紅外線自動干手機器的電路設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 用直流電源供電，為了方便對市電的利用，就需要將市電轉換為所需電壓的直流電，整流電路的作用是將交流轉換為直流的電路大部分由變壓器、整流器以及濾波電路組成，變壓器將市電轉換為幅值較小的交流電，整流器將交流轉換為直流，鎮流器的轉換過程可用下圖表示：當輸入的交流為正半周時： 當輸入的交流為負半周時：從以上分析可以看出，輸出不再是交流，輸入、的對應輸出如下圖所示：此輸出經電容C1濾波，C1使通向負載的直流電流變得平滑，在一個周期之內，電容C1被兩次充放電，使得輸出的電壓波形更加平滑，減少了脈動成分，起到了濾波的作用。(4)穩壓電路經整流濾波輸出的電壓通常是不穩定的，不能直接對系統供電，因此需要經過穩壓電路將電壓穩定到整個系統所需的要求。對任何穩壓電路都應從兩個方面考察其穩壓特性，一是設電網電壓波動，研究起輸出電壓是否穩定；二是設負載變化，研究其輸出電壓是否穩定。直流穩壓電路分為串聯型穩壓電路和開關型穩壓電路，本設計采用串聯型穩壓電路。穩壓器一般包括單管穩壓器和集成穩壓器。常用的集成穩壓器有固定式三端穩壓器和可調式三端穩壓器1）7809的作用：（芯片7809的輸入電源電壓的范圍是 12V= VIN =35V,最高輸入安全電壓35V）整流濾波后得到的直流電壓通常是不穩定的，這是因為交流電網的供電電壓常有波動，使得整流濾波后的直流電壓也相應變動，為了得到穩定的直流電壓，避免電壓的變化對電路工作狀態的影響，需要利用穩壓器達到穩壓的作用。7809是三端集成穩壓器中的一種，它是將調整管、穩壓管與取樣放大管等制作在一塊芯片上，它的輸出電流為1A，7809的輸出電壓為9V。它在使用時要與電容連接，電容C1即可以減小整流后電壓的波動，又有一只輸入端瞬態過電壓的作此只對一些細節進行聲明,DS2為紅外線發射，D2為紅外線接收，為防止在沒有人要洗手時D2對紅外線的吸收，在安裝時需要將DS2與D2并排朝下放置。2）三端穩壓器三端穩壓器的工作原理（如圖36所示）：,保護電路和恒流源。，是為了使穩壓器能夠在比較大的電壓變化范圍內正?？煽康墓ぷ?。在芯片內設置了兩種較為完善的保護電路：一是過流保護，一是過熱保護Rsc是過流保護的取樣電阻。Ri，Rb 為輸出采樣電阻。Rb 兩端上的電壓（反映輸出電壓的大小的采樣電壓）與基準電壓在誤差放大器中進行比較和放大，產生誤差電壓，去控制調整管的工作狀態，從而穩定輸出電壓。輸入ViT調整管調整管安全工作區保護恒流電源RSC誤差放大基礎電壓啟動電路V 0短路保護輸出RA過熱保護地RB圖314 三端穩壓器框圖 整體電路實現圖315 紅外線干手器電路 電路工作原理1． 220V 交流電路經變壓器T 降壓，變為低壓交流電，經整流濾波，成為低壓直流，再經三端集成穩壓電路7809穩壓，得到9V直流電供給控制電路工作。DS1為紅色發光二極管，作為電源指示燈。2． DS2（SE303）是紅外發射電路中的紅外二極管，D2（PH302）為紅外接收電路中的紅外接收二極管，沒有人干手時，紅外接收電路中D2接收不到紅外發射電路通過NE555組成的多謝振蕩器使DS2向外發射一定頻率的紅外線，當PH302未接收到光信號時相當于，反向截止，電路從R7過，C3左端高電平，大概是8v。當接受到光信號時，PH302處于導通狀態，相當于短路，C3左端相當于直接接地，為低電平。經過CRU2:U2:2 、U2:3 U2: U2:RR9，反相放大后輸出低電平為1V。再在經過施密特電路整形濾波，整個發射電路輸出低電平。（即人伸進手時輸出低電平）這是施密特電路通過整形濾波到矩形脈沖，為NE555延時電路中輸入低電平的觸發信號。3． 由紅外接收電路輸出的觸發信號傳到延時電路后，通過延時電路中NE555外圍的延時電阻R11和延時電容C8使得NE555的輸出腳3輸出高電平，三極管導通，繼電器KT吸合，使其常開觸點閉合，接通電機Y 的220V 交流電源，Y 開始動作，同時發光二極管DS3 發出綠光，指示干手器正工作于吹出風狀態。干手完畢，人手離開干手器后，延時電路延時幾秒鐘后復位，使干手器停止。變壓器T采用220V/12V小型交流變壓器，DS2為PH303紅外發射二極管，Q1為9013三極管，KT采用JRX13F、6V小型直流繼電器，Y采用市售的220V交流電機，其余元件型號與數據見圖中所標參數。第四章 Multisim軟件電路仿真 Multisim 2001 程序概論 簡介從上世紀八十年代開始，隨著計算機技術的飛速發展，電子電路的分析與設計方法發生了重大變革，Pspice、EWB等一大批各具特色的優秀電子設計自動化（EDA）軟件的出現，改變了一定量估算和電路實驗為基礎的電路設計方法。熟練掌握一些電路仿真軟件已成為當今電子電路分析和設計人員所必須具備的基本技能之一。 Multisim 2001是加拿大Interactive Image Technologies公司2001年推出的Multisim最新版本，是該公司電子線路仿真軟件EWB的升級版。 功能及特色Multisim 2001用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現了模仿實際元器件和儀器的功能。 （1）Multisim 2001的元件庫提供數千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數可以從生產廠商的產品使用手冊中查到，因此可以方便的在工程設計中使用。 （2）Multisim 2001的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有實驗用的通用儀器，如萬用表、函數發生器、示波器等，還有實驗室少有的儀器，如波特圖儀、失真儀、邏輯分析儀等。 （3）原理圖的編輯非常方便，鼠標點擊——拖動界面，點——點自動連線。分層的工作環境，手工調整元器件時自動重排線路，自動分配元器件的參考編號，對原理圖尺寸大小沒有限制。 （4）Multisim 2001提供了非常豐富的分析功能，虛擬測試設備能提供快捷、簡單的分析。主要包括直流工作點、瞬態、交流頻率掃描、傅立葉、噪聲、失真度、參數掃描、零極點、傳遞函數、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等多種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。 （5）Multisim 2001還可以對被仿真電路中的元器件人為設置故障。在進行仿真的同時，它還可以存儲測試點的所有數據、測試儀器的工作狀態、顯示波形和具體數據，列出被仿真電路的所有元器件清單等。 （6）專業版的Multisim 2001還支持VHDL和Verilog語言的電路仿真與設計。 （7）Multisim 2001的“子電路”功能很有特色，在復雜電子電路系統的設計過程中，合理而恰當的利用“子電路”功能。能使系統設計大大簡化，工作效率得到提高。允許把子電路當作一個元器件使用，從而爭大了電路的仿真規模。 針對不同的用戶需要，Multisim 2001發行了多個版本，分為增強專業版（Power Porfessional）、專業版（Porfessional）、個人版（Personal）、教育版（Education）、學生版（Student）和演示版（Demo）等。 multiSIM 2001仿真電路創建 電路創建1. 單擊任務欄上“開始”→“程序”→“multiSIM 2001程序組”→“multiSIM 2001”，進入multiSIM 2001主窗口，如圖41所示。圖41 multiSIM 2001主窗口圖41 為multiSIM 2001主窗口，圖中為一個由電阻、電容、三極管等元件組成的單管放大電路，使用的測試儀器為雙蹤示波器，其中雙蹤示波器上顯示了當前的分析結果，從圖中可以看出要繪制一個完整的電路必須使用到元件、節點、連線等。主窗口主要由電路工作區、菜單欄、工具欄、元器件欄、仿真開關等組成。2. 繪制仿真電路 進行電路仿真實驗前必須先搭接好線路，仿真電路的建立主要包括以下幾個過程。⑴ 新建電路文件。⑵ 設置電路工作窗口。⑶ 選擇和放置元器件。⑷ 連接線路。⑸ 設置元器件參數及仿真要求。⑹ 仿真實現及調用儀器。 原理圖創建與繪制1. 新建電路文件選擇File174。New創建新原理圖文件，保存其文件名為“”，在該工作窗口內可以進行仿真電路的創建。2. 原理圖設置圖42 原理圖設置(1) 設置圖紙大小選擇編輯(E）174。屬性，單擊工作區選項卡，屏幕彈出圖42所示窗口。在（圖紙大?。㏒heet Size設置標準圖紙大??；Custom Size（自定義）用于自定義圖紙大小；Inches（英寸）和Centimeters（厘米）用于設置單位制；用來設置圖紙放置方向。 (2) 設置柵格、頁邊緣和標題欄的顯示狀態圖42中，顯示欄設置電路圖柵格、頁邊緣和標題欄顯示狀態，點擊復選框打“214?！焙筮x中該項。執行View174。Show Grid(顯示柵格)、Show Page Bounds(顯示頁邊緣)和Show Title Block and Border(顯示標題欄)可設置顯示或隱藏狀態。圖27所示為使用柵格和標題欄的電路。 (3) 設置電路圖選項 選擇Options174。Preferences，單擊Circuit選項，屏幕彈出圖28所示的電路圖選項對話框。其中Show區用于設置元器件標號、參考編號、屬性、標稱值和節點號顯示狀態；Color區用于設置電路圖顏色，在下拉列表框中可以選擇四種固定配色方案或Custom（定制），當選擇Custom，可自行進行電路圖背景、連接線、元器件顏色設置。 3. 放置元器件 (1) 放置理想元件（如窗口43） 用鼠標單擊元器件所在庫，即可打開相應的部件箱，其中背景為綠色的元件為理想元件。在部件箱中找到所需的理想元件，單擊該元件，移動光標到合適的位置后，再次單擊鼠標，元件就放置于工作區中，如圖43所示，理想元件的標稱值都是固定的 。1) 設置元件標稱值 雙擊元件，屏幕上彈出圖43所示元件特性設置對話框，單擊圖212中的Value選項卡，在Resistance欄中鍵入元件的標稱值即可，理想元件的標稱值可以任意設置。圖43 元件選擇對話框2) 設置元器件標號雙擊所選元件，屏幕出現圖44所示的對話框。Label（標號）可以由用戶根據電路自行設定，Reference ID（參考編號）是由系統自動定義，而且必須是唯一的，一般情況下不要修改參考編號。 圖44 元件標號修改對話框（2）放置實際元件用鼠標單擊元器件中的實際元件，在其中選擇需要的標稱值后單擊【OK】按鈕放置元件。（3）放置多功能單元的元件 某些元器件（如某些集成電路）存在多個功能單元，放置這些元件時，屏幕將提示選擇對應的功能單元。如CD4069共有，放置元件時，屏幕彈出元器件瀏覽屏，選擇所需的元件CD4069，單擊【OK】按鈕，屏幕上彈出選擇功能單元菜單，如圖45所示，從中選擇功能單元A（或B、C、D）后即完成放置74OON的第1個與非門，元件的標號自動設置為U1A，表示選擇的是第一個功能單元，此時可以繼續選擇放置功能單元B、C、D；若要取消放置狀態，可以單擊【取消】按鈕。圖45 功能單元選擇4． 連接線路原理圖線路連接接如圖46圖46 原理圖連線 設置元器件參數及仿真要求. 元器件參數設置參考附件元件清單. 仿真要求（1） 實現220V交流電通過電源電路向其他模塊電路供應9v工作電壓。（2） 紅外線發射電路中紅外線二極管的發光頻率達到設計要求。（3） 紅外線接收電路實現對紅外信號的接收、放大并輸出給延時電路的脈沖信號。（4） 延時電路實現延時工作要求，電機電路實現繼電器控制電機