded th

7、e function of the original faucet. Therefore, it is very realistic to study the infrared automatic tap and expand its application. Key words: sensor; infrared; automatic control目 錄第一章 緒論11.1 智能節(jié)水的背景11.2 智能節(jié)水的目的和意義11.3 國內(nèi)外發(fā)展方向及現(xiàn)狀11.3.1國外的發(fā)展現(xiàn)狀11.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀3第二章 系統(tǒng)的基本組成32.1 水龍頭的構(gòu)成及傳感器控制42.2 系統(tǒng)組成方框圖4第三章

8、 系統(tǒng)的工作原理43.1 紅外線水龍頭控制電路系統(tǒng)的組成53.2 紅外線水龍頭控制電路工作原理53.3 紅外反射式光電傳感器特性與工作原理5第四章 電源電路的設(shè)計64.1電源的功能64.2 電源的組成64.2.1 變壓器64.2.2 整流濾波電路64.2.3 穩(wěn)壓電路64.3 電路分析7第五章 紅外發(fā)射和振蕩器電路的設(shè)計85.1紅外發(fā)射電路的原理85.2振蕩器電路的設(shè)計8第六章 紅外接收控制及放大電路的設(shè)計96.1紅外接收控制的原理96.2放大電路的設(shè)計106.2.1 LM741的管腳功能106.2.2 紅外線放大器工作原理11第七章 單元電路的設(shè)計127.1音調(diào)譯碼器的設(shè)計127.1.1 音

9、調(diào)譯碼器的用途127.1.2 LM567的管腳功能127.1.3 LM576芯片的使用137.1.4 LM567調(diào)制傳感器147.2 三端穩(wěn)壓器157.3電磁閥167.3.1 電磁閥的分類167.3.2 電磁閥門控制電路工作原理177.4 元器件的選取方案177.4.1 傳感器177.4.2 發(fā)光二極管（LED）207.4.3 接收管21第八章 嵌入式微控制器運用228.1 基本原理228.2 控制器的硬件電路228.3 探測信號編碼及控制軟件238.3.1 探測信號的編碼選擇238.3.2 控制程序238.4 結(jié)論25結(jié) 論26參考文獻27附錄一29附錄二30第一章 緒論1.1 智能節(jié)水的背

10、景水資源雖然是可再生的但是我們?nèi)绻蛔⒁獗Ｗo，肆意的浪費水資源，那么恐怕最后的結(jié)果真的會像是有些文章里面所說的地球上最后一滴水會是人類的眼淚。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)水會使水一直流，從而會浪費很多水。要是在干旱的地區(qū)水就猶如他們的生命。所以本設(shè)計一種可以不會浪費水，專門為那些容易忘記關(guān)水的人使用。節(jié)約水是一種美德，在提高人們意識的同時，在相關(guān)的硬件措施上也進行改進，基于此，就是課題的來源。1.2 智能節(jié)水的目的和意義 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積重量輕的方向發(fā)

11、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(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。紅外線安裝方便、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(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?，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(yīng)用，有著非常重要的意義。本論文設(shè)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

12、。當(dāng)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(shè)計滿足了人們對物質(zhì)的需求，又提高了科學(xué)性。1.3 國內(nèi)外發(fā)展方向及現(xiàn)狀1.3.1國外的發(fā)展現(xiàn)狀(1)節(jié)約工業(yè)用水是節(jié)水的重點城市中工業(yè)用水量的比重逐年增加。2000年世界各國的工業(yè)需水量約占世界總需水量的25%。為了解決水資源不足的問題，許多國家和城市把節(jié)約用水作為節(jié)水的重點。主要措施是重復(fù)利用工業(yè)內(nèi)部已使用過的水，即一水多用。美國制造工業(yè)的水重復(fù)利用次數(shù)，1985年為8.63次，2000年達到17.08次4。因此到2000年美國制造工業(yè)的需水量不但不增加，反而比1978年的需水量減少45%。而美國工業(yè)總需水量由

13、1975年2033億m3降至2000年的1528億m3。（2） 重復(fù)利用污、廢水已成為替代水源的一個重要途徑。目前，國外有不少城市把處理過的城市污水和廢水回用到各個方面，已成為替代水源的一個重要途徑。城市污水經(jīng)二級或三級處理凈化后進行回收利用，例如用于沖廁所、澆灌綠化帶，作為工業(yè)和商業(yè)設(shè)施的冷卻水，也可作為人工補給地下水的水源5。（3） 采用節(jié)水型家用設(shè)備是城市節(jié)約用水的重點從一些國家的家庭用水調(diào)查來看，洗衣、沖洗廁所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改進衛(wèi)生設(shè)施，采用節(jié)水型家用設(shè)備是城市節(jié)約用水的重點。節(jié)水產(chǎn)品的使用是非常有效的節(jié)水措施，既節(jié)約了用水又減少了用水費用的開支。（4） 加強管道

14、檢漏工作，避免城市供水的不必要損失節(jié)水的前提是防止漏損，最大的漏損途徑是管道。自來水管道漏損率一般都在10%左右。根據(jù)美國東部、拉丁美洲、歐洲和亞洲等許多城市的統(tǒng)計，供水管路的漏水量占供水量的25%以上。因此把降低供水管網(wǎng)系統(tǒng)的漏損水量作為供水企業(yè)的主要任務(wù)之一來對待。（5） 采取經(jīng)濟措施來促進節(jié)約用水當(dāng)今世界各國已頒布了許多法規(guī)，嚴(yán)格實行限制供水，對違者進行不同程度的罰款處理。許多城市通過制訂水價政策來促進高效率用水，償還工程投資和支付維護管理費用。國外比較流行的是采用累進制水價和高峰用水價。（6） 依靠科技進步是城市節(jié)水工作的根本途徑國外很重視關(guān)鍵的節(jié)水技術(shù)、設(shè)備的開發(fā)、節(jié)水器具的改進、提

15、高、舊設(shè)備、舊工藝的改造等方面的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用研究，依靠科技進步進一步提升城市節(jié)水工作。1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)的節(jié)水運動始于20世紀(jì)80年代初期，經(jīng)過近20年的努力，取得了較大進展。（1）設(shè)置了一些相關(guān)法規(guī)（2）設(shè)置了相關(guān)的主管機構(gòu)國務(wù)院城市建設(shè)行政主管部門主管全國城市供水工作和主管全國的城市節(jié)約用水工作。（3）國內(nèi)工業(yè)節(jié)水技術(shù)鑒于大量工業(yè)廢水除少數(shù)污染很嚴(yán)重外，大部分經(jīng)簡單處理后可重復(fù)使用，因此工業(yè)節(jié)水也是國內(nèi)城市節(jié)水的重點。1990年我國城市工業(yè)萬元產(chǎn)值取水量為245m3/萬元，2004年已降至196m3/萬元，但從整體來看，工業(yè)用水水平還比較低，同發(fā)達國家的2030m3/萬元相比

16、差距很大。在具體節(jié)水技術(shù)中，國內(nèi)主要注重重復(fù)用水技術(shù)，包括冷卻水的循環(huán)節(jié)水、一般循環(huán)水節(jié)水（指循序用水、閉路用水等）和工藝節(jié)水（包括冷卻工藝改革、無水少水工藝等），這些技術(shù)在火電、鋼鐵、石化、化工、印染、造紙等行業(yè)都有成功應(yīng)用的范例。 （4）國內(nèi)生活用水節(jié)水目前國內(nèi)主要節(jié)水措施有：水表安裝與計量。采用節(jié)水型器具，包括節(jié)水型水嘴、節(jié)水型便器、節(jié)水型便器系統(tǒng)、節(jié)水型便器沖洗閥、節(jié)水型淋浴器、節(jié)水型洗衣機等。城市節(jié)水灌溉。隨著人民生活水平的提高，城市綠化面積不斷增加，城市灌溉用水量逐年增長。目前我國著重推廣噴灌、微噴灌和滴灌等新技術(shù)，比原來的地面灌節(jié)水30%50%，同時節(jié)省了大量勞力。城市污水回用技

17、術(shù)（中水技術(shù)）。通過污水回用，可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下，使城鎮(zhèn)的可用水量增加50以上。國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗表明，城市污水的再生利用是開源節(jié)流、減輕水體污染、改善生態(tài)環(huán)境、解決城市缺水的有效途徑之一，不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟合理。減少管網(wǎng)的漏損率。供水管網(wǎng)的漏損是城市供水過程中水損失的一個重要方面，由于城市管網(wǎng)老舊，漏損嚴(yán)重，既會造成水的損失，同時有可能會對地質(zhì)環(huán)境造成安全事故。利用價格杠桿，調(diào)整水價，促進節(jié)水工作。根據(jù)城市供水價格管理辦法和有關(guān)規(guī)定，合理調(diào)整城市供水價格，在滿足居民的基本用水要求的前提下超定額用水實行累進加價，鼓勵居民選用節(jié)水器具、廢水再利用的自覺性8。第二章 系統(tǒng)的基本組成2.

18、1 水龍頭的構(gòu)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(dāng)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2-1所示。圖2-1 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(shè)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)。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)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(zhuǎn)換，電磁閥作用，使水源打開。紅外線控制自動水龍頭的控制過程是：當(dāng)人或物體靠近自動水龍頭

19、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(zhuǎn)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(qū)動電路控制電磁閥動作打開水源。當(dāng)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(qū)動電路斷開電磁閥電源，從而關(guān)閉水源。2.2 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個部分。系統(tǒng)組成方框圖如圖2-2所示。 圖2-2 系統(tǒng)組成方框圖第三章 系統(tǒng)的工作原理3. 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

20、（LM741）、音頻譯碼器（LM567）、繼電器K、電源電路等組成。3. 2 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IC（555）和R0.R1和C7等組成。其振蕩頻率為f=1.44/（R0+2R1）C7，振蕩輸出信號驅(qū)動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，經(jīng)C1藕合至LM741，再經(jīng)C2輸入到LM567的第3管腳，經(jīng)識別譯碼，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

21、VT2導(dǎo)通，繼電器因控制有信號觸發(fā)而有交流輸出。當(dāng)有人洗手將紅外光束遮擋時，相應(yīng)的D1.D2因接收到光信號而進行光電轉(zhuǎn)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(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作，水源打開。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)出的光的頻率比較集中，傳感器只結(jié)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)域反射表面可受到光源照射，同時又能被接收管接收到的范

22、圍進行檢測，然而這是一種理想的結(jié)果。因為光的反射受到多種因素的影響，如反射表面的形狀、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(zhǔn)確性。紅外反射光強法的測量原理是將發(fā)射信號經(jīng)調(diào)制后送給紅外管發(fā)射，光敏管接收調(diào)制的紅外信號如圖3-1所示。反射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(shè)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時，X與Vout的響應(yīng)曲線13是非線性的如圖3-2所示。設(shè)定出電壓達到某一閥值時作為目標(biāo)，不同的目標(biāo)距離閥值，電壓是不同的。 圖3-1 紅外發(fā)射接收原理圖 圖3

23、-2 光強度相應(yīng)曲線圖第四章 電源電路的設(shè)計4.1電源的功能電源的功能就是為各元器件的正常工作提供直流電源。根據(jù)設(shè)計要求組成電路的主要部分有555構(gòu)成的多諧振蕩器，其工作電壓為4.5V-18V，放大電路與紅外發(fā)射管相匹配的光敏二極管PH302接收，其工作電壓為4.5V-18V，閥門開關(guān)控制電路是由NE576音頻譯碼器15和晶體管組成，其工作電壓為4.5V-17V，電池閥9V-12V，由此可知，電源電壓應(yīng)為9V使電路正常工作。4. 2 電源的組成電源由變壓器、整流橋、濾波器和穩(wěn)壓器組成。變壓器把220V交流電壓(市電)變?yōu)榉€(wěn)壓所需的低壓交流電；整流器把低壓交流成分濾除；在經(jīng)過濾波后，穩(wěn)壓器再把不

24、穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。4.2.1 變壓器變壓器的作用是將220V 50HZ交流電變?yōu)檎鳛V波所需的交流電壓。在該設(shè)計中，需要把220V的交流電變?yōu)?V交流電，變壓器匝數(shù)比n=原邊匝數(shù)/副邊匝數(shù)=25。.4.2.2 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)過濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋成分較小的直流電壓。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。4.2.3 穩(wěn)壓電路 經(jīng)整流濾波輸出的電壓通常不穩(wěn)定的，不能直接對系統(tǒng)供電，因此需要經(jīng)過穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)定到系統(tǒng)所需要的要求。 對穩(wěn)壓電路都應(yīng)從兩個方面考察其穩(wěn)定特性，一是設(shè)電

25、網(wǎng)電壓波動，研究起輸出電壓是否穩(wěn)壓；二是設(shè)負載變化，研究輸出電壓是否穩(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，該設(shè)計采用串聯(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。4.3 電路分析電路為輸出電壓+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

26、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22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4-1所示）。圖4-1 穩(wěn)壓電源電路第五章 紅外發(fā)射和振蕩器電路的設(shè)計5.1紅外發(fā)射電路的原理 圖5-1 紅外線發(fā)射電路原理圖 555內(nèi)部原理圖紅外線發(fā)射電路的功能:NE555組成的多諧振蕩電路驅(qū)動紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外線。 紅外線發(fā)射器是由NE555電路組成的多諧振蕩器，其振蕩頻率由R1、R2、C1決定，我們可以通過調(diào)節(jié)R1、R2、C1的大小來調(diào)節(jié)出所需的頻率。由多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號

27、由3腳輸出，通過紅外線發(fā)射管SE303向外發(fā)射紅外線，從而產(chǎn)生紅外線信號。 上表是NE555的極限參數(shù)，不同的封裝形式及不同的生產(chǎn)廠商的器件這些參數(shù)不同，極限參數(shù)是指在不損壞器件的情況下，廠商保證 的界限，并非可以工作的條件，如果超過某一環(huán)境下使用，安全性不被保障。5.2振蕩器電路的設(shè)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(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5-2所示）。（a）電路圖 （b）工作波形圖5-2 由定時器構(gòu)成的多諧振蕩器由于555內(nèi)部比較器靈敏度較高，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(diào)節(jié)R1的阻值來改變f

28、來使其為1Hz的秒脈沖信號，作為閘門信號。第六章 紅外接收控制及放大電路的設(shè)計6.1紅外接收控制的原理該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(guān)放大電路VT9013、固態(tài)繼電器TAC08、電磁閥構(gòu)成控制電路。圖6-1 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28。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

29、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(dāng)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(dāng)手放到水龍頭下時，IC1不能接受紅外線，IC2的3腳無信號輸入，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

30、離開水龍頭后，停止放水。SFM506-38地內(nèi)部原理圖如圖6-2所示。圖6-2 SFM506-38的內(nèi)部原理圖6.2放大電路的設(shè)計電壓放大電路采用LM741集成運算放大器，（如圖3-5所示）。LM741是高性能內(nèi)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(diào)電壓調(diào)零能力。6.2.1 LM741的管腳功能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6-3所示，內(nèi)部原理圖如圖6-4所示。圖6-3 LM741集成運算放大器圖6-4 LM741引腳功能圖圖6-5 內(nèi)部原理圖

31、6.2.2 紅外線放大器工作原理圖6-6 放大器的工作原理 紅外線放大器由紅外線接收器PN302和晶體管VT1、VT2組成的電壓放大器。紅外線接收器將接收到的信號通過C3耦合到放大電路的第一級，VT1與R1組成電壓負反饋放大電路，由VT1放大后的信號通過C4O耦合到VT2作為進一步放大。第七章 單元電路的設(shè)計7.1音調(diào)譯碼器的設(shè)計音調(diào)譯碼器采用LM576SUO鎖相環(huán)電路，鎖相環(huán)內(nèi)則包含一個電流控制振蕩器(CCO)、一個鑒相器和一個反饋濾波器，此音調(diào)解碼塊包含一個穩(wěn)定的鎖相環(huán)路和一個晶體管開關(guān)，當(dāng)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(dāng)輸入信號與通帶內(nèi)時提供飽和晶體管對地開

32、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。用外接元件獨立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。7.1.1 音調(diào)譯碼器的用途主要是用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對講機亞音頻譯碼，遙控等。LM567的基本工作狀況有如一個低壓電源開關(guān)，當(dāng)其接收到一個位于所選定的窄頻帶內(nèi)的輸入音調(diào)時，開關(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)控制開關(guān)時，所檢測的中心頻率可以設(shè)定于0.1至500KHz內(nèi)的任何值，檢測帶寬可以設(shè)定在中心頻率14%內(nèi)的任何值。而且，輸出開關(guān)延遲可以通過選擇外電阻和電容在一個寬時間范圍內(nèi)改變。7.1.2

33、 LM567的管腳功能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），5腳為定時電阻端，6腳為定時電容端，7腳為接地端，8腳為輸出端。LM567的引腳功能圖如圖7-1所示。LM567的內(nèi)部原理圖如圖7-2所示。 圖7-1 LM567的引腳功能圖圖7-2 LM567的內(nèi)部電路圖7.1.3 LM576芯片的使用 LM576為通用音調(diào)譯碼器，主用外接電阻20比1范圍，邏輯兼容輸出具有吸收100mA電流吸收能力。它的技術(shù)指標(biāo)：1.可調(diào)帶寬從0%至14%；2.寬信號輸出與噪聲的高抑制；3.對假信號的抗干擾；4.高穩(wěn)定的中心頻率

34、；5.中心頻率調(diào)節(jié)從0.01Hz到500kHz；6.電源電壓5-15V，推薦使用8V。應(yīng)用舉例：輸入端接104電容，輸出端接上拉電阻10K，C1、C2為1uF。R1、C1決定振蕩頻率，一般C1為104電容，R1為10K-200K。電源電壓為8V圖7-3 音頻譯碼器7.1.4 LM567調(diào)制傳感器LM567是一種比較廉價的音頻鎖相環(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如圖7-4所示。圖7-4 LM567傳感器原理圖（一）由LM567的內(nèi)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(zhuǎn)換成電壓信號后送到LM567的內(nèi)部鑒相器2同步調(diào)解，然后由LM56

35、7內(nèi)部的比較器轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出并聯(lián)負反饋放大電路有若穩(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(dāng)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)部分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(diào)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7-5所示：單獨用一個單元（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，

36、使得參考信號與發(fā)射和接收信號的相差非常小，調(diào)節(jié)效率大大提高，最大探測距離有所增加。7-6 LM567傳感器原理圖（二）7.2 三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的通用線性的穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小成本低性能好，工作可靠性高等特點，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)壓器的工作原理如圖7-7所示。原它與一般分立元件組成的串聯(lián)式的穩(wěn)壓電路基本相似的.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(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)壓器能夠在比較大的電壓變化范圍內(nèi)正?？煽康墓ぷ?。在芯片內(nèi)設(shè)置了兩種較為完善的保護電路

37、：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(zhǔn)電壓在誤差放大器中進行比較和放大，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。圖7-7 三端穩(wěn)壓器框圖7.3電磁閥追溯電磁閥的發(fā)展史，到目前為止，國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即直動式、分步直動式、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)別又為6個分支小類(直動膜片結(jié)構(gòu)、分布重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)模式結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分布直動活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu))41。電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在不同的位置開有通孔，每一個孔都通向不同的油管

38、，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被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來擋住或漏出不同的排油的孔，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動42。7.3.1 電磁閥的分類(1)直動式電磁閥它的原理是：通電時，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，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點是：在真空、負壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過25mm(2)分布直動式電磁閥它的原理：它是一種直動和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時

39、，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)入口與出口達到啟動壓差時，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，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。其特點是在零壓差或真空、高壓時也能可靠動作，但功率較大，要求必須水平安裝。(3)先導(dǎo)式電磁閥： 它的原理是：通電時，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，流體壓力推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，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，推動關(guān)閉件向下 ，關(guān)閉閥門。其特點：流體壓

40、力范圍上限很高，但必須滿足流體壓差條件。7.3.2 電磁閥門控制電路工作原理 圖7-8 電磁閥門控制電路的框圖IC2作為電磁水閥門的控制電路，它是由音譯譯碼器LM576組成的。在這里用作選頻電路，將電壓放大器輸出的信號脈沖進行選頻，一排除信號中的干擾信號，防止電路被誤觸發(fā)。IC2的選頻頻率由RP決定，可通過調(diào)節(jié)RP的大小來調(diào)節(jié)IC2的選頻頻率，當(dāng)其輸入脈沖頻率與其選頻頻率相等時，其輸出端8輸出低電平，否則輸出高電平。7.4 元器件的選取方案7.4.1 傳感器根據(jù)我對市場的調(diào)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。1.CCD圖像傳感器這種傳感器可直接將光

41、學(xué)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，實現(xiàn)圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復(fù)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，動態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無殘像；5.應(yīng)用超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確，商品化生產(chǎn)成本低。因此，許多采用光學(xué)方法測量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類。線陣CCD通常將CCD內(nèi)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(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，結(jié)構(gòu)相異的CCD可滿足不同場合的使用要求。線陣CCD有單溝

42、道和雙溝道之分，其光敏區(qū)是MOS電容或光敏二極管結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工藝相對較簡單。它由光敏區(qū)陣列與移位寄存器掃描電路組成，特點是處理信息速度快，外圍電路簡單，易實現(xiàn)實時控制，但獲取信息量小，不能處理復(fù)雜的圖像。面陣CCD的結(jié)構(gòu)要復(fù)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(fù)雜的圖像。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(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器。它的敏感部分就是具有可變參數(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(zhì)的電容器。若忽略邊緣效應(yīng)，平板電容器的電容為A，式中為極間介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩電極互相覆蓋的有效面積,為兩

43、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(zhì)變化型三類。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(zhì)變化型常用于物位測量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度的測定。電容器傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜，靈敏度高,過載能力強，動態(tài)響應(yīng)特性好和對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應(yīng)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(fù)雜等。70年代末以來,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了與微型測量儀表封裝在一起的

44、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，很有發(fā)展?jié)摿Φ膫鞲衅鳌?.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激勵下發(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(lǐng)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(zhì)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(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。超聲波距離傳感器可以廣泛應(yīng)用

45、在物位（液位）監(jiān)測，機器人防撞，各種超聲波接近開關(guān)，以及防盜報警等相關(guān)領(lǐng)域，工作可靠，安裝方便， 防水型，發(fā)射夾角較小，靈敏度高，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。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(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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留10m以上的檢測距離等

46、，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(yīng)時間短光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。 （4）分辨率高 能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)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。 （

47、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(zhì)，可對檢測物體的顏色進行檢測。 （7）便于調(diào)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(diào)整。因此,光電式傳感器在檢測和控制中得到廣泛的應(yīng)用。通過幾種傳感器的辯證比較，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(shè)計的核心元件。7.4. 2 發(fā)光二極管（LED）做傳感器的LED要求亮度高，顏色合適，光斑形狀合適。為了防止LED損壞，應(yīng)該注意：（1）LED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

48、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饋。不同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(diào)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

49、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)光的原理是半導(dǎo)體PN結(jié)中的電子與空穴復(fù)合時產(chǎn)生光子，不同的材料由于能帶寬度不同，導(dǎo)致發(fā)光顏色和導(dǎo)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)）也有較大的差別（見表2-1）。表2-1 常用LED的參數(shù)比較材料發(fā)光顏色量子效率（與工藝有關(guān)）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%7.4.3 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

50、。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(diào)制，在遮光狀態(tài)下的特性類似普通二極管，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，購買的時候叫作光敏管。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(diào)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

51、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成本的電路里。接收管的光譜特性：光電二極管，光電三極管都是半導(dǎo)體PN結(jié)光電元件，靠內(nèi)光電效應(yīng)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(nèi)，但是可以一直用到近紫外。另類的應(yīng)用，用發(fā)光二極管當(dāng)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部

52、分的靈敏度較高。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。第八章 嵌入式微控制器運用8.1 基本原理這種智能節(jié)水潔具以嵌入式微控制器為核心，配合紅外發(fā)射與檢測電路、電磁閥驅(qū)動電路及相應(yīng)控制軟件構(gòu)成?？刂破鞯挠布驁D如圖1所示。紅外檢測RDX微控制器TDX電磁閥驅(qū)動圖1 智能控制器原理框圖工作原理：在微控制器控制下，紅外發(fā)射元件按一定周期產(chǎn)生一組經(jīng)過編碼和調(diào)制的紅外探測信號，當(dāng)人體接近智能節(jié)水潔具時，該探測信號經(jīng)人體反射，被紅外接收元件接收，所接收的紅外信號經(jīng)解調(diào)識別確認(rèn)有人存在；當(dāng)無人接近智能節(jié)水潔具時，則該探測信號不會被反射回來，接收電路檢測不到經(jīng)過編碼和調(diào)制的信號，從而

53、確認(rèn)無人存在，由于使用了調(diào)制及編碼技術(shù)，微控制器只接收38kHz的信號，并進行編碼識別，其抗干擾能力特別強，不易受到外界干擾而導(dǎo)致誤觸發(fā)。同時由于該信號是周期性的，當(dāng)人體離開后，微控制器可以立即發(fā)現(xiàn)。智能節(jié)水潔具的沖水控制系統(tǒng)檢測到人體到來時沖水，當(dāng)人體離開，控制電磁閥停止沖水，關(guān)閉閥門。8.2 控制器的硬件電路使用AY89C2051微控制器，硬件電路見圖2。圖2 硬件電路圖用主動檢測方式，編碼的探測信號由微控制器生，經(jīng)過調(diào)制后發(fā)送，經(jīng)人體體反射后被接收電接收，送微控制器處理。發(fā)送電路由振蕩器、與非門、晶體管BG2、紅外發(fā)射管Dl和D2等構(gòu)成。微控制器AT89C501輸出的二進制序列送與非門1

54、IC3A，與非門的另一個輸入是由振蕩器產(chǎn)生的38 kHz的脈沖信號，這樣微控制器產(chǎn)生的編碼信號就被調(diào)制成38 kHz頻率的脈沖序列，該脈沖序列經(jīng)三極管BG2驅(qū)動后，由紅外發(fā)射管D1和D2發(fā)射。紅外發(fā)射管D1和D2選用Vishay公司生產(chǎn)的TsAL 6238。38 kHz的振蕩器由555集成電路為核心構(gòu)成，使用多諧振蕩器的典型電路。應(yīng)該注意載波信號的頻率應(yīng)盡可能接近38 kHz，而且應(yīng)該穩(wěn)定，因此，諧振電容、電阻應(yīng)該選用穩(wěn)定性好的薄膜電容器、金屬膜電阻器。由于接收電路要求每個數(shù)據(jù)位寬度至少要有14個載波脈沖周期，這就要求每秒傳送二進制信息不超過2 714位，因此本系統(tǒng)選擇通信波特率為1 200。

55、紅外接收電路選用Vihsay公司的TSOP 1738集成型紅外接收模塊1。該接收模塊是一個三端元件，內(nèi)部具有38 kHz的帶通濾波與解調(diào)器，使用單電源+5 V電源，具有功耗低、抗干擾能力強、輸入靈敏度高、對其它波長(950 nnl以外)的紅外光不敏感的特點。它的接收頻率為38 kHz，當(dāng)連續(xù)接收到14個周期以上的38 kHz脈沖信號時，輸出為“0”，當(dāng)連續(xù)有14個周期以上沒有收到38 kHz的脈沖信號時，輸出為“l(fā)”。因此發(fā)送端“l(fā)”和“0”的寬度應(yīng)該至少不小于1438ms。經(jīng)過該集成接收模塊，被調(diào)制的信號又轉(zhuǎn)換成了二進制序列舊。1。探測信號由微控制器產(chǎn)生，通過它的串行通信接口的數(shù)據(jù)發(fā)送端TX

56、D輸出，檢測信號經(jīng)過解調(diào)后，通過串行通信接口的數(shù)據(jù)接收端RXD接收。微控制器通過識別檢測信號，決定是否開啟沖水閥門。通過調(diào)整發(fā)射信號的強度，使檢測距離在200400 mill，可以滿足使用要求。8.3 探測信號編碼及控制軟件8.3.1 探測信號的編碼選擇探測信號為一組二進制編碼，選擇為“01011010B”，發(fā)送速率選擇為l 200 bps，一位起始位，一位停止位，不使用校驗位。如果該探測信號被反射并被接收到，則可以判斷有人存在。8.3.2 控制程序控制要求：檢測到人體離開時，打開沖水閥進行沖水，當(dāng)檢測到無人或者人體存在時關(guān)閉沖水閥門。沖水過程可以用圖3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換來描述。圖3 控制過程的狀態(tài)圖上電復(fù)位后進人控制過程，如果檢測到無人，則以100 ms的周期重復(fù)檢測，當(dāng)檢測到發(fā)射信號(有人在)時，進入另一狀態(tài)，按同樣間隔時間發(fā)送探測信號檢測人是否離開，沒有離開則重