红外自动洗手器设计论文

成都信息工程学院电子系统设计报告课程名称红外自动洗手控制器系部控制工程学院报告成绩评阅教师日期红外自动洗手设计报告设计要求设计并制作一个红外线自动水龙头控制器，要求采用反射式红外检测方式对人手等目标进行检测，检测到后即自动打开水龙头电磁阀（本实验中用一个LED灯模拟电磁阀）。（1）人手拿开后需要延迟5秒才断开。（2）可靠作用距离大于10CM。（3）尽量采用低功耗设计，降低待机时的电流消耗和增加作用距离。一方案选择及电路的工作原理方案一采用直流驱动，用NE555芯片作为方波发生电路来驱动红外发射管，后级由接收管接收信号，再经一个358运放反向放大后，通过一个NE555芯片构成的单稳态触发器延迟方案二采用直流驱动，使用LM324，第一级放大，然后充电，最后使用比较窗口，设置门限，对外输出；二单元电路设计计算与元器件的选择1发射级要产生占空比可调节，须NE555接单电源接通电源瞬间，电容C上的电压VC0，VO为高电平，放电管T截止。接通电源后，VCC经R1R2向C充电，UC随之上升，这时电路进入暂稳态。随着电容C的充电，VC电位不断上升，当上升到VC2/3VCC时，比较器C1输出低电平，使与非门G1输出高电平，则电路输出V0跃变为低电，同时放电管T导通，C经R1和T放电，VC随之下降，电路进交流红外发射接收放大充电延时门限比较方波发生接收放大高通滤波充电延时入另一暂稳态。在此期间，随着C的放电，VC电位将逐步下降，当VC下降到2/3VCC时，电路输出状态又发生变化。电容C如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲，通过改变R和C的参数即可改变振荡频率。用该芯片产生的方波的频率计算如下试F1/（07（R12R2）C6）；占空比为QR1/R1R2；最后通过一个NPN型三极管放大产生的信号通过红外发射管发射2接收级为了提高发射的有效距离，须使得R11越大越好，因为R3会随着接收信号的增强而变小，而最开始时其值趋于无穷；使用C5和R71一起形成了一个无源高通滤波器。计算试为F1/2PIRC3放大采用反向输入放大AUR5/R8在仅需放大交流信号时，若用运算放大器，为了减少一个电源，运算放大器常常采用单电源供电。其方法是以电阻分压方式，即R8R12分压将相同相端偏置在VCC/2。如图所示即为单电源供电的反相比例放大电路。4延时3单稳态触发器图所示为单稳态触发器的电路和波形图。单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度（TW）将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后，可输出脉宽一致的脉冲信号。另外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的定时值。单稳态触发器采用电阻、电容组成RC定时电路，用于调节输出信号的脉冲宽度TW。在图555定时器的工作原理如下稳态（触发前）VI为高电平时，VTR1，输出VO为低电平，放电管T导通，定时电容器C上的电压（6、7脚电压）VCVTH0，555定时器工作在“保持”态。触发在VI端输入低电平信号，555定时器的端为低电平，电路被“低触发”，Q端输出高电平信号，同时，放电管T截止，定时电容器C经（RRW）充电，VC逐渐升高。电路进入暂稳态。在暂稳态中，如果VI恢复为高电平（VTR1），但VC充电尚未达到VCC时（VTH0），555定时器工作在保持状态，VO为高电平，T截止，电容器继续充电。恢复稳态经过一定时间后，电容器充电至VC略大于VCC，因VTHVCC使555定时器“高触发”，VO跳转为低电平，放电管T导通，电容器经T放电，VC迅速降为0V，这时，VTR1，VTH0，555定时器恢复“保持”态。高电平脉冲的脉宽TW当VO输出高电平时，放电管T截止，电容器开始充电，在电容器上的电压VCC这段时间，VO一直是高电平。因此，脉冲宽度即是由电容器C开始充电至VCVCC的这段暂稳态时间。脉冲宽度计算公式TW11RRWC，可延迟050S不等；5元器件选择电源选用5V的直流电压不同阻值的电阻电位器电容三极管红外对管（5MM）NE555LM358发光二极管模拟水龙头三设计的具体实现1系统概述A占空比可调节方波接收滤波放大延时充电亮灯B先采用振荡电路产生占空比可调节方波，C当接收管未接收到任何信息时，电阻趋于无穷大，当接收信号时，电阻瞬时变小；可利用这种变化将信号采入放大器中；D调节延时时间；2电路的安装与调试A遇到的问题延时不稳定精度不够高B原因分析由于选用的充电电阻过小，延时时间过短；在室内还是室外，白天还是黑夜，都会有杂波信号；C解决方案给接收管带上深颜色的套，是产生的方波频率足够大（10K以上较好）；D仪器设备及其他电源，示波器，万用表E图表方波信号最后一级，有手接触时，输出高电平，否则低电平四心得体会及建议余曹华通过这次的电子设计课程，让我学到了怎么样将理论课中学到的东西在实际应用中做出来，同时也学会了一些课本总没有的东西，比如方波的发生电路、反向比例放大电路、不同的延时电路等，认识并会运用NE555搭建一些简单的单元电路。在接红外发射管前一定要计算好流过它的最大电流，避免烧坏发射管，注意各个元器件的过压过流保护。一个完整的模拟电路要考虑电路再不同工作环境下的可能出现的问题。不工作或者工作效果不明显时要学会检查电路，一般从发生电路开始分级检查，分模块的检查。学会利用万用表和示波器来检查电路。焊接电路完成后注意检查是否有未焊接到位和焊盘脱落的情况。在焊接元器件的时候一定要仔细计算各电路元件的数值，以免出现电路不工作的时候再重新焊，最后若电路出现异常工作，不工作，芯片过热的问题的时候，一定要根据原理图一步一步的检查问题。倪川福在该设计中注意计算方波的产生频率是否能够满足要求，远大于干扰的波的的频率，在电路的各个模块中间要接上必要的电容来滤去直流信号的干扰，在反向比例运放的时候注意电路是否有VCC/2的分压。并且要使流过红外发生管的电流不能超过30MA。延时电路的时候，注意延时时间的计算，以免出现延时时间过长或者过短的情况。计算滤波的时候注意有用波的频率。焊接电路的时候要细心，有些线比较细，焊盘比较小的地方尤其是要细心的去做，所以在绘制PCB的时候应该尽量的将线宽调节的的一些，在焊接瓷片电容的时候注意电容的正负极，以免引起爆炸。做PCB图的时候，大概按照原理图结构布局会为后面省去很多麻烦，更会使得电路板看起来美观整洁，尽量使各个元器件挨近一些节约成本。五附录元器件明细表（主要用于列出本次课程设计中所用的全部元器件），附图要求用