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一、市场调查研究：本文所介绍的喷水式洗脸盆的设计基于红外线反射原理，由红外发射电路、红外接收放大电路、控制电路、电磁阀、电源等组成。当人或事物靠近时，其根据高矮自动产生控制信号，继电器动作，控制水压大小，再控制电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。与传统供水设施相比，能够提高水资源的使用效率。并且使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌的传播。该系统电路设计简单实用，可以广泛用于商场、学校、办公大楼等人员密集场所。二、设计方案：基于以上对市场现有的喷水式的水龙头性能分析，设计一款喷水式洗脸盆。1、设计要求：能快速根据不同人的身高要求喷出适当高度的水柱，同时也能在人离开时后，迅速停止水流的流出，从而起到节约水源的作用。2、结构设计：本产品由洗脸盆的结构装置、以及红外线感应的水龙头，以及压力开关以及相应的控制系统组成。3、洗脸盆外形设计如下图：反射式光电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。此次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，反射了红外光，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，最后驱动电路控制电磁阀动作打开水源。根据人的高度进行调节控制。三、控制部分设计：1、控制电路硬件设计如图1。主要由单片机控制芯片，热释红外二极管，数模转换控制电机电路，超声波模块等组成。单片机是主要控制核心，负责数据处理和各个部件运作的管理。热释红外二极管主要用于判别是否是由人发出的红外光，以此区分人与障碍物。超声波模块主要用于测量人脸与脸盆底部的高度，将高度反馈给单片机后，单片机再决定喷水的高度。水泵控制模块主要是为方便单片机进行数字控制的接口，实现了数字信号与模拟信号的转变。图12、控制动作流程设计如图2。图23、控制流程软件设计预定义如图3。本段预定义了控制芯片库，超声波模块，热释红外探测器，DAC0832数模转换以及程序运行一些中间变量和寄存器。图3主程序如图4。本段是按照流程图编写。具体动作参考流程图。图4超声波读取人脸位置如图5。对Trig进行一个超过10us的高电平脉冲，等待Echo反馈一个高电平，当电平时间处于10us-18ms之间时，为正常测距。当电平时间为36ms时，为出现异常。反馈的高电平持续时间对应测量距离关系为S=0.172*T（T单位为us,S单位为cm)。图5初始化如图6。初始化主要的输入引脚和需要使用的寄存器。图6水泵控制如图7。通过数模转换来控制水泵的电压，从而实现实时调控水泵的水压。图7中断设置如图8。外部中断和定时器用于超声波的反馈电平持续时间测量。图8延时子程序如图9。延时程序用于产生脉冲的等待时间和两个工作周期之间的等待。图9心得体会1、从设计创意到完成作品的加工制作，我们经历了资料的检索、查询、整理与分析，数据处理能力得到提升；方案的不断修改与完善让我们学会设计与加工要统筹兼顾；在机构设计与产品加工中我们将专业知识充分运用到了实际产品开发。在整个设计与制造过程中我们进一步掌握了机械设计与加工的步骤和要领，深刻体会到团队协作的重要性，同时团队成员综合素质和动手能力得到了很大的提高。2、本次制作充分将所掌握的课本知识融入其中，比如把《机械原理》，计算机编程语言知识运用到机构的设计中，运用《solidworks入门》、《金属工艺学》和《PLC编程技术》知识结合plc编程、solidworks软件对零件进行了合理的选材和设计加工制造。3、从早期的设计构思到作品加工完成，我们深刻认识到现实与理论往往有较大差距，理论设想需要得到实验和实际产品的验证，机械设计与制造是一个不断循环反复完善的过程。通过参与作品制作，我们学到了不少实用知识，真正体会到实践出真知的道理。4、当我们耐心地解决一个又一个问题时，体会到机械设计是一项牵一发而动全身的工作。因此在加工制造之前考虑整体机构各方面因素的时候要非常严谨和务求全面，在追求功能的实现的同时，必须充分地考虑到实际加工的困难、产品的性价比等。总之，机械设计要“理论结合实际”。