电子设计仿真与虚拟实验课程设计
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成都理工大学
电子设计仿真与虚拟实验
课程设计
题目名称:红外自动洗手器的设计
学院名称:信息技术与科技学院
所属专业:信息工程
学生姓名:**
学号:2012130102**
班级:信息工程2班
是否选课:已选课(但名单上没名字)
邮箱:*********@
日期:2014-4-20
一、设计的题目及其要求
(1)设计题目
红外自动洗手器的设计
(2)课程设计的目标、基本要求及其功能:
1、设计一个用于控制水龙头自动出水的装置;
2、当有人洗手时,装置能自动出水,若手稍微偏离水龙头时(偏离时间2S以内),
水龙头也能自动出水;
3、工作电源为交流220V;
4、灵敏度可调;
二、设计方案
根据设计要求,其可分为四部分:第一部分:电源,电源有变压器,桥式整流器,稳压器,滤波电容组成;第二部分:红外发射与接收电路;第三部分:由LM567组成的锁相环音频译码器;第四部分:单稳态延时NE555。
系统总框图:
三、各功能模块设计
1、电源辅助材料的设计
1)工作原理图
2)功能描述及工作原理
220V 交流电路经变压器T 降压,变为10V 交流电,再由D1-D4桥式整流,电解电容C1滤波,三端稳压集成电路7805稳压,得到5V 直流电供给控制电路工作,LED1为电源指示灯。其波形图如下:
3)集成电路的封装
二极管的封装: DIODE0.3A 电解电容的封装:RB.2/.4 电容的封装:CAP0.2A 电阻的封装:AXIAL0.3 7805的封装:78XX LED 的封装:LED
2、红外发射与接收电路的设计 1)工作原理图
2)功能描述
(1)、LM358内部结构及特性
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 特性(Features): 内部频率补偿
直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz)
电源电压范围宽:单电源(3—30V);双电源(±1.5一±15V)
红外发射电路
低功耗电流,适合于电池供电 低输入偏流
低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽,包括接地 差模输入电压范围宽,等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)
(2)、LM358的内部结构及引角功能如图所示
3)工作原理
红外线发射电路,由三极管VT1、红外线发射管LDE2及电位器RW1及R2组成,锁相电路LM567的振荡信号经电阻R2耦合到三极管VT1放大,推动红外线控射管发出方波信号。
红外线接收电路由集成电路LM358、红外线接受管LED 以及其外围元件组成,红外线接收管把接收到的红外线信号转变为本身阻值的变化。引起在电阻10K 上分压的变化经电阻10K 和电容0.01uf 耦合到放大器进行放大,为降低电源交流波纹的影响,接收电路中加入一级R 、C 滤波电路。
4)集成电路的封装
LM358芯片的封装:DIP8 电容的封装:CAP0.2A LED 的封装:
LED
电阻的封装:AXIAL0.3
NPN三极管的封装:9013B
电解电容的封装:RB.1/.2
电位器的封装:VR
3、由LM567组成的锁相环音频译码器的设计
1)工作原理图
2)功能描述
(1)、LM567的结构
1脚输出滤波,2脚环路滤波(②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:电容值越大,环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。 )
③脚是输入端,要求输入信号≥25mV;
4脚接Vcc, 7脚接地;
⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2,f2≈1/1.1RC;
⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。
LM567的工作电压为4.75~9V,工作频率从直流到500kHz,静态工作电流约8mA。
(2)、LM567的原理与应用
①、逻辑输出具有高达 100mA 的吸收电流;
②、、锁定带宽范围从0%
③、到14%中心频率; ④、噪声抑制能力强;
⑤、抗假信号干扰能力强;
⑥、中心频率稳定度高;
⑦、中心频率从0.01Hz 到500KHz 可调。
(3)、LM567的内部结构及引脚
3)工作原理
(1)、电路工作时,输入信号与压控振荡器VCO 的振荡信号在鉴相器Q(双平衡模拟乘法器)中鉴相,相差信号经环路低通滤波后,形成与相差成一定比例的电压信号,用于控制VCO 输入频率跟踪输入信号的相位变化,若输入信号频率落在锁相环路的捕捉范围内,则环路锁定,VCO 的频率与输入信号的频率一致。 (2)、鉴相器I(双平衡模拟乘法器)与鉴相器Q工作方式略有不同,它是利用压控振荡器的输出信号经90度移相后与输入信号鉴相,因而鉴相器I的输出电压达到输出范围的最大值,经运放后反相输出,其输出是集电极开路方式,采用该方式方便输出信号与TTL 或CMOS 电路匹配,且可直接驱动继电器等小功率负载。 (3)、中心频率为f=1/1.1RC ;捕捉的带宽为BW=1070sqrt(Vin/fC2 ) 其中25mV 4)集成电路的封装 LM567芯片的封装:DIP8 电阻的封装:AXIAL0.3 电解电容的封装:RB.1/.2 电位器的封装:VR 电容的封装:CAP0.2A 4、延时电路NE555的设计 输出滤波环路滤波信号输入Vcc GND 输出 定时电容 定时电阻