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1、陕西国防学院电子工程系毕业论文 陕西国防工业职业技术学院毕业设计论文题 目 红外线自动水龙头 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 二八年 月 日目 录摘要与方案论证3 设计原理4电源部分5红外发射电路8接收放大电路 11控制电路 15电磁阀18红外线水龙头原理图 20元器件清单22心得体会与结24致谢25毕业设计进度表和平时考核26指导教师评语和评分意见27参考文献28摘要介绍了用红外发射与接收电路设计自动水龙头的原理及设计方案。电路设计简单，使用方便，同时更利于节能， “节本降耗”是每个企业追求的目标。传统的水龙头、卫生间供水等设施，使用起来不是特别方便，而且很浪费，在这个基础上，我响
2、应了国家的号召“节本降耗”的精神，设计了自动供水电路，不但可以节约用水，而且还降低了公司内部成本，达到了“节本降耗”的目的。红外式自动水龙头由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路，电磁阀，电源组成220VAC经变压器T降压，变为9VAC，再由整流、滤波、稳压，得到9VDC供给控制电路工作。自动水龙头接通电源，当手伸到水龙头下时，使水龙头放出自来水，洗涤完毕，手离开水龙头后，停止放水。由于知识有限，在文章叙述中肯定有不恰当之处，希望各位老师多提出宝贵意见。 红外线自动水龙头方安论证：1该方案选用低功耗红外反射开关（A），功率开关集成电路（Ic）,及电源变换电路组成，红外反射开关向外发射调制红
3、外线，与其同并排安排光敏晶体管来接收，红外信号控制功率开关集成电路进而驱动电磁水阀。该红外反射开关是选用模块化产品，全部电路焊装于塑料小盒内，该方案特点是制作简单，安装可靠。2该方案选用多谐振荡器，由红外发射管向外发射红外信号，该信号被接收并转换为电信号，经信号放大电路放大送入译码器，对其信号进行判断，来控制集成电路是否工作，进而判断继电器是否工作。该方案和方案一比较，方案一由反射开关（A）和功率开关集成电路（Ic）组成，多为成品，水龙头控制电路与电磁阀一起装在盒子里，便制作，而方案二多采用集成电路，虽制作复杂，但其稳定性能好，远远大于方案一，而且抗外界干扰比方案一强，节水效果也比较好，所以选
4、用方案二。设计原理红外线控制水龙头由路由红外线发射电路，红外线接受与信号放大电路，锁相环频率解码电路，单稳态延时控制电路和电源电路等组成。接通开关SA，由ICO1及其外围阻容元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动VL工作，将14KHz左右的红外线调制信号发射出去。该红外线调制信号被VL接受并转换成电信号，再经IC1运算放大，放大后的信号送入IC2进行选频。 当加在IC2 3脚的外来信号频率与IC2的振荡频率相同时，IC2的8脚输出低电平，使VL截止，IC3的2脚为高电平，3脚输出低电平，继电器K不 工作，电磁阀YV关闭。 当洗手或用器皿取水，手或物体将VL发出的红外线遮挡住时，IC2的8脚将由低电
5、平变为高电平，使晶体管VT导通，IC3的2脚电位降低，3脚输出高电平，继电器K吸合，常开触点接触，电磁阀YV通电将水龙头打开。当遮挡物离开后，电磁阀YV延时工作一段时间后自动关闭。电源变压器T，整流桥堆UR，三端集成稳压器IC4和滤波电容C8，C9等组成电源电路。一.电源1 电源功能：为各元器件的正常工作提供直流电源。根据设计要求组成电路的主要部分有555够成的多谐振荡器，其工作电压为4.5V18V，放大电路与红外发射管相配套光敏二极管PH302接收，其工作电压为3V18V，阀门开关控制电路是由NE567音频译码器和晶体管组成，其工作电压为4.5V17V，电磁阀9V12V，由此可知，电源电压应
6、为9V使电路正常工作。2 电源的组成：由变压器，整流桥，滤波器，稳压器组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；整流后的直流电中仍会含有交流成分，可以通过滤波电路将交流成分滤除；经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。3.电源变压器变压器的作用是将220V 50Hz交流电变成整流滤波所需的交流电压。本设计需要把220V交流电变为9V 交流电，变压器匝数比 n=原边匝数/副边匝数25.4.整流滤波电路整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压。整流通常有半波整流和全波整流。常
7、用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。5. 稳压电路 经整流滤波输出的电压通常是不稳定的，不能直接对系统供电，因此需要经过稳压电路将电压稳定到单片机系统所需的要求。对任何稳压电路都应从两个方面考察其稳压特性，一是设电网电压波动，研究起输出电压是否稳定；二是设负载变化，研究其输出电压是否稳定。直流稳压电路分为串联型稳压电路和开关型稳压电路，本设计采用串联型稳压电路。稳压器一般包括单管稳压器和集成稳压器。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器6 稳压电源技术指标稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳
8、压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、波纹电压及温度系数等。对稳压电源的性能，主要有以下四个方面的要求：稳定性好当输入电压Usr(整流、滤波输出电压)在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化一般要求很小。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，长用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为10-210-4。输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usr应基本保持不变，其这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又称等效内阻）用rn表示，他等于输出电压变化
9、量和负载电流变化量之比 rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力,rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1，甚至0.01。 电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示。 输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50Hz或100Hz的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。3.原理图4.电路分析 220V的交流电压经过变压器变压，整流桥UR整流，及滤波器滤
10、波，输出给稳压器。稳压器CW317输出电压为1.2537V，输出电流可达1.5A的可调集成三端正输出电压集成稳压器，基准电压1.25V在输出端3和调整端1之间决定输出电压只能从1.25V开始往上调节，Uo=1.25（1+RW/R1），取R1=240n，故RW选4.7Kn精密可调电位器，在空载下，电阻R1不能选过大，R1=100200n,集成稳压器输出端可不加电容也可正常工作，但当空载为容性，在5005000PF，集成稳压内部放大器是1：1比例反馈，引起电压自激振荡，在输出端上接电容C8，C9为滤波电容。 整流二极管选用+N4001，参数为U50V，I=1A，满足U2V2，IImax条件。二.红
11、外发射电路1.红外发射的功能：555组成的多谐振荡电路驱动红外发射管向外发射红外线。2.红外发射的组成：由555时基集成电路，SE303A，红外发光二极管，电源开关S，电阻器R01R03和电容器CO1CO3组成的电路。接通SA，由ICO1及其外围容阻元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动红外发光二极管工作，将红外信号调制发射出去。 发射部分电路图集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个3K电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。
12、几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556电路；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压Vtt5V15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源时电压为318V。1、555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图141所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相吕、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VC
13、C。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。RD是复位端（4脚），当RD0,555输出低电平。平时RD端开路或接VCC。 Vc是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。（1）构成单稳态触发器图142（a）为由555定时器和外接定时元件R、C构成
