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正文內(nèi)容

紅外線自動(dòng)水龍頭控制方案-文庫吧資料

2025-05-12 01:22本頁面
  

【正文】 頻率的設(shè)定 ~,比紅光波長還長的光叫紅外線。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3,則比較器 A2 的輸出為 1,可使 RS 觸發(fā)器置 1,使輸出端 OUT=1。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。555 定時(shí)器成本低,性能可靠,只需要外接幾個(gè)電阻、電容,就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。若無需復(fù)位操作,復(fù)位端應(yīng)接高電平。 比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB,根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端——觸發(fā)輸入和閾值輸入,可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。此外還有輸出級(jí)和放電管。 圖36 555定時(shí)器內(nèi)部原理圖 555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器,三個(gè)等值串聯(lián)電阻,一個(gè) RS 觸發(fā)器,一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對(duì)的二極管。 相比較前兩者驅(qū)動(dòng)方式,采用脈沖驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì):1,顯著增加了作用距離;2,降低了電源消耗;3,提高抗干擾能力。當(dāng)紅外發(fā)光二極管工作在脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)下,紅外發(fā)射的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比,只需盡量提高峰值,就能提高紅外光的發(fā)射距離。因二極管存在死區(qū)電壓,所以在交流驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)加上略大于死區(qū)電壓的著正向偏置電壓。 發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí),其控制的距離與發(fā)射功率成正比。 常用的紅外發(fā)光二極管(如TLN104),其外形和發(fā)光二極管LED相似, ,工作電流60mA,發(fā)射功率≥25mW。發(fā)光元件的種類很多,依光譜大致可分為紅外線發(fā)光元件及可見光的發(fā)光元 件。如下圖: 紅外線發(fā)射管 紅外線二極管因?yàn)榧t外線二極管正常工作,需要一個(gè)固定的頻率激發(fā)。 單片機(jī)正常工作時(shí)的部分引腳圖 輸入電路設(shè)計(jì) 輸入電路是整個(gè)方案的主要組成部分,它要完成的任務(wù)是紅外線的發(fā)射及接受。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時(shí)序,對(duì)指令進(jìn)行譯碼,然后發(fā)出各種控制信號(hào),完成一系列定時(shí)控制的微操作,用來控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。RET按鍵可以選擇專門的復(fù)位按鍵,也可以選擇輕觸開關(guān)。只要GND上升時(shí)間不超過1ms,它們都能很好地工作。 復(fù)位以后,單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài),單片機(jī)從ROM的0000H開始執(zhí)行程序。復(fù)位后,單片機(jī)內(nèi)部寄存器的初始化。 復(fù)位是單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)的初始化操作,是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。其結(jié)果只是機(jī)器周期時(shí)間不同,影響計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值。 電路中的器件選擇可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定,也可以參考一些典型電路的參數(shù)。 51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式:一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式;一種是外部時(shí)鐘方式。 單片機(jī)的時(shí)鐘時(shí)序就是微處理器在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。 ②數(shù)據(jù)總線(DB):數(shù)據(jù)總線寬度為8位,由P0提供。 單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入,用戶I/O口外,其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。288位內(nèi)部RAM 8.   32可編程I/O線 9.   兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 10.   5個(gè)中斷源 11.   可編程串行通道 12.   低功耗的閑置和掉電模式 13.   片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 二、MCS51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu) 綜合上面的描述可知,I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。 值得強(qiáng)調(diào)的是,P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 作為第一功能使用時(shí),就作為普通I/O口用,功能和操作方法與P1口相同。 ④P3口(10腳至17腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口,在MCS51中,這8個(gè)引腳還用于專門功能,是復(fù)用雙功能口。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間,它接收高8位地址。 ③P2口(21腳至28腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口。對(duì)8058032,、重裝觸發(fā),即T2的外部控制端。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,故不是真正的雙向I/O口。 輸入/輸出(I/O)引腳P0、PPP3(共32根) ①P0口(39腳至32腳):是雙向8位三態(tài)I/O口,在外接存儲(chǔ)器時(shí),與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用,能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL負(fù)載。當(dāng)EA保持低電平時(shí),則只訪問外部程序存儲(chǔ)器,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出)8個(gè)LS型的TTL輸入。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令(或常數(shù))期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。ALE端可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)8個(gè)LS型的TTL輸入電路。因此,它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘,或用于定時(shí)目的。 ②ALE/PROG(30腳):當(dāng)訪問外部存貯器時(shí),ALE(允許地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平,而VPD在其規(guī)定的電壓范圍(5177。推薦在此引腳與VCC引腳之間連接一個(gè)約10k的下拉電阻,與VCC引腳之間連接一個(gè)約10μF的電容,以保證可靠地復(fù)位。采用外部振蕩器時(shí),對(duì)HMOS單片機(jī),該引腳接外部振蕩器的信號(hào),即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端;對(duì)XHMOS,此引腳應(yīng)懸浮。XTAL2(18腳)接外晶體的另一端。 主電源引腳VCC和GNDVCC——(40腳)接+5V電壓; GND——(20腳)接地。在單片機(jī)的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳,2條外接晶體的引腳,4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳,32條輸入/輸出(I/O)引腳。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。但實(shí)際上,標(biāo)準(zhǔn)的8051單片機(jī),其功能簡單,儲(chǔ)存方式過于落后,這給單片機(jī)的開發(fā)與使用帶來了諸多不便。 國內(nèi)流行的8位單片機(jī)主要是51系列。第三章 硬件設(shè)計(jì) 控制電路設(shè)計(jì) 控制電路主要用來數(shù)據(jù)的處理、信號(hào)的轉(zhuǎn)換、邏輯控制。 在圖中單片機(jī)、紅外線發(fā)射電路及接受電路三者緊密聯(lián)系。 單片機(jī)根據(jù)紅外線最大有效探測距離通過驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)控制三個(gè)電磁閥的通斷,隨時(shí)調(diào)整流量。 當(dāng)人的手觸及到紅外線有效發(fā)射范圍內(nèi)時(shí),紅外線經(jīng)反射后被相應(yīng)的紅外線接收管檢測到。但都有可取之處,因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)合著市場上的流行控制方案,初步思路如下: 使用555振蕩電路所產(chǎn)生的一定頻率的脈沖信號(hào),通過驅(qū)動(dòng)紅外線二極管發(fā)出相同頻率的紅外線的脈沖信號(hào)。 相比較而言,采用單片機(jī)控制更智能化、人性化。在正常洗手過程中,如果時(shí)間超過60秒,Q2將變低電平,電吹風(fēng)停止工作,以免浪費(fèi)電能。有人洗手時(shí),即有物體靠近時(shí),Q0變成高電平,VT2導(dǎo)通,K1得電吸合,接通供水閥Y2交流電源,Y2動(dòng)作,水龍頭放出自來水供人們洗手,4秒后,Q1輸出高電平,VT3導(dǎo)通,K2得電吸合,接通皂液供應(yīng)閥Y1的交流電源,Y1工作2秒鐘,放出2秒鐘的皂液后停止。 13腳為紅外發(fā)射輸出端,該腳輸出的紅外信號(hào)經(jīng)VT1功率放大后,由VD2向外發(fā)射紅外信號(hào),20腳為紅外信號(hào)輸入端,VD2發(fā)射的紅外信號(hào)由VD1接收,經(jīng)CR6輸入至20腳,并由SM9576內(nèi)部放大整形,最后用于控制Q0~Q2的輸出狀態(tài)。它內(nèi)部包含紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和紅外接收放大電路,其接收靈敏度由的容量大小決定。但是缺點(diǎn)也是顯而易見的:人一旦進(jìn)入反射范圍內(nèi),水閥就打開,水流量無法控制。當(dāng)有人接近時(shí),通過人體發(fā)射使接收管接受到紅外線反射信號(hào),信號(hào)經(jīng)過放大、譯碼后使LM567的⑧腳輸出低電平,VT3導(dǎo)通,繼電器Y吸合將水閥電源接通,水閥打開。此控制電路采用紅外線反射的控制方式,紅外線發(fā)射管與接收管都暗中在同一平面。因紅外自動(dòng)水龍頭要求簡單,因此很少采用單片機(jī)控制。此外,單片機(jī)在工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 在大型電路中,這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積,簡化了電路,降低了損壞、錯(cuò)誤率,也方便于更換。如音樂集成單片機(jī),看似簡單的功能,微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機(jī)的原理),就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛,例如醫(yī)用呼吸機(jī),各種分析儀,監(jiān)護(hù)儀,超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 可以這樣說,現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制,從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備,五花八門,無所不在。 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。因此,單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的控制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng),錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機(jī)。汽車上一般配備40多部單片機(jī),復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作!單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合,甚至比人類的數(shù)量還要多。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機(jī)。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Wind
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