红外自动水龙头控制器设计论文

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1、湖南现代物流职业技术学院 电子信息工程技术 专 业专 科 毕 业论 文题 目：红外自动水龙头控制器设计学 号：201313943008姓 名：付文龙校：湖南现代物流职业技术学院指导教师：刘雄飞老师答辩日期：2014年9月毕业论文写作过程考核表（此页由学生填写）选题经过调研与材 料准备 情况初稿写作文早分 部分，各部分标题如下：成文时间：年 月日第一次 修改内容第二次 修改内容第三次 修改内容管理教师 考核意见签名：年月日学牛姓名.付文龙论文题目红外自动水龙头控制器设计指 导 教 师 评 语指导教初评成绪师（签名）：年 月 日学院初审意见学院初审小组组长（签名）：年 月 日学 校 大 复 审 意

2、 见学校复审小组组长（签名）：年月日摘要水资源是不可缺少的，节约用水是一种美德。我们所见基本上是普通的水龙头，但是 往往我们也可以发现，当我们因为急事而忘了关水龙头会使水一直流，从而浪费很多水。水 是我们的生命之源，无论在干旱或者水米之乡。所以本设计是可以不浪费水，方便了我们， 也为那些容易忘记关水的人使用。本论文设计一种以红外线控制水龙头。此电路兼具设计简单、外形美观、操作性强等 优点，传统水龙头容易浪费水资源，违背了现代社会追求“绿色低碳”目标，在这基础上， 设计了自动供水电路，不但可以节约用水，而且还降低了自然、社会、公司财富。红外式自 动控制水龙头由红外发射电路、红外接收放大电路、控制

3、电路、电磁阀、电源组成。当人或 事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使电磁阀得电吸合放水的功能。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，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。而且大大的扩展了原先水龙 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。关键字：传感器、红外线、自动控制AbstractWater is indispensable, save water is a virtue. What we see is basically ordinary faucet, but often we

4、can also found that, when we because urgent and forgot to turn off the faucet can make water has been flowing, thus wasting a lot of water. Water is the source of our lives, no matter in drought or water meters of the township. So this design can not waste water, convenient for us, but also the easi

5、ly forget shut water use.This paper designed a kind of infrared control faucet. This circuit is simple in design, both in appearance, such advantages as high maneuverability, the traditional faucet easy to waste water, violated the modern society is seeking green low carbon goal, in this basis, auto

6、matic water supply circuit design, not only can save water, but also reduced the natural, social, company wealth. Infrared type automatic control faucet consists of infrared emission circuit, infrared receiving amplifier circuit, control circuit, solenoid valve, power component. When people or thing

7、s close, automatically generate control signal relay action, make the electromagnetic valve fits the absorption of water to electricity function. It convenient installation, high sensitivity, anti-jamming ability, long service life. Emit light uniform stability, has become necessary in Peoples Daily

8、 life necessities, which are widely used in household, station, factories, schools, restaurants and other places. And greatly expanded the original function of the faucet. Therefore, the infrared automatic faucet and expand its application, has a very realistic significance.Key Words: sensor, infrar

9、ed,automatic control目录第一章绪论 71.1 引言 71.2 国内外发展方向及现状 7第二章元器件方案 82.1 传感器 82.2发光二极管（LED） 102.3 接收管10第三章 红外线控制自动水龙头设计123.1 水龙头的构成及传感器控制123.2 系统组成方框图123.3 红外反射式光电传感器特性与工作原理133.4 红外线控制自动水龙头的工作原理133.5 单元电路的设计14结 束 语22致 谢 23参考文献24附录一 25附录二 26第一章 绪论1.1 引言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

10、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。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。它可在强光下 工作，给人们的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、商场、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， 研究红外线控制自动水龙头及其应用，有着非常重要的意义。本论文设计的是一种以红外线自动控制的水龙头。采用了反射式红外传感器，这种传

11、感 器的发射与接收是一体化的。当人或事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使电磁阀 得电吸合从而自动放水。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。1.2 国内外发展方向及现状随着红外技术的高速发展，红外焦平面阵列技术出现了，并且迅速得到发展。美、英、 法、德、日、加拿大、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄 像仪，其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位，其焦平面阵列 规模已达2048X2048元，已接近与可见光硅CCD摄像阵列的水平。日本在世界上最先实现 了 100 万像

12、元集成度的单片式红外焦平面阵列等种类产品推向市场，抢占商机，法国、荷兰、 瑞典、英国、德国和意大利等在非制冷红外热摄像仪技术的发展方面，已显示出其处于前沿 的竞争地位。此外，加拿大、以色列、韩国、澳大利亚、波兰、新加坡的一些公司和机构都在尽力发 展先进红外焦平面阵列热摄像仪技术，竞争已遍及全球几大洲。近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也同西方同步。如目前已能生产面积小于30um21000X1000 像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化铟的新器件，目前已达到了分辨率小于0.01C的温差，使对目标的识别达到更高的水平。第二章 元器件方案2.1

13、 传感器根据我对市场的调查了解，目前传感器有CCD图像传感器、电容式传感器、超声波传感 器、光电传感器四种。2.1.1 CCD图像传感器这种传感器可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输、处理 和复现。其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳 定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变 小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生 产成本低。因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵

14、CCD通常将CCD内部电极分成数 组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异 的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容 或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特 点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的 图像。面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接 成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。2.1.2电容式传感器它是一种把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分 就

15、是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的 电容器。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为eA/6,式中&为极间介质的介电常数，A 为两电极互相覆盖的有效面积，5为两电极之间的距离5、A、&三个参数中任一个的变 化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、 介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极 距变化。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各 种介质的温度、密度、湿度的测定。电容器传感器的优点是结构简单，价格便宜，灵敏度高， 过载能力强，动态响应特性

16、好和对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强等。缺点是输出 有非线性，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度的影响较大，以及联接电路较复杂等。 70 年代末以来，随着集成电路技术的发展，出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感 器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传 感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。2.1.3超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波 的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象 小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体

17、的穿透本领很 大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产 生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在 工业、国防、生物医学等方面。超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测，机器 人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便，防水型， 发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接，也提供发射夹角较大的探头。2.1.4 光电传感器光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可 见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。它包括一个可以发射红外光的固态发光二极管和 一

18、个用作接收器的固态光敏二极管（或光敏三极管）。标准的光电传感器可以分为漫反射型、反射型、对射型、槽型、光纤传感器、色标传感 器、光通讯、激光测距、光栅、防爆/隔爆型等十种。它的特长有以下七点：（1）检测距离长如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等） 无法离检测。（2）对检测物体的限制少 由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。（3）响应时间短 光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。（4）分辨率高 能通过高级设

19、计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实 现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。（5）可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因 此，传感器能长期使用。（6）可实现颜色判别 通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合 而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。（7）便于调整在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。 因此,光电式传感器在检测和控制中得到广泛的应用。通过几种传感器的辩证比较，我 选择了第四种光电传感器，并采用其中

20、的反射式光电传感器来作为我设计的核心元件。2.2发光二极管（LED）做传感器的 LED 要求亮度高，颜色合适，光斑形状合适。为了防止 LED 损坏，应该注意： （1）LED 的伏安特性曲线很陡，测试和使用时一定要串联电阻限制电流。（2）氮化镓材料 的高亮度 LED 容易被反向电压、静电或电源尖峰击穿损坏，电源电压较高时不可反馈。不同的管子允许的工作电流不同，红外的平均电流最大可以用到100 毫安，用作调制时 几十微妙的窄脉冲峰值甚至可以接近1 安。3 毫米的白色高亮度管子持续最大电流20 毫安， 一般低亮度的管子要小一些，工作电流的限制一是发热限制平均电流，二是高电流下亮度饱 和限制峰值电流，

21、有些管子电流大了之后还会变色。常用的 LED 有红外，红，橙，黄，黄绿，纯绿，蓝，紫，白等颜色，作为成品销售的“变 色LED”是在一个管壳里封装了多个不同颜色的LED,红，绿，蓝三色的LED非常适合作颜 色传感器的照明。红外线 LED 配合红外接收管抗干扰能力强，但是不适合用于识别颜色，因 为物体在可见光下的颜色不能很好的代表它对于红外线的反射率。LED 发光的原理是半导体 PN 结中的电子与空穴复合时产生光子，不同的材料由于能带 宽度不同，导致发光颜色和导通电压不同。另外，不同材料的发光效率（一般以量子效率衡 量，量子效率=发射的光子数/流过的电子数）也有较大的差别（见表2-1）。表2-1常

22、用LED的参数比较材料发光颜色量子效率（与工艺有关）砷化镓红外高，30%磷砷化镓红中，10%磷化镓（摻杂氮）黄绿低，不到1%磷化镓（摻杂氧化锌）红到黄中低铝砷化镓鲜红中高铝镓铟磷橙红高，30%氮化镓从纯绿到紫外高，20%2.3 接收管常用的接收管有硅光电二极管，硅光电三极管，光敏电阻三种。光电二极管产生的电流 小，需要高倍放大，但是速度很高，可以高频调制，在遮光状态下的特性类似普通二极管， 使用时加反向电压，输出与光照强度近似成正比的光电流。光电三极管一般基极不引出，只 有两根管脚，购买的时候叫作光敏管。光电三极管产生的电流较大，无需前置高倍放大，但 是速度较低，调制频率低于lOOKHz。遮光

23、状态下正反向电阻都很大，用强光照射，可以测 出一个方向的电阻明显变小，这个方向是正向，使用时加正向电压1V,输出与光照强度近 似成正比的光电流。这些光电接收管的外壳有无色透明和黑色两种，黑色管壳几乎只透过红外光，与红外发 光管配套使用。光敏电阻的电特性是电阻而不是恒流，受到光照后电阻值大幅度减小，输出电流也较大， 数量级类似光电三极管。工作频率一般较低，但也有高的。在使用上最重要的区别于光敏电 阻接收光照的是一个平面，没有管壳聚光，方向性差，一般用在不区分光照方向或者要降低 成本的电路里。接收管的光谱特性：光电二极管，光电三极管都是半导体PN结光电元件，靠内光电效应接收光线，因此入 射光子能量

24、超过材料能带宽度才能接收，表现在它的光谱。灵敏度特性在长波方向有一个陡 的截止。在短波方向如果波长太短，灵敏度也会下降。一般的硅管最适合用在红外到红黄光 范围内，但是可以一直用到近紫外。另类的应用，用发光二极管当充电二极管，它的材料能带较宽，只接收短波的可见光。 理论上可以用于识别颜色。某些光敏电阻对于可见光中间部分的灵敏度较高。加装滤色片可以方便的改变管子的光 谱特性，以制造各种颜色传感器。第三章 红外线控制自动水龙头设计3.1 水龙头的构成及传感器控制 水龙头采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外 接收管来完成。当有物体靠近时，一部份红外光被发射到接收管。反

25、射式红外传感器（如图3-1 所示）。图 3-1 反射式红外传感器反射式光电传感器可以用来检测地面明暗和颜色的变化，也可以探测有无接近的物体。 我设计的红外线控制自动水龙头就运用了它这个特点。光谱范围，灵敏度，抗干扰能力，输 出特性等都是反射式光电传感器的重要参数。这种光电传感器的基本原理是，当人或有物体 接近时，遮挡了红外光，光敏元件接收到光信号，从而进行光电转换，电磁阀作用，使水源 打开。红外线控制自动水龙头的控制过程是：当人或物体靠近自动水龙头时，红外发射光电 管发出的红外经人和物体反射到红外接收光电管。接收光电管接收到的反射光信号自动转换 为电信号，经过后续电路进一步放大、整形、译码，最

26、后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。 当人手或物体离开自动水龙头时，接收光电管接收不到反射光信号，驱动电路断开电磁阀电 源，从而关闭水源。3.2 系统组成方框图红外线自动控制水龙头整个控制过程分为5 个部分。系统组成方框图如图3-2所示。图 3-2 系统组成方框图3.3 红外反射式光电传感器特性与工作原理反射式光电传感器的光源有多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管，以及激 光发光二极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，而激光二极管发出的光的频率比较集 中，传感器只结合搜很窄的频率范围信号，不容易被干扰，但价格较贵。理论上光电传感器 只要位于被测区域反射表面可受到光源照射，同时又能被接收

27、管接收到的范围进行检测，然 而这是一种理想的结果。因为光的反射受到多种因素的影响，如反射表面的形状、颜色、光 洁度、日光灯照射等不确定因素。如果直接用发射和接收管进行测量，将会因为干扰而产生 错误信号。采用对反射光强进行测量的方法可以提高系统的可靠性和准确性。红外反射光强 法的测量原理是将发射信号经调制后送给红外管发射，光敏管接收调制的红外信号（如图 3-3 所示）。反射光强度的输出信号电压（Vout）是反射面与传感器之间的距离（X）的函数，设反 射面物质为同种物质时，X与Vout的响应曲线是非线性的（如图3-4所示）。设定出电压达 到某一阀值时作为目标，不同的目标距离阀值，电压是不同的。反

28、射 表 面图 3-3 红外发射接收原理图3.4 红外线控制自动水龙头的工作原理3.4.1 红外线水龙头控制电路系统的组成红外线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器 和红外发射二极管；接收电路包括红外接收管D1和D2、运算放大器（LM741）、音频译码器 （LM567）、继电器K、电源电路等组成。3.4.2 红外线水龙头控制电路的原理图见附录一3.4.3 红外线水龙头控制电路工作原理工作原理：发射电路中，多谐振荡器由IC（555）和R0.R1和C7等组成。其振荡频率 为f=1.44/ （RO+2R1）C7，振荡输出信号驱动TLN104型的LED1LED3工作，从

29、而产生红外 脉冲调制波。接收电路中红外接受头D1.D2与发射中的发射管相匹配，采用TLN104型。红 外脉冲调制经D1.D2接收管转换成电信号，经C1藕合至LM741，再经C2输入到LM567的第3管脚，经识别译码，使得中心频率f=l/l.lR6C3与红外调制频率40KHZ 致，使第8管脚 输出为低电平，又经反相后，驱动VT2导通，继电器因控制有信号触发而有交流输出。当有 人洗手将红外光束遮挡时，相应的D1.D2因接收到光信号而进行光电转换，从而使LM567 因有信号输入而在第8脚输出为低点平，经反相VT2导通，继电器吸合，交流电压被接通, 从而使水龙头的电池阀动作，水源打开。3.5单元电路的

30、设计3.5.1+5v的稳压电源的设计搭成。出电流1.5A稳压电源。它的电压变压器B,桥式整流电路D1D4,C2、C3和一只固定式三端稳压器（7805）极为简捷方便的电路为输出电压+5V，滤波电容C1.C3,200v交流电通过电源变压器变一士八八丄 亠一 三端稳压器 LM7805的Vin和GND两端形式一个并不十分稳定的成交流低压，再经过桥式整流电路D1D4和滤波电容C1的整流和滤波，在直流电压（该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化）。此直流电 压经过LM7805的稳压电压。稳压电源电路口图3-5所刖1JA3.5.2振荡器电路的设计1在稳压电源的输出端产生精度高,稳定性好的

31、直流输出tw1A半一二 C2振荡电路是一种不需要外接输入信号就能将直流能源转换成具有一定频率、一定幅度和定波形的交流能量输出的电路（如图3-6所示）。RP100K70RJ 47KCl 0 OluFC2 卜 10ul-6卜WA-DIS-THR555Q -* TRIGJ t (a)电路图T4(b)工作波形图3-6由定时器构成的多谐振荡器由于555内部比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，这时振荡频率受电源的温度 变化的影响较小。故只需通过调节R1的阻值来改变f来使其为1 Hz的秒脉冲信号，作为闸 门信号。3.5.3红外接受控制电路的设计本电路是用小型一体化红外接收/解调块接受头SFM506-38

32、和锁相环电路。它具有体积 小，无需外部元件、抗光电干扰性能好，接受角度宽、功耗低、灵敏度高等优点。LM567、 开关放大电路VT9013、固态继电器TAC08、电磁阀构成控制电路(如图3-7所示)。rikn LT申UH I* rm一r liDVvrr,51 乂 THIru aiiF- rLM567是1片锁相环音频解码电路，采用8脚双列直插塑封，3脚为信号输入端，其工 作频率由5、6脚上的阻容元件决定，8脚为逻辑输出端。IC2与R7、C12组成振荡器，R7、 C12决定IC2内部压控振荡器的中心频率，LM567的3脚为信号端，8脚为逻辑输出端，该 输出是1个集电极开路的晶体管输出，最大灌电流为1

33、00mA, LM567的工作电压为4. 75 9V,工作频率0. 1Hz500kHz，静态工作电流为8mA。当无人洗手时，IC1接受到发射电路 的红外脉冲经放大输出到IC2的3脚后，IC2的8脚就会输出低电平，三极管VT1截止，继 电器K断电处于释放状态，电磁阀Y不动作，水龙头无自来水放出。当手放到水龙头下时， IC1不能接受红外线，IC2的3脚无信号输入，8脚输出高电平，使得VT1导通，继电器K 吸合，使其常开触点闭合，接通电磁阀Y的220VAC，Y开始动作，使水龙头放出自来水，同 时LED发出绿光，指示水龙头正工作于放水状态。洗涤完毕，手离开水龙头后，停止放水。 SFM506-38地内部原

34、理图（如图3-8所示）。图3-8 SFM506-38的内部原理图3.5.4电压放大电路的设计电压放大电路采用LM741集成运算放大器，（如图3-9所示）。LM741是高性能内补偿运 算放大器，功耗低，无需外部频率补偿，具有短路保护和失调电压调零能力。LM741的管脚功能是：1脚为调零端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，4脚为负 电源端，5脚为调零端，6脚为输出端，7脚为正电源端，8脚为空脚端。此引脚图（如图 3-10所示）。内部原理图（如图3-11所示）。图3-9 LM741集成运算放大器1526374SOFFSET 町LLIN7CRTING IN PUTNCN-INVCIiTINGINP

35、UTVNC-V+一 OUTPUTOFFSET NULL图3-10 LM741引脚功能图-12j H输入级偏置电路屮间级I输出级W- ” Y:-3.5.5音调译码器的设计音调译码器采用LM567锁相环电路，锁相环内则包含一个电流控制振荡器（CCO）、一个 鉴相器和一个反馈滤波器。此音调解码块包含一个稳定的锁相环路和一个晶体管开关，当在 此集成块的输入端加上所先定的音频时，即可产生一个接地方波。当输入信号于通带内时提 供饱和晶体管对地开关，电路由I与Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码 器中心频率。用外接元件独立设定中心频率带宽和输出延迟。主要用于振荡、调制、解调和遥控编、译码电路。如

36、电力线载波通信，对讲机亚音频译 码，遥控等。LM567的基本工作状况有如一个低压电源开关，当其接收到一个位于所选定的窄频带内 的输入音调时，开关就接通。通用的LM567还可以用做可变波形发生器或通用锁相环电路。 当其用作音调控制开关时，所检测的中心频率可以设定于0.1至500KHz内的任何值，检测 带宽可以设定在中心频率14%内的任何值。而且，输出开关延迟可以通过选择外电阻和电容 在一个宽时间范围内改变。LM567的管脚功能是：1脚为输出滤波，2脚为回路滤波，3脚为输入端，4脚为正电源 端（电压值需最小为4.75V,最大为9V）, 5脚为定时电阻端，6脚为定时电容端，7脚为接 地端，8脚为输出

37、端。LM567的引脚功能图（如图3-12所示）。LM567的内部原理图（如图 3-13所示）。图3-12 LM567的引脚功能图VCC8V图3-13 LM567的内部电路图3.5.6三端稳压器三端稳压器是一种标准化，系列化的通用线性的稳压电源集成电路，以其体积小成本低 性能好，工作可靠性高等特点,成为目前稳压电源中应用最广泛的一种单片式集成稳压器件。三端稳压器的工作原理（如图3-14所示）：原它与一般分立元件组成的串联式的稳压电 路基本相似的.不同的是增加了启动电路，保护电路和恒流源。启动电路是为恒流源建立工作 点而设置的恒流源设置在基准电压形成和误差放大器电路中，是为了使稳压器能够在比较 大

38、的电压变化范围内正常可靠的工作。在芯片内设置了两种较为完善的保护电路：一是过流 保护，一是过热保护Rsc是过流保护的取样电阻。Ri, Rb为输出采样电阻。Rb两端上的电 压（反映输出电压的大小的采样电压）与基准电压在误差放大器中进行比较和放大，产生误 差电压，去控制调整管的工作状态，从而稳定输出电压。ViT3.5.7 LM567调制传感器LM567是一种比较廉价的音频锁相环集成电路，利用它可以构造性能较好的反射式光电 传感器（如图3-15所示）由LM567的内部振荡器提供方波信号，点亮探头的LED,由探头的光敏管接收反射光。 经三极管放大，转换成电压信号后送到LM567的内部鉴相器2同步调解，

39、然后由LM567内部 的比较器转换为数字输出并联负反馈放大电路有若稳定的增益和低的输入阻抗，能消除光敏 管电容的影响，获得良好的高频特性。这个电路的缺点是当多个探头同时使用时因为频率接 近，一旦相邻单元的光斑出现部分重合就会有干扰造成输出抖动，另外567输出鉴相器参考 信号是从振荡电容端引出的，与发射和接收信号几乎是正交的，解调效率非常低，前级需要 高倍放大。为了解决上述多个探头临近的问题，在使用多组传感器时，做了以下改动（如图3-16 所示）：单独用一个单元（图中右边的567）作振荡，给其余四个单元（图中只画了一个）提供 同步的时钟信号，消除了差拍问题。而且时钟信号既接到振荡电容端又用来控制

40、输出放大管 点亮探头照明的LED，使得参考信号与发射和接收信号的相差非常小，调节效率大大提高， 最大探测距离有所增加。图3-16 LM567传感器原理图（二）3.5.8元件选取见附录二结束语此次毕业设计我选做的是红外自动控制水龙头的设计，红外线水龙头控制电路包括发射 电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器和红外发射二极管；接收电路包括红 外接收管D1和D2,运算放大器（LM741）.音频译码器（LM567）.继电器K.电源电路等组成。通过这次对红外线自动控制水龙头的设计，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了 关于水龙头的原理与设计理念,。通过这次学习,让我对各种电路都有了大概的了解

41、,所以 说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。除了学 会了许多专业知识外,在遇到困难时,积极地去请教我的指导老师,我通过看现有的教材 去图书馆查阅资料、去网上搜索相关信息这些方式,不仅完成了我的毕业论文,而且大大增 强了我的自学能力和独立能力。更重要的是,我拓展了思路,开阔了视野,活跃了思想。这次毕业设计不仅使我对相关专业知识有了更深的理解,而且还让我认识到了理论知识 对工作实践的重大意义,学会理论联系实际。毕业设计要求我们完全依靠自己的能力去学习 和设计,而不是像以往课程那样一切由教材和老师安排。因此,它给了我更大的发挥空间 让我发挥主观能动性独立的查阅资

42、料、寻找数据、设计实验方案,并将理论知识应用到实践 中去。同时,让我懂得红外线在生活中的广泛应用。通过这次设计提高了我认识问题、分析 问题、解决问题的能力。总之,这次设计既是对我课程知识的考核,又是对我思考问题、解决问题能力的考核 更是对我人格品德的考验,设计让我受益匪浅。致谢通过这一个月来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业 设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促指 导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次毕业设计。在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。在此我要感谢我的指导老师刘雄飞 老师给我悉心的帮助和对我

43、耐心而细致的指导，我的毕业论文较为复杂烦琐，但是 X 老师仍 然细心地纠正图中的错误。除了敬佩X老师的专业水平以外，他的治学严谨和科学研究的精 神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇 到的种种问题。同时感谢我院、系领导对我们的教导和关注；感谢大学三年传授我们专业知 识的所有老师。他们是徐老师、刘老师、马老师，谢谢你们呕心沥血的教导。还有谢谢我周 围的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。如果 没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见 和建议。同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶

44、不振，取而代之的是找到了最好的方法 来解决问题。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做 的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没 有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中 激励我继续进步。参考文献1 宋家友.电子爱好者集成电子线路设计手册M.福建科技技术出版社，2002.2 傅劲松.电子制作实例集锦M.福建科技技术出版社，2006.3 金发庆.传感器技术应用M.机械工业出版社，2002.4 廖先芸.电子技术实践与训练M.高等教育出版社，2000.5 孙梅升.电子技术基础课程设计M.高等

45、教育出版社，2003.6 杨崇志，康博南.电子爱好者之使用技术手册M.福建科学技术出版社，2002.7 沈任元，吴勇.数字电子技术基础M.机械工业出版社，2007.8 詹林.单片机原理与应用M.西北工业大学出版社，2008.9 刘南平，白明.电路分析M.人民邮电出版社，2007.10 吕国泰，吴项.电子技术M.高等教育出版社，2006.11 王成安，毕秀梅.电子产品工艺与实训M.机械工业出版社，2008.12 周亚军.电气控制与PLC原理及应用M.西安电子科技大学出版社，2008.13 龙海燕，杨刚.嵌入式系统设计与实践M.北京航空航天大学出版社，2009.14 李素珍，丁辛芳.半导体物理基础

46、M.高等教育出版社，2000.15 冯民昌.数字集成电路系统（第二版）M.中国铁道出版社，2003.附录0. 01 uF附录二序号名称符号型号和规格件数1电容CO0.1uf1个2电容C10.22uf1个3电容C20.1uf1个4电容C30.01uf1个5电容C42.2uf1个6电容C51.0uf1个7电容C647uf1个8电阻R09.1K1个9电阻R113K1个10电阻R26.2K1个11电阻R3100K1个12电阻R41K1个13电阻R5100K1个14电阻R612K1个15电阻R71K1个16电阻R810K个17晶体三极管VT29013个18发光二极管LED3个19D2个20芯片LM5671个21集成运算放大器LM7411个