红外线自动干手器毕业设计论文.docx

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红外线自动干手器毕业设计论文

红外线自动干手器毕业设计论文

编号

****信息职业技术学院

毕业论文

题目

红外线自动干手器电路设计

学生姓名

******

学号

*******

院系

电子工程学院

专业

应用电子技术

班级

*****

指导教师

******

顾问教师

二〇一四年六月

摘要

随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，相应着交叉感染的疾病也在不断地发生，以往人们洗完手进行干手都是利用毛巾擦干手上的水分，这样就造成了交叉感染的后果。

这就引起了我们对人们日常生活中对洗完手，要进行干手的细节的关注。

所以人们设计了干手器。

本设计主要是采用了反射式红外传感器，利用了红外线实现对干手器开关的自动控制，红外线自动干手器的控制由红外发射（SE303）、红外接收（PH302）与电压放大（LM741）、音频译码（LM567）、延时电路（555单稳态电路）、驱动电路（继电器）几部分组成。

本设计符合要求，能实现利用红外线来控制干手器进行工作。

以至于满足人们日常生活中避免交叉感染的要求。

关键词：

红外线LM567译码电路555电路继电器

Abstract

Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,people'slivingstandardcontinuestoimprove,thecorrespondingcrossinfectiondiseasesareconstantlytakingplace,peopleusedtowashyourhandsaredryhandsarehandusetoweldrywater,thuscausingcrossinfectionoftheconsequences.Thisleadsustothedailylifeofthepeopleofhandwashingtodryhands,attentiontodetail.Sopeopledesignedhanddryer.Thisdesignismainlyareflectiontypeinfraredsensor,theinfraredraytorealizetheautomaticcontrolofhandswitch,infraredautomaticcontroldeviceofhandbytheinfraredemission（SE303）,infrared（PH302）andvoltageamplification（LM741）,audiodecoding（LM567）,timedelayanddrivingcircuit（relay）partscomposition.Thedesignmeetstherequirements,canrealizetheinfraredcontroldevicefordryinghandstowork.Thatmeettoavoidcrossinfectioninthepeopledailyliferequirements.

keywords:

InfraredLM567decodingcircuit555ciruitmagticvalve

第一章绪论

1.1课题研究背景

随着电子技术的发展，当前电子产品的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。

在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

干手器是一种卫浴间用烘干双手或者吹干双手的洁具电器，分为感应式自动干手器和手动干手器。

它主要运用于宾馆、餐馆、科研机构、医院、公共娱乐场和每个家庭的卫生间等。

当洗手后，将双手伸在自动干手器的出风口下，自动干手器会自动送风，迅速使您的双手去湿变干，而当您把手一离开自动干手器送风口时它又自动停风关机。

可达到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病交叉感染的要求。

本课题设计的是一种以红外线自动控制的干手器。

采用了反射式红外线传感器，这种传感器的发射与接收是合理化的。

当人或事物靠近时，自动产生控制信号使继电器动作得电吸合从而自动吹风。

它安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定。

发出的二极管光为不可见光，当发出光被某一信号调制后，只有专门的解调电路才能收到。

它可在强光下工作，给人们的生活带来了极大的方便，已成为人们日常生活中必不可少的必需品。

因此，研究红外线自动控制的原理及其应用，有着非常重要的意义。

本设计满足了人们在日常生活中自动化的需求，又提高了科学性。

以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求，大大提高了产品的市场竞争力。

1.2主要研究内容

本论文设计一种以红外线自动控制的干手器。

采用了反射式红外线传感器，这种传感器的发射与接收是合理化的。

当人或事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使继电器得电吸合吹风的功能。

当人手离开后，红外光又照射到接收头上，吹风机的继电器自动关闭。

在设计过程方面，从总体方案、单元电路、元器件选择和设计到装配、调试、试验、检测、应用以及注意事项等同样进行了细致的介绍。

第二章方案设计

2.1功能及技术指标

功能：

自动控制当人的手接近干手器时，干手器自动打开，当手远离时，干手器自动关闭。

技术指标：

干手器在人吹风时延时时间为13秒。

2.2方案设计的组成框图

根据设计的要求和技术指标，能实现红外控制干手器的方案比较多，但考虑到经济等一些方面，方案便确定下来了。

如图2-1所示：

图2-1方案框图

（1）每个部分的功能细化：

1）红外发射：

由振荡器产生一个40kHz的高频信号，使红外发射管发光，将电信号转化成光信号。

2）红外接收：

接受红外发射管发射的红外光信号，然后将其转化成电信号。

3）电压放大：

将红外接收转化成的微弱电信号放大，使其变成高电压。

4）音频译码：

音频译码器采用LM567锁相环电路，锁相环内侧包含一个电流控制振荡器（CC0）、一个鉴相器和一个反馈滤波器。

此音频译器块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在此集成块的输入端加上所选定的音频时，即可产生一个接地方波。

当输入信号于通带内时提供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。

5）延时与驱动：

接受到音频译码后的电压，利用555单稳态电路延时使继电器吸合，继而是干手器打开工作。

（2）根据框图，显然需要红外发射，红外接收，电压放大，音频译码，延时驱动等电路组成。

其中的每一个功能部件又都有多种选择的余地，当我们对每一个功能部件进行分析、比较、选择和确定后，总体方案便确定下来了。

这里列举出各功能可能用到的一些部件：

1）多谐振荡器：

74LS04，555电路。

2）红外发射与接收：

SE303，PH302二极管。

3）电压放大：

LM741，LM358，LM359等。

4）音频译码：

LM567。

5）延时电路：

555单稳态。

6）驱动电路：

固体继电器，电磁继电器。

7）电源：

变压器，交流电压，稳压。

经分析与研究，我们决定使用555多谐振荡器，SE303，PH302二极管组成红外发射与接收，电压放大用LM741，音频译码用LM567，延时驱动电路用555单稳态电路与继电器，电源由变压器与交流电组成。

第三章原理设计

3.1红外线发射电路的设计

红外线发射电路是由555多谐振荡电路是产生一个40kHz的高频信号，使红外发射管（SE303）发光，将电信号转化成光信号。

555电路组成的多谐振荡器产生40kHz的信号驱动红外发射管（SE303）发光。

如图3-1所示：

图3-1红外线发射电路

（1）红外线发射电路的设计原理

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频率为40kHz的红外线。

2）红外线发射电路的组成：

由555多谐振荡电路，SE303红外发光二极管，电阻器R2，R3，R4，电容器C3，C4组成的电路。

接通电源9V，由U1（NE555）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。

3）产生频率为40kHz的多谐振荡器的参数计算，包括R2,R4,C3的设计。

根据方案设计要求，设计出如图3-1所示，频率为40kHz的多谐振荡器。

振荡周期计算公式：

T≈0.7（R2+2R4）C。

所以要产生产生频率为40kHz的多谐振荡器，即周期为0.025ms,则取R2=9.1k，R4=13k，C3=1000p，所以T≈0.7（9.1k+2*13k）*1000p≈0.025ms，f=1/T=40kHz。

4）红外线发射电路分析

图3-1是电路为红外线发射电路，主要组成部分就是555构成的多谐振荡器和红外线发射管SE303。

SE303发射的红外线在可见光范畴之外，故用PH302感应接受红外线。

而555作为多谐振荡器发射固定频率的方波脉冲信号，激发SE303产生频率为40kHz的红外线。

电流从R2、R4进入，给C3充电，2脚、6脚电压升高，当6脚电压超过2/3VCC（6V）时，555复位，输出端3脚输出电压为低电平。

之后C2通过R2对7脚放电，当2脚电压低于1/3VCC（3V）时，输出端3脚输出高电平，SE303向外发射红外线。

电源又通过R2、R4给C3充电，当2脚电压大于6V时，触发器再次翻转。

如此3号脚输出特定频率的脉冲方波信号。

从555输出端的电流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。

故连上R3来限流，保护红外线发光二极管。

（2）555电路的介绍

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5k电阻，故取名555电路。

1）555电路的工作原理

555电路的内部电路原理图，如图3-2（a）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的反相器、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。

A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。

555芯片的引脚图。

如图3-2（b）所示。

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RD＝0，555输出低电平。

平时RD端开路或接VCC。

图3-2555定时器内部原理图及引脚排列

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，通常接一0.01µF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7脚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。

2）555构成多谐振荡器

图3-3（a