红外控制台灯课程设计教学文稿.doc
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1、红外控制台灯课程设计精品文档 红外控制台灯设计摘要:随着科技的高速发展,各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活,这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活,现在电器的发展趋势是智能化,这样会使人们使用起来更方便。本题设计的主要是以E18-D80NK-N和LM293组成的红外传感控制电路。其特点是当红外感应器感应到有人进入其感应范围后台灯则自动开灯,人离开其感应范围则自动关闭台灯。因而在夜晚的时候对其的使用比较方便而且能起到节能的效果。关键字 :红外感应,E18-D80NK-N,LM293,控制器Abstract: With the rapid development of tec
2、hnology, various kinds of technology products, household electrical appliances into peoples lives, all this greatly improve peoples working efficiency, improve peoples lives, now the development trend of electrical appliances is intelligent, this will make the use more convenient. This design is mai
3、nly consisting of infrared sensor based on E18-D80NK-N and LM293 control circuit. Its characteristic is when the infrared sensor detects that a man into the sensing range of background lamp automatically turn on the lights, people will automatically close the lamp out of the sensing range. So in the
4、 evening to use more convenient and can achieve the effect of energy saving.Key words:Infrared induction,E18-D80NK-N,LM293 controller收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 目 录1、前言12、总体方案设计22.1 方案比较22.2 方案论证与选择33、单元模块设计43.1 各单元模块功能介绍及电路设计43.1.1电源电路模块43.1.2触发感应电路模块53.1.3灯控制电路模块63.2电路参数的计算及元器件的选择63.2.1电源模块参数63.2.2感应模块83.2
5、.3比较器LM293的参数103.3 特殊器件的介绍103.3.1稳压电源7805103.3.2反射式红外光电传感器ST168特点113.4各单元模块的联接124、系统调试134.1 调试环境134.2硬件调试134.2.1电源模块调试134.2.2感应模块调试145、总结与体会166、谢辞177、参考文献18附录:19附录1、系统电路仿真总图191 前言随着科技的高速发展,各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活,这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活,现在电器的发展趋势是智能化,这样会使人们使用起来更方便。智能化产品在各个领域都有出色的应用,所以我们打算研究的是红外控制台灯
6、。虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体。但是,现代电子技术的发展和人们的需求变化,已使传统的台灯感受到产品更新换代的威胁。智能型的电器产品渐渐进入人们的生活中。为完成本次设计,搜集和查阅资料是一个漫长但最重要的过程,获取个模块电路原理,然后经过讨论比较,结合课题要求,确定出一套最适合的方案。小组人员花费几天时间,通过图书馆和上网查阅资料,分别查阅到相应资料。经过商讨,结合现有资料,制定基本框架,并基本定出电路图。在protues软件里进行电路仿真,来验证电路的正确性。在进行电路仿真过程中碰到了很多问题,往往一开始电路仿真不出结果,这就需要找出问题所在,一般是先看电路原理图是否正确,是否画正确了,
7、如果不是这块问题的话,就需要改变元件参数试一试。在这个过程中,还会碰到元件库里找不到自己要用的元件的情况,这个时侯可以找替代元件,通过这种方法来验证实验原理和电路的正确性。过程中,充分发挥主观能动性,将平时所学的理论知识和实际相结合,往往理论可行的东西,实际并不一定能出结果,这就需要解决问题,通过问老师或者查阅资料和分析问题来进行解决。经过以上各步工作,完成了本次设计。2 总体方案设计 对本设计的实现,可以用不同的方案,下面就介绍以下两种方案对本设计的实现方法。并对两种方案进行选择。2.1 方案比较 方案一:LM293电压比较器三极管反射式红外光电传感器E18-D80NK-N继电器控制台灯亮灭
8、 图2.1 方案一系统结构图本方案系统组成如图2.1所示:本方案主要是使用E18-D80NK-N反射式红外光电传感器和LM293比较器及继电器来实现的当人体进入其红外感应范围内就会做出反应并且使台灯亮,反之当人体超过其红外感应范围就会使台灯熄灭的设计。 方案二:提醒电路80C51信号处理电路热释电红外传感器1热释电红外传感器2灯光控制电路图2.2 方案二系统结构图本方案系统组成如图2.2所示,主要由三部分组成:1) 传感器及信号处理部分:检测人体辐射红外信号经过处理后变成可处理的数字信号2) 以80C51组成的中央处理单元:处理信号并发出控制命令3) 提醒电路及灯光控制电路:给出提醒信号并根据
9、80C51给出的命令控制灯光整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为:热释电红外传感器1探测比较远的距离,当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时,信号检测电路处理信号,并向单片机发送一个中断,80C51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时,且人体过于靠近桌面,热释电红外传感器2检测到信号,同时在热释电红外传感器1的控测范围内,信号处理电路同时向80C51发送信号,80C51处理信号根据优先级顺序,屏蔽掉热释电红外传感器1的信号,启动延时电路,若在设定的时间内人未离开桌面,则启动灯光控制电路,使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控
10、测范围内时,灯光又慢慢变亮。方案三: 本方案是使用TCRT5000红外对管和继电器来实现的对发现感应对象后而控制灯的亮与熄灭,其系统结构图已经工作原理与方案一类似。2.2 方案论证与选择方案三是使用TCRT5000红外对管来实现的对发现感应对象后而控制灯的开关。方案二主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。并利用单片机对出现的不同的情况时编写不同的中断程序实现对灯光亮与灭的控制。方案一主要是使用E18-D80NK-N反射式红外光电传感器和LM293比较器及继电器等器件来实现的人体红外感应控制台灯,但在考虑设计和做实物方便的情况下,我选择的是用方案一来实现本次课题设计。3 单元模
11、块设计本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路结构、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系;同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及核心器件进行必要说明。3.1 各单元模块功能介绍及电路设计开关控制模块灯控制电路模块 触发感应电路模块 电源电路模块 图3.1 电路模块图3.1.1电源电路模块电源电路模块主要由降压电路、整流电路和稳压电路三个部分组成。电源电路模块主要功能为产生稳定输出的+5V电压,来作为其他模块的输入电源。在降压电路中,由变压器将220V交流电压转换为8-12V的交流电压,在通过整流电路中整流器的处理,将交流电压变为8-12V的直流电压。再通过由7805集成稳压
12、器和电容组成的稳压电路的处理,产生输出稳定的+5V直流电压。电源电路的电路图如图3.2所示,这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。C1、C4分别为输入端和输出端滤波电容。当输出电流较大时,7805应配上散热板。图3.2 +5V电源电路图3.1.2触发感应电路模块触发感应模块主要功能在于将人靠近台灯的动作通过红外感应器转化为电信号,进而实现机电转换。触发感应模块是整个红外台灯的控制的核心模块,其关键在于如何接收人靠近台灯动作的信号以及对这一信号的处理。在接收动作信号上,采用反射式红外感应器件作为动作信号的采集器。在实际生活中,通常当人靠近台灯1M范围内时,可以判断为要使用台灯。根据感应范围大
13、小以及灵敏度的需求,选取红外感应器E18-D80NK-N来作为接收人靠台灯的信号的接收器;在对接收器输出信号的处理上,选取电压比较器LM293来作为处理器,当电压比较器LM293接收到红外感应器E18-D80NK-N发出的信号时,对信号进行处理,从而判断是否需要台灯亮灯,当信号达到亮灯要求,即人进入亮灯范围时,电压比较器LM293输出一高电平信号,该信号流入下一模块,驱动后续电路工作,从而台灯亮起。触发感应模块主要由红外感应器E18-D80NK-N和电压比较器LM293组成,当红外感应器探测到人靠近台灯时,立即做出响应,输出电信号至电压比较器,通过电压比较器判断人是否进入需要亮灯的范围,当进入
14、亮灯范围时,电压比较器发出高电平信号给后续电路,从而亮起台灯,实现自动控制台灯亮起。触发感应模块设计原理框图如图3.3所示:红外感应器E18-D80NK电压比较器LM293后续电路 图3.3感应模块框图触发感应模块电路图如图3-4所示,因为在仿真软件protues中没有红外感应器这一器件,故用一开关来模拟代替红外感应器E18-D80NK-N探测到人进入亮灯范围时发出的电信号,由JK触发器代替电压比较器LM293对红外感应器输出信号的判断和处理。仿真时,开关按钮一端接地,一端接一个JK触发器,当开关按钮按下时输出为低电平,出现下降沿,时钟信号为下降沿、初始状态为0的JK触发器工作,Q管脚稳定输出
15、高电平至三极管基极,即B管脚。三极管基极高电平,三极管导通,驱动后续电路工作,台灯亮,继而实现由红外感应信号控制电路工作的要求,实现自动化。 图3.4感应模块电路图3.1.3灯控制电路模块灯控制模块主要功能为接收上个模块,即触发感应模块输出的开关灯信号进行响应,控制台灯的亮起与熄灭。灯控制模块主要由一个三极管、一个继电器和灯管组成。三极管作为电子开关,控制继电器的工作状态。继电器的绕线端(两个管脚端)串接一个二极管,同时一个管脚接三极管的发射极端,即C管脚,另一个管脚接+5V电压。220V交流电源通入灯,然后连接继电器的开关端(三个管脚端)单独的一个脚,另外的两个脚一个脚接与灯相同的交流220
16、V电压,剩余的一个管脚接地,三极管基极(B管脚)接上一模块输出,即触发感应模块。当上一模块高电平输入三极管B管脚,三极管导通,继电器绕线端导通,继电器的开关端工作,灯管电路接通,台灯亮。灯光控制模块原理框图如图3.5所示:高电平三极管导通继电器工作灯管亮图3.5 灯控制模块框图图3.6 灯控制模块电路图3.1.4开关控制模块开关控制模块主要功能是分为两个方面,一是电源开关,控制整个电路的电源的开/关,是整个电路的总开关;二是模式切换开关,可以切换台灯的使用模式,当不需要红外感应功能的时候,可以切换使用模式,使台灯像普通台灯般正常使用。该模块主要由一个单刀双掷开关和单刀单掷开关组成,由单刀单掷开
17、关1控制整个电路电源输出,即电源开关,单刀双掷开关2为模式切换开关,切换使用模式。开关控制模块的核心在于模式切换功能,使用者可以根据个人需要,选择台灯的工作模式。开关控制模块流程框图如图3.7所示: 单刀单掷开关1单刀双掷开关2控制电源输出红外感应亮灯选择亮灯模式 图3.7 开关控制模块框图 开关控制模块电路图如图3.8(a)、3.8(b)所示:图3.8(a)电源开关 图3.8(b)模式切换开关3.2电路参数的计算及元器件的选择3.2.1 电源模块参数 表3.1 7805 电参数参数符号测试条件最小值典型值最大值单位输出电压VoTj=254.85.05.2V5.0mA1o1.0A,Po15WV
18、i=7.5vto20v4.755.005.25V线性调整率VoTj=25,Vi=7.5Vto25V4.01.00mVTj=25,Vi=8Vto12V1.650mV负载调整率VoTj=25,lo=5.0mAto1.5A9100mVTj=25,lo=250mAto750mA450mV静态电流IQTj=255.08mA静态电流变化率IQlo=5mAto1.0A0.030.5mAVi=8Vto25V0.30.8mA输出噪音电压VNf=10Hzto100KHz,Ta=2542V纹波抑制比RRf=120Hz,Vi=8Vto18V6273dB输出阻抗Rof=1KHz15m输入输出电压差Volo=1.0A,T
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