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850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。例如:红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。红外线接收管(如图3-4)是将红外线光信号变成电信号的半导体器件,它的核心部件是一个特殊材料的PN结,和普通二极管相比,在结构上采取了大的改变,红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线,PN结面积尽量做的比较大,电极面积尽量减小,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有红外线光照时,携带能量的红外线光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对(简称:光生载流子)。它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。红外线接收二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。红外接收管的作用是进行光电转换,在光控、红外线遥控、光探测、光纤通信、光电耦合等方面有广泛的应用。
图3-3 红外线发射管 图3-4红外线接收管
3.2.3 数码管
数码管如图3-5所示,是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管(如图3--6)是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。本设计需要用到数码管的动态显示方式。数
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码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\a,b,c,d,e,f,g,dp\的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低.
图3-5数码管实物图 图3-6数码管原理图
3.2.4继电器
继电器是一种电子控制器件,如图3-7所示。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
图
3-7继电器原理图
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两
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端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会 在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与 静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。 这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
3.3 晶振电路
晶体振荡器,在单片机系统里晶振的作用非常大,它结合单片机内部的电路,产生单片机所必须的时钟频率,单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的,晶振提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。电路图如图3-8所示。
图3-8晶振原理图
3.4 复位电路
复位操作完成单片机片内电路的初始化,使单片机从一种确定的状态开始运行。当AT89S52单片机的复位引脚RST出现5ms以上的高电平时,单片机就完成了复位操作。如果RST持续为高电平,则单片机就处于循环复位状态而违法执行程序。因此要求复位后能够脱离复位状态。
根据这个要求,这里采用的是电平按钮复位方式。上电后,由于电容充电,使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时,按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平,从而实现上电且开关复位的操作。通常选择电容值10~30μF,电阻值10kΩ。电路图如图3--9所示。
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图3-9复位电路图
3.5 显示电路
电路采用2位共阳数码管,把7段数码管按顺序接到单片机的P0端口,而数码管的位选接到P2.0和P2.1端口。当单片机检测到信号输入时,数码管将显示干手器的工作时间并进行倒计时。电路如图3-10所示
图3-10 数码管显示电路图
3.6开关电路
开关电路用来控制吹风机的开与关,是由电吹风、继电器K1组成。当单片机检测到信号时,输出端输出高电平使得继电器中的线圈两端得到一个电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。电路如图3-11所示。
图3-11继电器电路图
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3.4.5 红外感应电路
红外线感应单片机产生4000HZ的方波信号,驱动红外发射管发射红外线脉冲。当有手伸到干手器下面时,发射的红外线脉冲被反射回来,由红外接收管接收并转换为电信号,电信号经运放进行信号放大后得到的方波信号送至单片机,从而实现对人体信号的采集。电路如图3-12所示。
图3-12红外感应电路图
3.4.6 执行电路
执行电路主要是电吹风。当接到冷风档时,电动机驱动转子带动风叶旋转。当风叶旋转时,空气从进风口吸入,由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出,从而得到冷风。若在电动机接通的基础上电热丝也接通到电路上,装在风嘴中的发热支架上的发热丝变热并由电动机风扇吹出,则吹出的是热风。自动干手器主要就是通过控制电动机和电热丝的开关来实现冷风和热风的选择。电路如图3--13所示。
图3-13电吹风电路图
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