光電水龍頭畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　光電水龍頭</b></p><p>　　摘要：本著節(jié)能減排的目的，我設(shè)計(jì)了利用紅外發(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。傳統(tǒng)的公共水龍頭、衛(wèi)生間的供水等施，使用起來(lái)不是特別方便，而且很浪費(fèi)水資源。不僅可以節(jié)約用水，而且外形美觀，使用起來(lái)也很方便。紅外線控制自動(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、電源等組成。當(dāng)人或事物靠近時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生

2、控制信號(hào)，繼電器動(dòng)作，使電磁閥得電吸合從而自動(dòng)打開(kāi)水源；反之則自動(dòng)關(guān)閉水源。</p><p>　　關(guān)鍵詞：紅外線傳感器；555定時(shí)電路；自動(dòng)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper describes the use of infrared transmitter and receiv

3、er circuit design theory and automatic faucet design. Circuit design simple, easy to use, but also conducive to energy, "energy saving" is our goal. Traditional taps, toilet water and other facilities, is not p

4、articularly easy to use, but also a waste of water resources. On this basis, I have devised an automatic water supply circuitry. Can not only save water, but also pleasing in appearance, is also very easy to use. Infrare

5、d contr</p><p>　　[Key words] sensor, infrared,automatic control</p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　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

6、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(lái)越快。</p><p>　　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(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?，其廣泛用于家庭、商場(chǎng)、工廠、學(xué)校、餐廳等場(chǎng)所。而且大大地?cái)U(kuò)展

7、了原先水龍頭的功能。因此，研究紅外線控制自動(dòng)水龍頭及其應(yīng)用，有著非常重要的意義。</p><p>　　本論文設(shè)計(jì)的是一種以紅外線自動(dòng)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。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)放水。</p><p>　　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

8、提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展方向及現(xiàn)狀</p><p>　　隨著紅外技術(shù)的高速發(fā)展，紅外焦平面陣列技術(shù)出現(xiàn)了，并且迅速得到發(fā)展。美、英、法、德、日、加拿大、以色列等西方發(fā)達(dá)國(guó)家都在競(jìng)相研制和生產(chǎn)先進(jìn)的紅外焦平面陣列攝像儀，其中美國(guó)在紅外焦平面陣列傳感器的發(fā)展水平方面處于遙遙領(lǐng)先地位，其焦平面陣列規(guī)模已達(dá)2048×2048元，已接近與可見(jiàn)光硅CC

9、D攝像陣列的水平。日本在世界上最先實(shí)現(xiàn)了100萬(wàn)像元集成度的單片式紅外焦平面陣列等種類(lèi)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，搶占商機(jī)，法國(guó)、荷蘭、瑞典、英國(guó)、德國(guó)和意大利等在非制冷紅外熱攝像儀技術(shù)的發(fā)展方面，已顯示出其處于前沿的競(jìng)爭(zhēng)地位。</p><p>　　此外，加拿大、以色列、韓國(guó)、澳大利亞、波蘭、新加坡的一些公司和機(jī)構(gòu)都在盡力發(fā)展先進(jìn)紅外焦平面陣列熱攝像儀技術(shù)，競(jìng)爭(zhēng)已遍及全球幾大洲。</p><p>　　近

10、幾年來(lái)，中國(guó)的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設(shè)備的先進(jìn)性也同西方同步。如目前已能生產(chǎn)面積小于30um21000×1000像素的探測(cè)器陣列，由于采用了基于銻化銦的新器件，目前已達(dá)到了分辨率小于0.01℃的溫差，使對(duì)目標(biāo)的識(shí)別達(dá)到更高的水平。</p><p><b>　　第二章 元器件方案</b></p><p><b>

11、;　　2.1 傳感器</b></p><p>　　根據(jù)我對(duì)市場(chǎng)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。</p><p>　　2.1.1 CCD圖像傳感器</p><p>　　這種傳感器可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)。其顯著特點(diǎn)是：1.體積小重量輕；2.功耗小，工作電壓

12、低，抗沖擊與震動(dòng)，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)；3.靈敏度高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大；4.響應(yīng)速度快，有自掃描功能，圖像畸變小，無(wú)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(cè)量外徑的儀器，把CCD器件作為光電接收器。</p><p>　　CCD從功能上可分為線陣CCD和面陣CCD兩大類(lèi)。線陣CCD通常將CCD內(nèi)部電極分成數(shù)組，每組稱(chēng)為一相，并施加同樣的時(shí)鐘脈沖。所

13、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(chǎng)合的使用要求。線陣CCD有單溝道和雙溝道之分，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(duì)較簡(jiǎn)單。它由光敏區(qū)陣列與移位寄存器掃描電路組成，特點(diǎn)是處理信息速度快，外圍電路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(gè)方陣，并以一定的形式連接成一個(gè)器件，獲取信息量大，能處理復(fù)雜的圖像。</p>&l

14、t;p>　　2.1.2光電傳感器</p><p>　　光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)的器件。它包括一個(gè)可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個(gè)用作接收器的固態(tài)光敏二極管（或光敏三極管）。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的光電傳感器可以分為漫反射型、反射型、對(duì)射型、槽型、光纖傳感器、色標(biāo)傳感器、光通訊、激光測(cè)距、光柵、防

15、爆/隔爆型等十種。它的特長(zhǎng)有以下七點(diǎn)：</p><p><b>　?。?）檢測(cè)距離長(zhǎng)</b></p><p>　　如果在對(duì)射型中保留10m以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等） 無(wú)法離檢測(cè)。</p><p>　?。?）對(duì)檢測(cè)物體的限制少 </p><p>　　由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所

16、以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定 在金屬，它可對(duì)玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。</p><p><b>　?。?）響應(yīng)時(shí)間短</b></p><p>　　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(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。 </p><p><b>　?。?）分辨率高 </b><

17、/p><p>　　能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。 </p><p>　?。?）可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè)</p><p>　　可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。 </p><p>　?。?）可

18、實(shí)現(xiàn)顏色判別 </p><p>　　通過(guò)檢測(cè)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(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。 </p><p><b>　?。?）便于調(diào)整 </b></p><p>　　在投射可視光的類(lèi)型中，投光光束是眼睛可見(jiàn)的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。</p>&

19、lt;p>　　因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)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(lái)作為我設(shè)計(jì)的核心元件。</p><p>　　2.2 發(fā)光二極管（LED）</p><p>　　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(cè)試和使用時(shí)一定要串聯(lián)電阻限制

20、電流。（2）氮化鎵材料的高亮度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(shí)不可反饋。</p><p>　　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(shí)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(huì)變色。<

21、/p><p>　　常用的LED有紅外，紅，橙，黃，黃綠，純綠，藍(lán)，紫，白等顏色，作為成品銷(xiāo)售的“變色LED”是在一個(gè)管殼里封裝了多個(gè)不同顏色的LED，紅，綠，藍(lán)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(qiáng)，但是不適合用于識(shí)別顏色，因?yàn)槲矬w在可見(jiàn)光下的顏色不能很好的代表它對(duì)于紅外線的反射率。</p><p>　　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(shí)

22、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(guò)的電子數(shù)）也有較大的差別（見(jiàn)表2-1）。</p><p>　　表2-1 常用LED的參數(shù)比較</p><p><b>　　2.3 接收管</b></p><p>　　常用的接收管有硅光電二極管，硅光電三極管

23、，光敏電阻三種。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(lèi)似普通二極管，使用時(shí)加反向電壓，輸出與光照強(qiáng)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(gòu)買(mǎi)的時(shí)候叫作光敏管。光電三極管產(chǎn)生的電流較大，無(wú)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(qiáng)光照射，可以測(cè)出一個(gè)方向的電阻明顯變小，這個(gè)方向是正向，使用時(shí)加正向電壓＞1V，輸出與光照強(qiáng)度

24、近似成正比的光電流。</p><p>　　這些光電接收管的外殼有無(wú)色透明和黑色兩種，黑色管殼幾乎只透過(guò)紅外光，與紅外發(fā)光管配套使用。</p><p>　　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，輸出電流也較大，數(shù)量級(jí)類(lèi)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(gè)平面，沒(méi)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

25、成本的電路里。</p><p><b>　　接收管的光譜特性：</b></p><p>　　光電二極管，光電三極管都是半導(dǎo)體PN結(jié)光電元件，靠?jī)?nèi)光電效應(yīng)接收光線，因此入射光子能量超過(guò)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(zhǎng)波方向有一個(gè)陡的截止。在短波方向如果波長(zhǎng)太短，靈敏度也會(huì)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。</

26、p><p>　　另類(lèi)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(jiàn)光。理論上可以用于識(shí)別顏色。</p><p>　　某些光敏電阻對(duì)于可見(jiàn)光中間部分的靈敏度較高。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。</p><p>　　第三章 紅外線控制自動(dòng)水龍頭設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 水龍頭的構(gòu)成及傳感

27、器控制</p><p>　　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(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（如圖3-1所示）。</p><p>　　圖3-1 反射式紅外傳感器</p><p>　　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。我設(shè)計(jì)的紅外線控制自動(dòng)

28、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)。這種光電傳感器的基本原理是，當(dāng)人或有物體接近時(shí)，遮擋了紅外光，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，使水源打開(kāi)。紅外線控制自動(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

29、電磁閥動(dòng)作打開(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。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)組成方框圖</p><p>　　紅外線自動(dòng)控制水龍頭整個(gè)控制過(guò)程分為5個(gè)部分。系統(tǒng)組成方框圖如圖3-2所示。 </p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)組成方框圖</p><p>　　3.3

30、 紅外反射式光電傳感器特性與工作原理</p><p>　　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(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)域反射表面可受到光源照射，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

31、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(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3-3所示）。</p><p>　　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)反射面物質(zhì)為同種物質(zhì)時(shí)，X

32、與Vout的響應(yīng)曲線是非線性的（如圖3-4所示）。設(shè)定出電壓達(dá)到某一閥值時(shí)作為目標(biāo)，不同的目標(biāo)距離閥值，電壓是不同的。</p><p>　　圖3-3 紅外發(fā)射接收原理圖 圖3-4 光強(qiáng)度相應(yīng)曲線圖</p><p>　　3.4 紅外線控制自動(dòng)水龍頭的工作原理</p><p>　　3.4.1 紅外線水龍頭控制電路系統(tǒng)的組

33、成</p><p>　　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(yùn)算放大器（LM741）、音頻譯碼器（LM567）、繼電器K、電源電路等組成。</p><p>　　3.4.2 紅外線水龍頭控制電路工作原理</p><p>　　工作原理：發(fā)射電路中，多諧振蕩器由IC（555）和R0

34、.R1和C7等組成。其振蕩頻率為f=1.44/（R0+2R1）C7，振蕩輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)TLN104型的LED1~LED3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)

35、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，水源打開(kāi)。</p><p>　　3.5 單元電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5.1 +5v的穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)</p><

36、p>　　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D1~D4，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。</p><p>　　200v交流電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路D1~D4 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(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓（該電壓常常

37、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3-5所示）。</p><p>　　圖3-5 穩(wěn)壓電源電路</p><p>　　3.5.2 振蕩器電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　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

38、定幅度和一定波形的交流能量輸出的電路（如圖3-6所示）。</p><p>　　（a）電路圖 (b)工作波形</p><p>　　圖3-6 由定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　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(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

39、變f來(lái)使其為1Hz的秒脈沖信號(hào)，作為閘門(mén)信號(hào)。</p><p>　　3.5.3 紅外接受控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　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TAC08、電磁閥構(gòu)成控制電路（如圖3-7所示）。</p&

40、gt;<p>　　圖3-7 接收解調(diào)控制電路</p><p>　　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

41、為4．75～9V，工作頻率0．1Hz～500kHz，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，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)

42、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3-8所示）。</p><p>　　圖3-8 SFM506-38的內(nèi)部原理圖</p><p>　　3.5.4電壓放大電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　電壓放大電路采用LM741集成運(yùn)算放大器，（如圖3-9所示）。LM741是高性能內(nèi)補(bǔ)償運(yùn)算放大

43、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。</p><p>　　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(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3-10所示）。內(nèi)部原理圖（如圖3-11所示）。</p><p>　　圖3-9 LM741集成運(yùn)算放大器</p><p>

44、　　圖3-10 LM741引腳功能圖</p><p>　　LM567的基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。

45、</p><p>　　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(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的引腳功能圖（如圖3-12所示）。LM567的內(nèi)部原理圖（如圖3-13所示）。</p><p>　　圖3-12 LM567的引腳功能圖</p><p&

46、gt;　　圖3-13 LM567的內(nèi)部電路圖</p><p>　　3.5.6 三端穩(wěn)壓器</p><p>　　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(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。</p><p>　　三端穩(wěn)壓器的工作原理（如圖3-14所示）：原它與一般分立元件組成的串聯(lián)式的穩(wěn)壓

47、電路基本相似的.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(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)行比較和放大，產(chǎn)生誤差電壓，去控制調(diào)整管的工作

48、狀態(tài)，從而穩(wěn)定輸出電壓。</p><p>　　圖3-14 三端穩(wěn)壓器框圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　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

49、譯碼器（LM567）.繼電器K.電源電路等組成。</p><p>　　通過(guò)這次對(duì)紅外線自動(dòng)控制水龍頭的設(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

50、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，活躍了思想。</p><p>　　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

51、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。</p><p>　　總之，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)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。</p><p><b>　　致 謝</b></p><

52、p>　　通過(guò)這三個(gè)月來(lái)的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專(zhuān)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師***老師給我悉心的幫助和對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)論文較為復(fù)雜煩瑣，但是xx老師仍然細(xì)心

53、地糾正圖中的錯(cuò)誤。除了敬佩*老師的專(zhuān)業(yè)水平以外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問(wèn)題。同時(shí)感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的教導(dǎo)和關(guān)注；感謝大學(xué)三年傳授我們專(zhuān)業(yè)知識(shí)的所有老師。謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周?chē)耐芭笥?，他們給了我無(wú)數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂(lè)。如果沒(méi)有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。他們?cè)谖以O(shè)計(jì)中給了我許多寶貴的

54、意見(jiàn)和建議。同時(shí)也要感謝自己遇到困難的時(shí)候沒(méi)有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法來(lái)解決問(wèn)題。最后，感謝生我養(yǎng)我的父母。謝謝他們給了我無(wú)私的愛(ài)，為我求學(xué)所付出的巨大犧牲和努力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]宋家友．《電子愛(ài)好者集成電子線路設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M]．福建科技技術(shù)出版社，2002．</p><p&g

55、t;　　[2]傅勁松．《電子制作實(shí)例集錦》[M]．福建科技技術(shù)出版社，2006．</p><p>　　[3]金發(fā)慶 ．《傳感器技術(shù)應(yīng)用》[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2002．</p><p>　　[4]廖先蕓 ．《電子技術(shù)實(shí)踐與訓(xùn)練》[M]．高等教育出版社，2000．</p><p>　　[5]孫梅升 ．《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[M]．高等教育出版社，2003．<

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57、路分析》[M]．人民郵電出版社，2007．</p><p>　　[10]呂國(guó)泰，吳項(xiàng)．《電子技術(shù)》[M]．高等教育出版社，2006．</p><p>　　[11]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，2008．</p><p>　　[12]周亞軍．《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》[M]．西安電子科技大學(xué)出版社，2008．</p>

58、<p>　　[13]龍海燕，楊剛．《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》[M]． 北京航空航天大學(xué)出版社，2009．</p><p>　　[14]李素珍，丁辛芳．《半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)》[M]．高等教育出版社，2000．</p><p>　　[15]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，2003．</p><p><b>　　附錄一</