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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：测控技术与仪器 102 班 学生姓名：张继勇、文超 学 号：2010071073 2010071070 指导教师：王建波、杨笔锋 完成时间：2012 年 4 月 15 日 报告成绩：评阅教师 日期 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用芯片作为方波发生电路来
2、驱动红外发射管后级由接收管接收信号再经运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发接收放大 交流红外发射 充电 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
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 方案选择及电路的工作原理 方案一：采用交流驱动，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，再经运放反向放大后，通过一个 RC回路延迟，最后 接一单限比较器 万案一：采用交流驱动，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；学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电
4、路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发.单元电路设计计算与元器件的选择 1.发射级 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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
5、动打计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发1-ci-i -1 Hi 3E dt i D3 30mA 要产生占空比可调节，须LM324的电源接双电源，为有效解决此问题，将3号脚并接三只等大电阻，使得3号脚电压为詐CC,等效了双电源;1
6、Vcc i D3 3 R5 P平均=丄 R5 100（欧姆）注意：由于二极管接通时会有 0.2-0.7V的压 差，会影响占空比及产生信号的频率;2.接收级 为了提高发射的有效距离，须使得 R6越大越好,学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采
7、用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发采用正向输入放大:Au=1+更=511 R5 因为RD4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C2和C1相同，滤掉直流;3.放大 4.延时=R*C=50s 可延迟0-50S不等；D5用于减少充电时间;5.门限窗口 调节R11，可使得门限由0-Vcc不等 当12号脚大于门限时，14脚对外输出高电平，否则为低电平；学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月日报告成
8、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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发a.占空比可 调节方波 6.元器件选择 电源选用6V的直
9、流电压；方波产生电路：先在324运放同相端接三个相同的电阻，一个接电源、一个接地、一个接输出；在反相端一个电容接地，一个电阻接输出。同相放大电路：将接收的信号经运放同相放大。延迟电路：用电阻和电容组成一个 RC延迟，并在电阻上并联一个二极管 单线比较电路：在反相端接一参考电位，与同相端的输入电位相比较。主要元器件：二极管，LM324运放，电容，红外对管，电解电容，发光 二极管，电位器，电阻。三.设计的具体实现 1.系统概述 C C C、门限 接收滤波 放大 延时充电 亮灯 L J I 丿 V j I b.先采用振荡电路产生占空比可调节方波，因为红外发射管直流 最大只能 15mA，而采用交流电路
10、时，因为平均功率概念，最大 可达到 30mA；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.调节门限大小，影响精度及延时时间；2.电路的安装与调试 a.遇到的问题 延时不稳定 精度不够咼 b.原因分析 由于选用的充电电阻过大，延时时间过长；学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用芯片作为
11、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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发在室内还是室外，白天还是黑夜，都会有杂波信号；学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离
12、方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发C.解决方案 给接收管带上深颜色的套；d.电路参数测试 输入级50%占空比 门限其他 最大距离 最大电压 最小电压 最大延时 最大距离时延 限 （cm）（V）（V）（s）时时间 1.8（V）50 3.6 1.2 25 7 为 1.9
13、（V）45 3.6 1.2 23 7 2.2 2.0（V）42 3.6 1.2 22 6 2.1（V）40 3.6 1.2 19 5 V 22（V）40 3.6 1.2 17 5 时 2.3（V）40 3.6 1.2 15 5 2.4（V）26 3.6 1.2 13 4 占室比 其他24 L最大 距离3申最大 延迟1.2最大距 犯离延迟时间 I 最大电压 2.6（V5%24 5 3*1 3 12 2 7 4 3.4 2.7（V0%3（）2!0 3.”1 5 12 4 5 4 3.6 2.8（V8%2 z 0 3.6 1 7 12 5 5 4 3.77 2.9（V9%14 3 6 3.6 6 1
14、.2 4 3 3 3.7 3.0（V）%1（）3 15 3.6 6 1.2 2 2 3 3.68 3.1（V）%8 3 10 3*1 5 12 1 2 1 3.6 3.2（V）%5 2 4 3.*5 12 1 1 1 3.59 3.3（V）%5/0 3.*1 2 1.2 闪一下 闪一下3.3 3.4（V）%5 4 3.6 7 12 闪一下 闪一下2.9 3.5（V）4 3.6 1.2 1 闪一下 3.6（V）4 3.6 61/211 闪一下 闪一下 3.7（V）0 3.6 1.2 无 无 3.8（V）0 3.6 1.2 无 无 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月日报告成绩评
15、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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发e.仪器设备及其他 电源，示波器，万用表 f.各类图表 学生
16、姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高
17、发方波信号 接收管未有接受信息时 接收管刚接受信息时，瞬时变化 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意
18、由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发最后一级，有手接触时，输出高电平，否则低电平 四心得体会及建议 文 超：通过这次的电子设计课程，让我学到了很多的在理论课中没有学到 的东西和将很多在理论课中的一些电路图在电路板上得以实现，比如：方波的发 生电路、放大电路、单线比较电路等。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。在电路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，比如先用示波器检查发射管那是否产生了方 波并观察起幅度是否达到要求，若发生级正常，又用示波器检查接受管是否接收 了信号，这样逐级检查。还有在焊接元器件
19、的时候，为了焊接方便可以从元器件 的高矮顺序进行焊接，比如，由于电阻元件最矮，所以可以先焊电阻，这样从低学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使
20、得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发到高顺次焊接。在焊接中也要注意，一些元器件的极性，女口：二极管、红外对管、电解电容等。最后在调试电路板的时候，要知道怎么检查一些焊盘是否脱焊之类 的。张继勇：在方波发生电路中起初要检查运放的同相端、反相端是否等于电源 电压的三分之一，若不等则要检查电路是否正确、或者看运放是否可行。并且要 使流过红外发生管的电流不能超过 30MA在同相放大电路中，在同相端一定要 接一个平衡反相端的一个电阻，称为平衡电阻。延迟电路的二极管一定要正接，若没有二极管电容的放电将瞬间放完从而达不到延迟的目的。最
21、后的单限比较 器,在调节反相门限的时候，要先用万用表测试出电容电压的变化范围来控制最 后LED灯持续发光的时间。这次是第一次认真的做 pcb图，按照原理图结构布局会为后面省去很多麻 烦，在rules中调整规则等等；细心，沉稳就能做好事情；通过此次的课程设计，我学到了很多。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A4纸画出电路原理图并打印。名称参数 型号 数量 大小 LM324 四运放 1 红外对管 1 发光二级管 1对 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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
22、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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发插座 14脚 1 电容 104 2 0.1u 电位器 精密型 2 电阻 若干 电解电容 1 100u 排针 若干 原理图 PCB
23、 图 六.参考文献 参考文献的格式如下:1 I-V CC R 1-1k R ES2 f2-1 k ES2 叫 一 zPIAt 3Al U1 C 1-10 4 MH C AP-A J工2 W5 ftll-UOOk P評 R o o 50血 寸M门日卜;t R7 2 E m H T R&-左 5 D 6 R 1 2-1.5k R ES2 LE D 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的
24、工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发模拟电子技术基础成都信息工程学院电子实验中心 学生姓名张继勇文超学号指导教师王建波杨笔锋完成时间年月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计降低待机时的电流消耗和增加作用距离方案选择及电路的工作原理方案一采用交流驱动用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运放反向放大后通过一个回路延迟最后接一单限比较器万案一采用交流元器件的选择发射级要产生占空比可调节须的电源接双电源为有效解决此问题将号脚并接三只等大电阻使得号脚电压为詐等效了双电源平均丄欧姆注意由于二极管接通时会有的压差会影响占空比及产生信号的频率接收级为了提高发