《基于单片机红外线自动控制水龙头的设计与实现》大学论文文档格式.docx

1、谢永超三、要求1 基本要求（1）用红外线检测，当有人靠近（10CM）水龙头时，自动出水； （2）人远离水龙头时，停在出水； （3）水龙头采用电子阀门控制的水龙头； （4）画出完整的电路原理图并制作实物。2、设计内容与要求 绘制系统组成框图，确定设计方案； 了解电路所需集成芯片的功能，参数和工作原理； 绘制整机电路图； 制作实物并完成软、硬件调试； 提交毕业设计论文。四、设计参考书模拟电子技术、高频电子技术、电子设计自动化技术、数字电路设计方法、电子装置的设计、单片机原理及应用、传感器与检测技术五、设计说明书要求封面：包括设计题目，班级，姓名，指导老师，完成时间目录：根据说明书的内容决定，一般采

2、用23级。设计任务书：包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标（参照教材目录编排）。中文题目、摘要、关键词；英文题目、摘要、关键词。正文：设计方案框图及电路工作原理：包括系统方框图，电气原理图，各单元电路的设计，简述主要部件（包括主要集成电路）的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。这是说明书的主要部分。元件参数表：包括所选用的元器件名称、参数、型号。调试方案：包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号，并对测试数据进行分析。设计心得：包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的问题以及改进意见等。参考文献：包括作者、署名、出版地、出版年等六、设计进程安排第1周：

3、资料准备与借阅，了解课题思路。第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。第4-6周：进行毕业设计，完成说明书初稿。第7周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第8周： 毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求1.毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测

4、试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2毕业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘 要本文介绍的全自动感应水龙头基于红外线反射原理，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

5、。与传统供水设施相比，能够提高水资源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌的传播。系统电路设计简单实用，可以广泛用于商场、学校、办公大楼等人员密集场所。【关键词】传感器；红外线；自动控制 AbstractThe fully-automatic faucet described in this paper is fabricated based on the application of infrared reflectance technology, it is consist of infrared emission circuit, infrared receivin

6、g, amplifier circuit, control circuit, solenoid valve, power supply, etc. When people or things are around, control signal will be generated automatically, then the relay operates, energizing the solenoid valve to pull in and start to supply water; otherwise water will be shut off. It is simple in d

7、esign and easy to use. Comparing with traditional faucets, it is also water-saving. Fully-automatic tap is more convenient and artistic, and it enables the users to wash their hands directly without touching the tap, avoiding the transmission of germs. It can be widely used into people-intensive sit

8、es such as shopping malls, schools and office blocks.【Key words】 sensor, infrared, automatic control第一章 绪论1.1 引言 我们知道21世纪电子技术发展的非常迅猛，尤其是数字系统正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。在数字系统的推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，在生活中也是随处可见。比如手机、电脑、和摄像机等，实在是太多了。电子产品提高我们的生活节奏，提高工作效率，给我们带来了很多娱乐活动，给我们带来了欢笑，也给我们带来了快乐。其不但使用非常的方便，而且测试非常精准。又有较强

9、的抗干扰性和使用寿命。它也可在强光下工作，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，其广泛用于家庭、商场、工厂、学校、餐厅等场所。而且大大地扩展了原先水龙头的功能。因此，研究红外线控制自动水龙头及其应用，有着非常重要的意义。本论文设计为红外线自动控制水龙头。采用的是漫反射红外传感器，这种传感器的发射与接收是一体化的。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放水。本设计满足了人们对物质的需求，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 国内外发展方向及现状红外技术已广泛应用于陆、海、空各军兵种

10、，其中红外成像精确制导是各国红外技术应用的主流方向之一。红外成像制导技术是由美国人从60年代初开始研创。有资料统计，在过去的20年里，世界范围内多次的局部战争和有限军事冲突中，被导弹击中的飞机中有90%是被红外制导导弹击落的, 有85%的地面和海上目标是被有红外制导能力的武器系统所击中。红外制导技术的扩展应用领域相当宽广，大量装备的还有阵地型、机载型、舰载型和星载型制导火控系统和预告警系统。这些地面系统由于基本不受体积、重量、造型和时效性的严格限制，又有人工参与进行维护和参数的现场设置。在欧、美发达国家，非消耗性红外成像制导（指挥、预警和火控）系统的列装率较高，几乎军用（警用）舰船上、飞机上、

11、战车上和重要的地面阵地都装备了大量的红外成像设备，并发挥了相当重要的作用。单兵武器更是一个广大的市场，目前全球军队数量约为2000万人，如果10%的军队按每个士兵配备具红外热像仪，每具红外热像仪按2000美元（目前售价约为1万美元）计算，全球单兵军用红外热像仪市场需求总量即可达40亿美元。根据国际光学学会（SPIE）估计，目前全球军用红外热像仪的实际年需求至少为30 亿美元。 根据美国Maxtech International 发布的红外市场报告， 2006年全球民用红外热像仪的销售额为16.3亿美元，几年来，全球民用红外热像仪市场需求年均增长率已超过了15%，预计2010 年全球民用红外热像

12、仪市场供给将达到28亿美元。全球民用红外热像仪市场的供给和需求趋势由于红外技术具有很高的军用和民用价值，近年来国外主要厂家纷纷在核心器件及系统产品的产业化进程中加大投入和研发的力度。FLIR 公司、L-3 公司、FLUKE 公司、SOFRADIR/ULIS 公司、NEC 公司是民用热像仪领域较强的竞争者。FLIR 公司是民用领域竞争实力最强的红外热像仪公司，2006年，FILR公司取得了宝马汽车公司为其新款7系列轿车配备的红外热像仪订单，并获得了美国政府35万台的出口许可申请，该公司的vo2非制冷红外成像器在国内市场占有很大份额。1.3 背景及意义许多人把地球想象为一个蔚蓝色的星球，其72%的

13、表面积覆盖水。其实，地球上97.5%的水是咸水，只有2.5%是淡水。而在淡水中，将近70%冻结在南极和格陵兰的冰盖中，其余的大部分是土壤中的水分或是深层地下水，难以供人类开采使用。江河、湖泊、水库及浅层地下水等来源的水较易于开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1%，约占地球上全部水的0.007%。全球每年水资源降落在大陆上的降水量约为110万亿立方米，扣除大气蒸发和被植物吸收的水量，世界上江河径流量约为42.7万亿立方米，按1995年的世界人口计算，每人每年可获得的平均水量为7300立方米。由于世界人口不断增加，这一平均数已较1970年下降了37%。 80年代后期全球淡水实际利用的数量大

14、约每年3000亿立方米，占可利用总量的1-3%，但是随着人口的增长及人均收入的增加，人们对水资源的消耗量也以亿合计数增长。我们要加强保护水资源意识，不要让最后一滴水成为我们的眼泪！可见节约用水是多么的重要，本设计在一定的意义上就可以起到节约用水的作用。当然它也为我们的生活带来了更大的方便。第二章 方案论证与设计2.1 传感器根据我的所学以及对从网上查阅的资料，对于红外线传感器主要分为有以下4种方案：方案一、CCD图像传感器。方案二、电容式传感器。方案三、超声波传感器。方案四、光电传感器。2.1.1 方案一CCD图像传感器这种传感器可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输、处

15、理和复现。其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像