红外自动洗手器设计论

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1、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：控制工程学院专业班级：自动化2011级1班学生姓名：倪川福余曹华学号：20110730082011073037指导教师：蒋守光王建波杨笔锋完成时间：2013年4月25日报告成绩：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

2、.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波发生充电延时方案二：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；充电延时高通滤波接收放大门限比较交流红外发射接收放大二.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Vc=0，Vo为高电平，放电管T截止。接通电源后，Vcc经R1.R2向C充电，Uc随之上升，这时电路进入暂

3、稳态。随着电容C的充电，Vc电位不断上升，当上升到Vc>=2/3Vcc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<=1/3Vc时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，使与非门G1输出低电平，则电路输出Vo跳变为高电平，电路又一次自动翻转。这时T截止，电源Vcc又经过R1.R2对电容C充电。当上升到Vc>=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

4、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F=1/（0.7*（r1+2*r2）*C6）；占空比为q=r1/r1+r2；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1.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。截止频率的计算试为f=1/2*pi*R*C1.放大采用反向输入放大：Au=R5/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R8=R12分压将相同相端偏

5、置在Vcc/2。如图所示即为单电源供电的反相比例放大电路。1.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：①      稳态（触发前）：Vi为高电平时，VTR=1，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）VC=VTH=0，555定时器

6、工作在“保持”态。②      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（R+RW）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（VTR=1），但VC充电尚未达到VCC时（VTH=0），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。③      恢复稳态：经过一定时间后，电容器充电至VC略大于VCC，因VTH>VCC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，VTR=1，VTH=0，555

7、定时器恢复“保持”态。④      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