家庭照明智能遥控开关设计

编号：_______________商丘科技职业学院毕业论文（设计）题目：家庭照明智能遥控开关设计系别机电工程系专业电子信息工程学生姓名马龙飞成绩指导教师贾宗慧2011年4月商丘科技学院毕业论文I摘要为实现家居智能化，家庭内部照明或者其他家电的开关，需要集中或者分布式控制，有时还需要通过网络或者电话远程控制。从市场需求出介绍的智能总线式开关具有如下功能和特点：任何一个房间能控制任何房间的用电设备，并用发光二极管能指示任何房间的灯的状态。发光二极管亮代表此房间灯亮，发光二极管灭代表此房间灯灭。关键词：HN911热释电红外线传感器；555定时器；双向晶闸管；稳压二极管；智能照明论文题目请粘贴II目录1.引言···························································12.光控电子开关电路的设计··········································22.1红外线传感器、光控智能开关的制作与调试·······················22.2光控电子开关的安装与调试······································33.部分元器件介绍················································33.1555定时器····················································43.2双向晶闸管··················································63.2.1双向晶闸管的结构············································63.2.2双向晶闸管的工作原理·······································63.3稳压二极管··················································63.4稳压管的应用···············································73.4.1浪涌保护电路···············································73.4.2电弧抑制电路···············································73.5光敏电阻器··················································83.5.1光敏电阻的结构·············································83.5.2光敏电阻的原理·············································83.5.3光敏电阻的分类·············································83.5.4光敏电阻的主要参数·········································93.5.5光敏电阻的制作材料·········································94.7805集成三端稳压器·············································95.电源电路设计···················································105.1稳压电路·····················································105.2显示部分的设计···············································116.红外发射电路···················································126.1红外检测接收电路·············································13结论·····························································14附录·····························································15参考文献·························································16商丘科技职业学院毕业论文（设计）11.引言利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。单片机由硬件系统与软件系统组成。硬件系统是指构成微机系统的实体与装置，通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成。其中运算器和控制器一般做在一个集成芯片上，统称中央处理单元（CentralProcessingUnit），简称CPU，是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出（Input/Output，简称I/O）接口电路以及外部设备即构成单片机的硬件系统。软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称，人们通过它对微机进行控制并与微机系统进行信息交换，使微机按照人的意图完成预定的任务。软件系统与硬件系统共同构成完整的单片微型计算机系统，两者相辅相成，缺一不可。HN911采用热释电红外控制模块的照明灯，它可以用于卫生间、储藏室、楼梯走廊等处，可做到人来灯亮，人走灯灭，并且还具有白天自动封锁功能。HN911系列模块是采用新技术和新工艺，将高灵敏度的热释电红外传感器、放大器、信号处理及输出电路组装在一起制成模块式电路，它具有从信号接收至家庭照明智能遥控开关设计2控制输出的全部功能。在它的输出端接上晶体管放大电路或单稳态电路可以驱动继电器，接上光耦合电路可以驱动双向可控硅。图2-1HN911模块的内部电路结构2.光控电子开关电路的设计VT9104VD1D14.7KRP100KR1470KR2VRVS6,8VEL160W220V图2-2光控电子开关原理图2.1红外线传感器、光控智能开关的制作与调试本电路按要求选择元器件，焊接正确，即可使用推广。若灵敏度不够，可减小热释电红外线传感器串联的电阻R1，但R1不够太小，应视具体情况而定。适当减小R1后灵敏度仍不够时，可更换耦合电容C1，将1uF换成0.7uF，效果将商丘科技职业学院毕业论文（设计）3很显著。制作的如图2-3所示。图2-3红外线传感器、光控智能开关PCB板2.2光控电子开关的安装与调试安装时将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间灯光的直接照射。调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。制作的如图2-4所示。图2-4光控电子开关的PCB板3.部分元器件介绍家庭照明智能遥控开关设计4图2-5定时器的引脚图3.1555定时器555定时器的组成和功能。图2-6是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。图2-6555定时器组成框图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。一般用5V。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Jun-2005SheetofFile:E:\指导书\电子技术指导书\数字电路.ddbDrawnBy:5K5K5K+-TQ&&Q+-AASRV1V21DQVTHTLVRCCVSS1284563712CD商丘科技职业学院毕业论文（设计）53脚：输出端Vo2脚：TL低触发端6脚：TH高触发端4脚：DR是直接清零端。当DR端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为CCCCV31,V32的情况下，555时基电路的功能表如表1示。表1555定时器的功能表单稳态触发器的特点是电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。在触发信号作用下，电路将由稳态翻转到暂稳态，暂稳态是一个不能长久保持的状态，由于电路中RC延时环节的作用，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态，并在输出端获得一个脉冲宽度为tw的矩形波。在单稳态触发器中，输出的脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间，其长短取决于电路的参数值。清零端DR高触发端TH低触发端TLQn+1放电管T功能00导通直接清零1CCV32CCV310导通置01CCV32CCV311截止置11CCV32CCV31Qn不变保持家庭照明智能遥控开关设计6稳态时，输出uo为低电平，即无触发器信号（ui为高电平）时，电路处于稳定状态——输出低电平。在ui负脉冲作用下，低电平触发端得到低于（1/3）Vcc，触发信号，输出uo为高电平，放电管VT截止，电路进入暂稳态，定时开始。在暂稳态期间，电源＋Vcc→R→C→地，对电容充电，充电时间常数T＝RC，uc按指数规律上升。当电容两端电压uc上升到（2/3）Vcc后，6端为高电平，输出uo变为低电平，放电管VT导通，定时电容C充电结束，即暂稳态结束。电路恢复到稳态uo为低电平的状态。当第二个触发脉冲到来时，又重复上述过程。3.2双向晶闸管3.2.1双向晶闸管的结构双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。3.2.2双向晶闸管的工作原理由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。由于双向晶闸管正、反特性具有对称性，所以它可在3.3稳压二极管任何一个方向导通。由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向商丘科技职业学院毕业论文（设计）7峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。如图所示双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图