簡易干手器課程設(shè)計(jì)

1、-作者xxxx-日期xxxx簡易干手器課程設(shè)計(jì)【精品文檔】鄭州輕工業(yè)學(xué)院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 簡易自動(dòng)干手器 姓 名： * 專業(yè)班級：建筑電氣12-01班 學(xué) 號： 541201040114 院 （系）：電氣信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 鄭曉婉 完成時(shí)間：2014年2月 24日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目 簡易自動(dòng)干手電路 專業(yè) 建筑電氣與智能化 學(xué)號 541201040114 姓名* 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容1閱讀相關(guān)科技文獻(xiàn)。2學(xué)習(xí)protel軟件的使用。3學(xué)會整理和總結(jié)設(shè)計(jì)文檔報(bào)告。4學(xué)習(xí)如何查找器件手冊及相關(guān)參數(shù)。技術(shù)要求1. 要求電路能夠通過感應(yīng)裝置，在人們需要干手時(shí)，自

2、動(dòng)打開加熱和吹風(fēng)裝置。2. 要求電路在打開加熱和吹風(fēng)裝置一段時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)斷開關(guān)。3. 要求電路能夠調(diào)節(jié)加熱和吹風(fēng)裝置開關(guān)打開的時(shí)間。主要參考資料1何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，浙江大學(xué)出版社，2001年6月2姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐，東南大學(xué)出版社，1999年10月4李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)，高教出版社，2003完 成 期 限： 2014年2月24日 指導(dǎo)教師簽章： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽章： 2014 年 2 月 23日簡易干手器摘 要近些年來，隨著科學(xué)的發(fā)展，酒店、車站、網(wǎng)

3、絡(luò)會所等越來越多的公共場所的洗手間裝有自動(dòng)洗手器和自動(dòng)干手器，給人們帶來了很大的方便。其中，自動(dòng)干手器是采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時(shí)，手對紅外線的反射作用，使紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開，一段時(shí)間后，吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。自動(dòng)干手電路是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時(shí)間延遲電路，自動(dòng)干手器開關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成，合成后形成自動(dòng)干手器。當(dāng)時(shí)間延遲電路輸出低電平時(shí)，繼電器兩端電壓均為低電平，繼電器不工作，開關(guān)斷開，吹風(fēng)機(jī)不吹出熱風(fēng)；當(dāng)輸出高電平，繼電器有電壓驅(qū)動(dòng)，開關(guān)吸合，電磁閥通電，吹風(fēng)機(jī)吹出熱風(fēng)，同時(shí)在繼電器兩端并聯(lián)一個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)保護(hù)。關(guān)鍵詞 紅外線發(fā)射器 紅外線接收放

4、大器 自動(dòng)干手器開關(guān)控制器 時(shí)間延遲電路 電源電路【精品文檔】目 錄1 方案論證 12 工作方案設(shè)計(jì) 2 總體設(shè)計(jì)3 主要單元電路設(shè)計(jì)3 紅外線發(fā)射電路 .32.2.2 紅外接收放大電路 .42.2.3 時(shí)間延遲電路.5 吹風(fēng)機(jī)開關(guān)電路.62.2.5 電源電路.73 芯片簡介 8 NE555 8 CD4069 104 總結(jié)與體會 11參考文獻(xiàn) 12附錄一 元件清單 13附錄二 工作原理圖 151 方案論證自動(dòng)干手器是一種高檔衛(wèi)生潔具，廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場車站、體育場館等公共場所的洗手間。其工作原理只是采用一種紅外線控制的電子開關(guān)，當(dāng)有人手伸過來時(shí)，紅外線開關(guān)將電熱吹風(fēng)機(jī)自動(dòng)打開，人離開時(shí)又

5、自動(dòng)將吹風(fēng)機(jī)關(guān)閉。成品的自動(dòng)干手器將紅外線控制開關(guān)和電熱吹風(fēng)機(jī)制作為一體，根據(jù)這個(gè)基本原理，用一只普通的電熱吹風(fēng)機(jī)，加裝一個(gè)紅外控制開關(guān)，就可組成一個(gè)自動(dòng)千手器，其效果與成品自動(dòng)干手器是一樣的。經(jīng)過查資料得知，以下兩個(gè)方案。方案一：紅外線自動(dòng)干手器電路由紅外線發(fā)射器、紅外線接收放大器和開關(guān)控制器組成。利用555定時(shí)器及多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等元件即可組成紅外線自動(dòng)干手器電路。當(dāng)人們需要干手時(shí)，人們把手靠近干手器時(shí)，由于手對紅外線的反射作用，使555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生一段時(shí)間的高電平定時(shí)。方案二：由單片機(jī)80C2051構(gòu)成的最小系統(tǒng)，加上外圍采用8個(gè)光電耦合管，大大提高了敏感度，由于

6、手對紅外線反射，光電耦合管接收產(chǎn)生一個(gè)高電平，通過單片機(jī)的I/O口如P1讀取其狀態(tài)，若檢測到該口是高電平，通過程序控制另外一個(gè)I/O如P31輸出一個(gè)高電平通過三極管放大驅(qū)動(dòng)繼電器工作，電機(jī)就開始工作，通過單片機(jī)中斷定時(shí)。達(dá)到自動(dòng)控制的目的。比較上述兩種方案，看似第二種方案更簡單，不過其需要硬軟件相結(jié)合，增加的原理上的理解難度，不符合本設(shè)計(jì)要求，而第一種方案簡潔易懂，很好的結(jié)合了本學(xué)期課程任務(wù)，最后我選擇了第一種方案。 2 工作方案設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成框圖簡易自動(dòng)干手器控制電路的總體框圖如圖2-1。它是由紅外線發(fā)射電路，紅外線接收電路，時(shí)間延遲電路，自動(dòng)干手器開關(guān)電路和電源電路五部分構(gòu)成的。

7、加上電機(jī)吹風(fēng)電路，就構(gòu)成了完整的干手器。紅外線發(fā)射電路紅外線接收電路時(shí)間延遲電路自動(dòng)干手器開關(guān)電路電源電路圖2-1 簡易自動(dòng)干手電路的總體框圖紅外線發(fā)射電路的功能的利用紅外線發(fā)光管發(fā)射脈沖，從而實(shí)現(xiàn)電路對人體的感應(yīng)。紅外線接收電路功能的利用光敏元件接收發(fā)射出來的光脈沖，并且將光脈沖信號轉(zhuǎn)化為電信號，同時(shí)對其進(jìn)行放大。時(shí)間延遲電路的功能的利用單穩(wěn)態(tài)電路的特性，實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)干手器開關(guān)打開時(shí)間的控制。自動(dòng)干手器電路的功能的利用電磁閥作為自動(dòng)干手器的開關(guān)，從而可以通過控制電磁閥兩端電壓的高低對干手器進(jìn)行控制。主要單元電路設(shè)計(jì)紅外線發(fā)射電路圖2-2 紅外線發(fā)射電路圖2-2是電路為紅外線發(fā)射電路，主要組成部

8、分就是NE555構(gòu)成的多諧振蕩器和紅外線發(fā)射管SE303。SE303發(fā)射的紅外線在可見光范疇之外，故用圖2-3中的PH302感應(yīng)接受紅外線。而NE555作為多諧振蕩器發(fā)射固定頻率的方波脈沖信號，激發(fā)SE303產(chǎn)生特定頻率的紅外線。電流從R1、R2進(jìn)入，給C2充電，V7、V2電壓升高，當(dāng)V2達(dá)到8V左右時(shí)，NE555復(fù)位，輸出端（引腳3）為低電平。之后C2通過R2放電，V2降低，當(dāng)V2降到4V時(shí)，輸出端輸出高電平，SE303向外發(fā)射紅外線。電源又通過R1、R2給C2充電，當(dāng)V2升到8V時(shí)，觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)。如此3號腳輸出特定頻率的脈沖方波信號。頻率為f=1/T=1/0.7（R1+2R2）C1=1/

9、0.7（20k+2*62k）100F992Hz；占空比：q=R1/(R1+2R2)= 20k/（20k+2*62k）13.9%從NE555輸出端的電流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。故連上R3來限流，保護(hù)紅外線發(fā)光二極管。紅外接收放大電路圖2-3 紅外線接收放大電路圖2-3是紅外線接收放大電路，該電路由三部分組成。第一部分，紅外接受裝置PH302，第二部分是反相放大電路，此處用的是六相反相器CD4069的三個(gè)非門組成放大電路，第三部分是有兩個(gè)反相器構(gòu)成的施密特電路，利用其回差特性，對數(shù)字信號進(jìn)行濾波整流。當(dāng)PH302未接收到光信號時(shí)相當(dāng)于，反向截止，電路從R4過，C3左端高

10、電平，大概是10v。當(dāng)接受到光信號時(shí)，PH302處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于短路，C3左端相當(dāng)于直接接地，為低電平。經(jīng)過C3、R5、D1、D2、D3、R6，反相放大后輸出低電平為1V。在經(jīng)過施密特整形濾波，整個(gè)發(fā)射電路輸出低電平。（即人伸進(jìn)手時(shí)輸出低電平）。 時(shí)間延遲電路圖2-4時(shí)間延遲電路圖2-4是為時(shí)間延遲電路，其中C4、R9組成微分電路，將施密特觸發(fā)器輸出的方波形成觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)對NE555的可靠觸發(fā)。后面是NE555芯片組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，R6為上拉電阻，2號腳為輸入端，當(dāng)2號腳輸入為低電平時(shí)（低于12*1/3=4v），經(jīng)過555輸出端（引腳3）為一個(gè)高電平，555進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。因?yàn)閠w(Max

11、)=1.1*R10*C5=51.7s,所以吹風(fēng)時(shí)間能實(shí)現(xiàn)051s內(nèi)的定時(shí)。之后電源通過上拉電阻R6充電，使2號腳的電平升高超過12*1/3=4v，電源通過R7充電使6號腳變成超過8V，此時(shí)，NE555發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出低電平。 吹風(fēng)機(jī)開關(guān)電路圖2-5吹風(fēng)機(jī)開關(guān)電路圖2-5是吹風(fēng)機(jī)開關(guān)電路，電動(dòng)機(jī)直接接在220V交流電上，不能直接用數(shù)字電路中的微電來控制，所以要用繼電器來控制。電磁繼電器一般需要大電流，Ne555輸出為高電平，繼電器工作，開關(guān)K1閉合，電動(dòng)機(jī)工作，VD5起到保護(hù)作用，當(dāng)Ne555輸出低電平時(shí)，繼電器兩端均為低電平，開關(guān)K1處于斷開狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)不工作。 電源電路圖2-6 電源電路圖2-

12、6 是電源電路，電路直接從220V電網(wǎng)供電，通過T變壓器電路，出來12V左右的交流電壓，經(jīng)過二極管橋式整流電路，輸出12v的直流電流，然后在經(jīng)過C7、C8完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成電路來實(shí)現(xiàn)。它們共同構(gòu)成電源電路，為整個(gè)電路提供12v的直流電壓。3 芯片簡介 NE555 概述：NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號不同，而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率的脈沖信號。 特點(diǎn)： 1.只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由

13、幾微秒至幾小時(shí)之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 NE555引腳分布說明： 定時(shí)器功能表TH OUT 放電管T× × 0 0 導(dǎo)通 V CC V CC 1 0 導(dǎo)通 V CC V CC 1 保持 保持 V CC V CC 1 1 截止 圖3-1 NE555內(nèi)部電路、引腳圖和功能表Pin 1 -地線(或共同接地) ，通常被連接到電路共同接地。 Pin 2 -這個(gè)腳位是觸

14、發(fā)NE555使其啟動(dòng)它的時(shí)間周期。觸發(fā)信號上緣電壓須大于2/3 VCC，下緣須低于1/3 VCC 。 Pin 3 -當(dāng)時(shí)間周期開始時(shí)，555的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結(jié)束輸出回到O伏左右的低電位。于高電位時(shí)的最大輸出電流大約200 mA 。 Pin 4 -一個(gè)低邏輯電位送至這個(gè)腳位時(shí)會重置定時(shí)器和使輸出回到一個(gè)低電位，即復(fù)位端。它通常被接到正電源或忽略不用。 Pin 5 -這個(gè)接腳準(zhǔn)許由外部電壓改變觸發(fā)和閘限電壓。當(dāng)定時(shí)器經(jīng)營在穩(wěn)定或振蕩的運(yùn)作方式下,這輸入能用來改變或調(diào)整輸出頻率。 Pin 6 - 重置鎖定并使輸出呈低態(tài)。當(dāng)這個(gè)接腳的電壓從1/3 VCC電壓以下移至

15、2/3 VCC以上時(shí)啟動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。 Pin 7 -這個(gè)接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當(dāng)輸出為ON時(shí)為LOW，對地為低阻抗，當(dāng)輸出為OFF時(shí)為HIGH，對地為高阻抗。 Pin 8(V +)-這是555個(gè)計(jì)時(shí)器IC的正電源電壓端。供應(yīng)電壓的范圍是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。參數(shù)功能特性： 供應(yīng)電壓4.5-16 V輸出電流225mA (max) 上升/下降時(shí)間100 ns 六反向放大器CD4069圖3-2 CD4069管腳圖CD4069由六個(gè)COS/MOS反相器電路組成，管腳圖，如圖3-2所示。此器件主要用作通用反相器、即用于不需要中功率TTL驅(qū)動(dòng)和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中

16、。15V ，有高抗干擾性，0.45V時(shí)，最大輸出電流為230mA4 總結(jié)與體會總結(jié)自動(dòng)干手器電路是由紅外線發(fā)射電路、紅外接收電路、時(shí)間延遲電路、觸發(fā)和繼電器控制吹風(fēng)機(jī)電路等組成。該產(chǎn)品可用于醫(yī)院、食堂、公廁等公共場合，當(dāng)有人洗手時(shí)，該電路會自動(dòng)開啟并關(guān)斷，使用安全可靠、清潔衛(wèi)生。自動(dòng)干手器主要的組成部分就是555定時(shí)器電路。根據(jù)555強(qiáng)大的功能可以制造出多種產(chǎn)品，干手器只是其中的一種。在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)之中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了555定時(shí)器，但是只是限于理論知識，沒有把它應(yīng)用到實(shí)際之中，通過這次對自動(dòng)干手器的讓我對555定時(shí)器又有了更新的認(rèn)識，同時(shí)我也對紅外線有了新的了解，知道了紅外線遙控的大體內(nèi)容和

17、原理。體會通過這次的課程設(shè)計(jì)，我對直流穩(wěn)壓電源有了更深刻的認(rèn)識，尤其是對電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認(rèn)識，當(dāng)然在設(shè)計(jì)的過程中，我們也遇到了很多困難，比如說我想給這個(gè)電路加上一個(gè)濕度傳感器，盡管我到圖書館電子閱覽室里查了相關(guān)文獻(xiàn)，在網(wǎng)上也搜了些相關(guān)資料，但因時(shí)間問題，未能實(shí)現(xiàn)對它的改進(jìn)。因?yàn)閯倢W(xué)過電子制圖，所以這次作圖問題不是太多。設(shè)計(jì)的過程是困難的過程，也是我收獲最大的過程，它使我的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，對電路的設(shè)計(jì)、理解能力有了進(jìn)一步的提高?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。參考文獻(xiàn)1、何小艇，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)出版社， 2001年6月2、姚福

18、安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001年10月3、王澄非，電路與數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐 東南大學(xué)出版社，1999年10月4、李銀華，電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京航空航天大學(xué)出版社，2005年6月5、康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社，2003附錄一 元件清單元件符號特性與數(shù)量型號及參數(shù)R1R9、R1120K*1,62K*1,300*1,100K*2,10K*2,1M*1,30K*1,1K*11/4W碳膜電阻器E96系列,誤差（±1%）R101M可變電阻*10RV30YN20S-B1050.41W碳膜電阻誤差（±10%）C1、C2、C4、C60.1uF*4陶瓷電容額定電壓：050V誤差（±10%）C3、C5、C7、C81uF*1,47uF*2,1000uF*1電解電容額定電壓：050V誤差（±10%）SE303紅外發(fā)射二極管*1SE303電流 <20mAPh302紅外接收二極管*1輸出脈沖約為1mVIC2六反相器*1CD4069直流供電電壓-0.5V +18V功耗 500700mW工作溫度范圍 -4085LED發(fā)