红外线光控水龙头课程设计论文.doc

课程设计(论文)说明书题 目： 红外线光控水龙头 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： * 学 号： * 指导教师： * 职 称： * 2012年1月11日目 录摘要第一章 课程设计任务及要求第2章 系统框图、方案论证及选择2.1 总体设计思路2.2 红外线发射电路选择2.3 红外线接收电路选择2.4 自来水开关电路第3章 单元电路设计、参数计算及器件选择3.1 红外线发射电路3.2 红外线接收电路3.3 自来水开关电路第4章 全局电路图及工作原理4.1 电路图4.2 工作原理第5章 组装与调试5.1 使用仪器5.2 调试方法及技巧5.3 测试数据5.4 故障及解决方法第6章 方案总结心得体会参考文献附录摘 要本论文介绍了利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，“节能降耗”是我们追求的目标。传统的水龙头、卫生间供水等设施，使用起来不是特别方便，而且很浪费水资源。在这个基础上，我设计了自动供水电路。不仅可以节约用水，而且外形美观，使用起来也很方便。红外线控制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、电源等组成。当人或事物靠近时，自动产生控制信号，继电器动作，使电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。关键词：传感器；自动控制；红外；38KHZ方波；洗手器；水龙头。AbstractThis paper describes the use of infrared transmitter and receiver 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 particularly 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. Infrared control Automatic faucets from the infrared transmitter, infrared receiver amplifier circuit, control circuit, solenoid valve, power supply etc.When people or things around, the Automatically generated control signal, relay, so that was electric solenoid valve to automatically open the pull-water; Otherwise it would automatically shut down water supply.Key words：Sensor,Automatic control ,Infrared,38 KHZ square wave; Hand washing device; The tap. 第一章 课程设计任务及要求1.构建红外反射式感应电路2.利用TSOP1838解调红外信号并控制电磁阀与电源接通与断开3.实现如下功能：当人手接近水龙头，产生红外发射，电磁阀电源接通。第二章 系统框图、方案论证及选择2.1 总体设计思路红外自动水龙头开关控制电路的总体框图如图1所示：图1 红外自动水龙头开关控制电路的总体框图红外自动水龙头开关控制电路是由红外线发射电路、红外线接收电路、自动水龙头开关电路和电源电路4部分构成的。红外线发射电路的功能是利用红外线发光二极管发射光脉冲，从而实现电路对人体或物体的感应。红外线接收电路功能是利用光敏元件接收发射出来的光脉冲，并且将光脉冲信号转化为电信号，同时对其进行放大。自动水龙头开关电路的功能是利用电磁阀作为自动水龙头的开关，从而可以通过电信号对自来水进行控制。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。2.2 红外线发射电路选择方案一：四与非门电源电路由电池GB和滤波电容器C3、C4组成。 控制电路由控制按钮S和电阻器Rl、电容器Cl组成。38kHz载波振荡器由四与非门74LS00内部的与非门Dl、D2和电阻器R2、电容器C2组成。缓冲器由ICO内部的与非门D3、D4组成。红外发射电路由晶体管Vl、红外发光二极管VLl和电阻器R3组成。方案二：LM741RC文氏电桥振荡电路RC文氏电桥振荡器电路如图4-1所示。其中RC串并联电路兼作选频网络和正反馈网络，它决定了振荡频率f0；R1、RP、R2和二极管D1、D2构成负反馈网络，并利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。调节电位器RP，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。通过调整电位器RP调节负反馈的强弱，使电路起振，进一步调节直到得到理想的振荡波形输出。方案三：555红外发射电路由时基集成电路ICOl、红外发光二极管VL、电源开关S、电阻器ROl-R03和电容器COl-C03组成。由于555内部比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这时振荡频率受电源的温度变化的影响较小。故只需通过调节R1的阻值来改变f来使其为1Hz的秒脉冲信号，作为闸门信号。方案的选择：三个方案都比较简单，易于实现。但由于前两个方案产生的发射波与方案三比较起来，稳定性不够，于是选择方案三。2.3 红外线接收电路选择课设要求用TOSP1838进行接收解调，但由于此元器件较难购买，所以另选方案。方案一：VS1838由于在实验过程中发现，此接受管为脉冲型，在持续收到红外线的情况下，只产生一个脉冲，会变化两次，不满足使继电器及电磁阀持续打开的要求。方案二：CX20106ACX20106A(国内同类产品型号为I)Zolo6A)是1本索尼公司生产的在红外遥控系统中作接收预放用的双极型集成电路。它还可广泛用于视频系统、家用电器遥控电路以及通信系统等。这种IC性能优越,封装形式及体积与许多遥控信号接收器IC相同或相似,故可用来代换多种型号的遥控信号接收集成电路。本文拟对CXZO106A集成块作一简要介绍,然后另文介绍用其代换其它IC的方法。 CXZOlo6A的内电路方框图及信号流向如图1所示,其典型应用电路图如图2所示。CXZolo6A可用来完成遥控信前里放大器限幅放大器鼻烹带通诊波器 B。P。F检波器和比较器积分器施密特比较器八丰牛止了5V蕊井几瓜至指令信号时,典型功耗仅gmw);(2)带通滤波器BPF集成在IC内部(频率范围为3okH:一6okHz),滤波特性可由IC脚与电源间所接电阻的阻值来决定,避免了调整L的麻烦。芯片内部结构及功能框图CX20106A应用电路图在实验中接入后发现，此芯片工作时，输出不稳定，故舍弃。方案三：红外管基本接收电路此方案采用直接将红外接受管的信号放大并输出驱动继电器，在试验中获得成功。由于前两个方案都存在些许问题，方案三简单又满足需要，故选方案三。2.4 自来水开关电路方案：接受电路控制继电器的开关，进而控制电磁阀的开关来控制水龙头的开关。第3章 单元电路设计、参数计算及器件选择3.1 红外线发射电路红外线发射器是由LM555电路组成的多谐振荡器，其震荡频率由R1、R2、C1决定，我们可以通过调节R1、R2、C1的大小来调节出所需频率。由多谐振荡器产生的脉冲信号由3脚输出，通过红外线发射管SE303向外发射红外线，从而产生红外线信号。 多谐振荡器通过改变R和C的参数即可改变震荡频率。Ttw1+tw2, tw1=0.7(R1+R2)C, tw2=0.7R2CR1选1K，R2用9K ，C1选择2nF，带入公式则的频率为38KHZ左右。理论与实践总有差距，为了使频率能达到想要的38KHZ，R2选择20K滑动变阻器。仿真电路图及仿真波形3.3 红外线接收电路红外线放大器由红外线接收器PH302和晶体管VT1、VT2组成的电压放大器。红外线接收器将接收到的信号通过C3耦合到放大电路的第一级，VT1与R7组成电压负反馈放大电器，由VT1放大后的信号通过C4耦合到VT2作为进一步放大。3.4 自来水开关电路第4章 全局电路图及工作原理4.1 全局电路图原理图：4.2 工作原理简述本方案采取555多谐振荡器产生38KHZ的方波来经过放大电路驱动红外发射管发射红外。接收部分采用两个三极管来对红外接受管接收到的信号进行放大，然后驱动继电器来控制电磁阀，进而控制电磁阀的开关。第5章 组装与调试5.1 使用仪器腐蚀液钻孔机电烙铁万用表示波器电源5.2 调试方法及技巧按原理图所示的电路结构及元器件实际尺寸，设计合适的通用电路板，并插接元器件。本次设计的电路看似简单，但实际上涉及到的内容非常多，既是一次挑战又是一次难得的学习机会。电路元器件很少，所以很快就把电路插接完毕。安装与调试：最重要的是调试工作了，这也是设计中最具有挑战是学习价值的东西，在我们这个设计中，我们早就做好的电路分析和线路的初步设计与连接，到在调试方面我们整整花了近一个星期还没有解决问题，调试阶段要学会分析线路和元件的参数计算。我们这个设计采用了反射式红外传感器，发射接收是一体，由于元件各个参数存在的一定的差异性和严密的要求使得计算参数也受到了很大的困难，我们花费了很多时间在这个方面上。这些细节往往还要牵涉带很多很小的细节，解决这些问题是需要一定的耐心和技巧的。在认真检查完电路，适当调整，接通电源后，电路就可以正常工作了，用万用表测量输出电流和电压是否在理论值范围之内，使输出电源电压符合要求。注：装接电路时，三极管的各个引脚要接线正确，以免带来不必要的麻烦。5.4故障及解决方法刚焊接好板子时，发现发射电路的不起作用。经过一系列的检测发现是发射上拉电阻太大然后经过调整可以发射了。接受电路在调试过程中发现了问题，却一直找不到解决的办法，所以导致最后板子没能实现所需的功能。第6章 方案总结本方案既简单又能实现功能，但是可能是板子布线问题导致了本次设计最终没能成功。心得体会 通过本次毕业设计，使我感受到过程是艰辛同时又充满乐趣的。时至今日，几个礼拜的毕业设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地；因此选题时一定要考虑好了。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。 第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。 编写的时候最好是编写一个小模块就进行调试，这样可以避免设计的最后出现太多的错误而乱成一团糟。一步步地做下去之后，你会发现要做出来并不难，只不过每每做一会儿会发现一处错误要修改，就这样在不断的修改调试，再修改再调试。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师吴老师对我悉心的指导，感谢吴老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能