第二章 方案设计
第二章 方案设计
2.1功能及技术指标
功能：自动控制当人的手接近干手器时，干手器自动打开，当手远离时，干手器自动关闭。
技术指标：干手器在人吹风时延时时间为13秒。
2.2方案设计的组成框图
根据设计的要求和技术指标，能实现红外控制干手器的方案比较多，但考虑到经济等一些方面，方案便确定下来了。如图2-1所示：
红外发射 （SE303） 红外接收 (PH302)
电压放大 （LM741） 延时与驱动 （继电器）
图2-1 方案框图
音频译码 （LM567） （1）每个部分的功能细化：
1）红外发射：由振荡器产生一个40kHz的高频信号，使红外发射管发光，将电信号转化成光信号。
2）红外接收：接受红外发射管发射的红外光信号，然后将其转化成电信号。 3）电压放大：将红外接收转化成的微弱电信号放大，使其变成高电压。 4）音频译码：音频译码器采用LM567锁相环电路，锁相环内侧包含一个电流控制振荡器（CC0）、一个鉴相器和一个反馈滤波器。此音频译器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选定的音频时，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。
5）延时与驱动：接受到音频译码后的电压，利用555单稳态电路延时使继电器吸合，继而是干手器打开工作。
（2）根据框图，显然需要红外发射，红外接收，电压放大，音频译码，延时驱动等电路组成。其中的每一个功能部件又都有多种选择的余地，当我们对每一个功能部件进行分析、比较、选择和确定后，总体方案便确定下来了。
这里列举出各功能可能用到的一些部件： 1）多谐振荡器：74LS04，555电路。 2）红外发射与接收：SE303，PH302二极管。
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3）电压放大：LM741，LM358，LM359等。 4）音频译码：LM567。 5）延时电路：555单稳态。
6）驱动电路：固体继电器，电磁继电器。 7）电源：变压器，交流电压，稳压。
经分析与研究，我们决定使用555多谐振荡器，SE303，PH302二极管组成红外发射与接收，电压放大用LM741，音频译码用LM567，延时驱动电路用555单稳态电路与继电器，电源由变压器与交流电组成。
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第三章 原理设计
第三章 原理设计
3.1红外线发射电路的设计
红外线发射电路是由555多谐振荡电路是产生一个40kHz的高频信号，使红外发射管(SE303)发光，将电信号转化成光信号。
555电路组成的多谐振荡器产生40kHz的信号驱动红外发射管（SE303）发光。如图3-1所示：
图3-1 红外线发射电路
（1）红外线发射电路的设计原理
1）红外发射的功能：555组成的多谐振荡电路驱动红外发射管向外发射频率为40kHz的红外线。
2）红外线发射电路的组成：由①555多谐振荡电路，②SE303红外发光二极管，③电阻器R2 ，R3 ，R4，④电容器C3，C4组成的电路。接通电源9V，由U1（NE555）及其外围容阻元件构成的多谐振荡器通电工作，驱动红外发光二极管工作，将红外信号调制发射出去。
3）产生频率为40kHz的多谐振荡器的参数计算，包括R2,R4,C3的设计。根据方案设计要求，设计出如图3-1所示，频率为40kHz的多谐振荡器。
振荡周期计算公式：T≈0.7 (R2+2R4)C。
所以要产生产生频率为40kHz的多谐振荡器，即周期为0.025ms,则取R2=9.1k，R4=13k，C3=1000p，所以T≈0.7（9.1k+2*13k）*1000p≈0.025ms，f=1/T=40kHz。
4）红外线发射电路分析
图3-1是电路为红外线发射电路，主要组成部分就是555构成的多谐振荡器和红外线发射管SE303。SE303发射的红外线在可见光范畴之外，故用PH302感应接受红外线。而555作为多谐振荡器发射固定频率的方波脉冲信号，激发SE303
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产生频率为40kHz的红外线。
电流从R2、R4进入，给C3充电，2脚、6脚电压升高，当6脚电压超过2/3VCC(6V)时，555复位，输出端3脚输出电压为低电平。之后C2通过R2对7脚放电，当2脚电压低于1/3VCC(3V)时，输出端3脚输出高电平，SE303向外发射红外线。电源又通过R2、R4给C3充电，当2脚电压大于6V时，触发器再次翻转。如此3号脚输出特定频率的脉冲方波信号。
从555输出端的电流大概是200mA,而SE303正常工作只需20mA。故连上R3来限流，保护红外线发光二极管。
（2）555电路的介绍
555电路是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5k电阻，故取名555电路。
1）555电路的工作原理
555电路的内部电路原理图，如图3-2（a）所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5k电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入和低电平比较器A2的反相器、输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。555芯片的引脚图。如图3-2（b）所示。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC进，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。RD是复位端（4脚），当RD＝0，555输出低电平。平时RD端开路或接VCC。
图3-2 555定时器内部原理图及引脚排列
VC是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一
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