红外线自动控制水龙头课程设计

数字电子技术课程设计说明书

目录

1综述--------------------------------------------------------------------------

2原理框图--------------------------------------------------------------------

3工作原理功能――――――――――――――――――――――――

4主要元器件工作原理―――――――――――――――――――――

5主要环节，输出信号的分析及波形图------------------------------------------

6元器件清单----------------------------------------------------------------------------

7总结与体会-----------------------------------------------------------------------------

综述

随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。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。水资源是不可缺少的，没有水不管人或事物都不能存活。节约用水是一种美德。普通水龙头当然也是一种选择，但是如果人们有急事却忘了关水会使水一直流，从而会浪费很多水。要是在干旱的地区水就犹如他们的生命。所以本设计一种可以不会浪费水，专门为那些容易忘记关水的人使用。本论文设计一种以红外自动控制水龙头。

红外线自动水龙头是根据红外线反射的原理，当手放在水龙头的感应区域内，红外线发射管发出的红外光经过人体的手反射到红外接收管，将处理后的信号发送到脉冲电磁阀来控制出水系统。当手离开水龙头的感应区域内，红外光就没有反射，电磁阀自动关闭，水也就自动关闭，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。可在强光下工作，给人们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、车站、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，研究红外自动水龙头及扩大其应用，有着非常现实的意义。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。

原理框图

工作原理

红外线发射器是由NE555电路组成的多谐振荡器，其振荡频率由R1, R2,Cl决定，约为1.4kHz。由多谐振荡器产生的脉冲信号由3脚输出，通过红外线发射管SE303（VL）向外发射。

红外线接收放大器由红外线接收器PH302（VDL)和由晶体管VT1, VT2组成的电压放大器组成。VTl与R7组成电压负反馈式放大器，由VT1放大后的信号通过C4祸合到VT2作进一步放大，输出后通过C5加至IC2的输人端3脚。

IC2作为电磁阀门的控制电路，它是由LM567音频译码器组成的。在这里用作选频电路，将电压放大器输出的信号脉冲进行选频，以排除信号中的干扰脉冲，防止电路被误触发。IC2的选频频率由RP将其调节至发射频率1.4kHz，当由VT2输出的脉冲频率与IC2的选频频率一致时，其输出端8输出低电平。

ＶＴ3组成继电器驱动电路，平时由于红外线接收器一直处于未被照射状态，IC2的8

脚输出高电平，V玲处于截止状态，继电器处于释放状态，水阀门的电磁阀不通电，处于关

闭状态。当有人手伸至红外线控制器下方时，由于人手的反射，使PH302接收到红外发射

管发出的红外线信号，经过VTI I VT2放大，IC2的选频，它的8脚输出低电平。这一低电

平通过R10加至VT3的基极使其导通，继电器K通电吸合，将电磁阀的电源接通，水阀门

被打开。

振荡频率fo 的计算

由于红外光脉冲调制发射器是以时基电路555 为核心组成的，它与R1 、2 、 1 、

R D C 2 等组成一个无稳态多谐振荡器，其振荡频率为：fo = 1.44 /(R1 + R 2 )C1 fo = 1.44

/(1.4ΚΗ Ζ (100 + 1) × 10 3 × 0.01 × 10 -3 )由图中各元件的参数值计算得可近似的看成此电

路的振荡频率为1.4KHZ。说明：其中为使红外发光二极管发出很窄的红外光束，一般

占空比约为25%。T1 R1 + R1 R1 + R1 100 + 1 = 知：q = (R1+R2)/(R1+2R2)× 100% =

99.02% ,此时将由由公式q = T R1 + 2R 2 R1 + 2R 2 100 + 2 × 1即调节D1 来调节其占空

比。

主要元器件工作原理

一NE５５５多谐振荡器

555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。

555定时器工作时过程分析如下：

5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。