课程设计-自动干手电路wei.doc
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第一章系统组成框图及各部分功能第一节系统组成框图简易自动干手电路的总体框图如下图(1)所示。它是由红外线发射电路、红外线接收电、时间延迟电路、吹风机开关电路和电源电路5部分构成的。吹风机开关电路时间延迟电路红外线接收电路红外线发射电路电源电路图(1)系统组成框图第二节各部分电路的功能(一)红外线发射电路:利用红外线发光管发射光脉冲,实现电路对人手的感应。(二)红外线接收电路:利用光敏原件接收发射出来的光脉冲,并把光脉冲信号转化成电信号,同时对转化成的电信号进行放大。(三)时间延迟电路:利用单稳态电路的特性,实现对吹风机吹风时间的控制。(四)吹风机开关电路:利用电磁继电器作为吹风机的开关,这样就可以通过电信号对吹风机进行控制。(五)电源电路:为以上4部分电路供给直流电源。第二章主要单元电路设计第一节红外线发射电路一红外线发射电路图下图(2)为红外线发射电路。该电路的核心器件是红外线发光二极管SE303。红外线发光二极管由GaAs的PN结构成,其发光波段处于可见光波段之外,所以不可以在显示中使用,而只作为光信号传输而用。本电路的感应装置一般要求不可见,所以只能采用红外线发光二极管作为感应装置。图(2)红外线发射电路二利用NE555构成多谐振荡器红外线发光二极管正向电流不能超过其最大额定值,而作为感应装置则要求它要有较大的光输出,一般采用其响应快的特性,通过脉冲信号驱动来增大光输出。因此电路前端需要一个脉冲信号电路,本电路采用的是NE555集成电路构成的多谐振荡器组成,存在两个暂稳态。该红外线发射电路的运行包括两个过程:(一)利用直流电源经电阻R1、R2对电容C1充电的过程;(二)电容C1经电阻R2从NE555集成电路的DIS端的放电过程。通过这两个过程的交替运行,就可以在NE555集成电路的输出端产生脉冲信号。其输出脉冲信号的频率f和占空比q为:f=1/0.7(R1+2R2)C1=1/0.7(220+2*22)100Uf~541Hzq=R1/(R1+2R2)=220/(220+2*22)~83.3%这样输出端Q输出脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲,二极管D1起保护红外线发光二极管的作用。三NE555各引脚功能以及相关参数和内部结构需要注意的是在利用NE555构成多些振荡器时需要注意个引脚的连接。这里列出NE555集成电路图以及各引脚功能和相关参数(一)各引脚功能引脚序号引脚功能引脚符号1接地端GND2触发端TL3输出端OUT4复位端RD5控制电压端Cv6门限TH7放电端DC8电源电压Vcc(二)相关参数列表:参数量值电源电压范围4.5-18V静态功耗(Vcc=15V)120mW定时精度1%温度系数0.03%每度电压漂移0.03%每伏阈值电压(Vcc=15V)9.8-10.2V触发电压(Vcc=15V)4.8-5.2V复位电压<=0.4V输出电流>=100mA(三)NE555内部结构图:图(3)NE555内部结构图第二节红外线接收电路一红外线接收电路图下图(4)是红外线接收电路。该电路包括两个部分:(一)红外线接收电路(二)信号放大电路。图(4)红外线接收电路二红外线接收原理红外线接收电路实际上就是一个红外线接收二极管PH302。PH302具有按照光信号的强度产生出对应的电信号的特性,这叫做光敏元件。PH302是高灵敏度、抗干扰性能强的红外线接收管,也叫光电二极管,它的结构和二极管极为相似,被封装在透明玻璃壳内,管中的PN结可以接受光照,它在电路中是反向工作,当没有光照时,反向电阻很大,可达到几兆欧;有光照时,反向电阻很小,只有几欧,反向电流约几微安,通常用在光电转换自动控制仪器中。本电路即采用该原件接收红外线。三信号需放大原因PH303的输出信号是一个十分微弱的信号,为了使后续电路能够对光强信号进行处理,因此需要加入信号放大电路。上图(3)右侧所示电路为信号放大电路。该电路是有电阻R4、R6~R8、T1、T2和C6构成,电路采用了双三极管放大电路。这样就可以使电路的放大倍数比单管放大电路的放大倍数增加B倍,从而得到更合适的信号。R6、R7为放大电路的集电极偏置电阻,C6为放大电路的滤波电容。R4为放大电路的反馈电阻,其功能是保证放大电路由一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压。四特殊说明需要说明的是,在该红外线接收电路中有许多不同的电子元器件可以相互代替,例如红外线接收器件,也可以用硅光电池2CR21,放大信号电路部分也可以用运放或者非门来实现对信号的放大功能,具体制作时,可以作出不同的选择。第三节时间延迟电路时间延迟电路图下图(5)是时间延迟电路。该电路主要两部分