图5 系统的基本组成
根据框图，红外线自动水龙头控制器是由发射、接收与放大、译码、控制几部分组成。本设计中光敏传感器采用红外发光二极管、接受与放大用SFH506-38， LM567设计译码器；延时用555单稳态触发器；可控功率驱动元件采用固态继电器SP110等。其中SFH506-38新型红外遥控接收模块是将红外接收管、前置放大、解调等电路集成在同一基片上的功能模块。它具有体积小，无外部元件，抗干扰力强，接收角度宽，性价比高等优点。其次固体继电器具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点。
第三章 元器件
3.1电源
3.1.1 电源功能
为各元器件的正常工作提供直流电源。根据设计要求组成电路的主要部分有555构成的单稳态触发器延时电路，其工作电压为4.5－18V，作为接收与放大电路使用的SFH506-38其工作电压为5V左右，阀门开关控制电路是由LM567音频译码器和晶体管组成，其工作电压为4.5V－17V,电磁阀5V－12V，由此可知，电源电压应为6V使电路正常工作。 3.1.2电源的组成
由变压器，整流桥，滤波器，稳压器组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；整流后的直流电中仍会含有交流成分，可以通过滤波电路将交流成分滤除；经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 3.1.3电源变压器
将220V 50Hz交流电变成整流滤波所需的交流电压。本设计需要把220V交流电变为6V 交流电，变压器匝数比：
n=原边匝数/副边匝数≈25
3.2 电磁阀
追朔电磁阀的发展史，到目前为止，国内外的电磁阀从原理上分为三大类(即直动式、分步童先导式)，而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类(直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构)。 3.2.1直通式电磁阀
通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。 3.2.2分布直动式电磁阀
它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点：在零压差或真空、高压时亦能可靠动作，但功率较大，要求必须水平安装。 3.2.3先导式电磁阀
通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推。
3.2.4电磁阀的选用及其要求
1、适用性
管路中的流体必须和选用的电磁阀系列型号中标定的介质一致。流体的温度必须小于选用电磁阀的标定温度。电磁阀允许液体粘度一般在20CST以下，大于20CST应注明，工作压差：管路最高压差在小于0.04MPa时应选用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直动式和分步直动式；最低工作压差大于0.04MPa时可选用先导式（压差式）电磁阀；最高工作压差应小于电磁阀的最大标定压力；一般电磁阀都是单向工作，因此要注意是否有反压差，如有安装止回阀。流体清洁度不高时应在电磁阀前安装过滤器，一般电磁阀对介质要求清洁度要好。 注意流量孔径和接管口径；电磁阀一般只有开关两位控制；条件允许请安装旁路管，便于维修；有水锤现象时要定制电磁阀的开闭时间调节。注意环境温度对电磁阀的影响，电源电流和消耗功率应根据输出容量选取，电源电压一般允许±10%左右，必须注意交流起动时VA值较高。
2、可靠性
电磁阀分为常闭和常开二种；一般选用常闭型，通电打开，断电关闭；但在开启时间很长关闭时很短时要选用常开型了。寿命试验，工厂一般属于形式试验项目，确切地说我国还没有电磁阀的专业标准，因此选用电磁阀厂家时慎重。动作时间很短频率较高时一般选取直动式，大口径选用快速系列。
3、安全性
一般电磁阀不防水，在条件不允许时请选用防水型，工厂可以定做。电磁阀的最高标定公称压力一定要超过管路内的最高压力，否则使用寿命会缩短或产生其它意外情况。有腐蚀性液体的应选用全不锈钢型，强腐蚀性流体宜选用塑料王
（SLF）电磁阀。爆炸性环境必须选用相应的防爆产品。
4、经济性
有很多电磁阀可以通用，但在能满足以上三点的基础上应选用最经济的产品。
经上述分析，本设计采用市售12V常闭型直通式直流塑料电磁阀。
图6 电磁阀电路
第四章 单元电路的设计
4.1电源电路
4.1.1 整流滤波电路
整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压。整流通常有半波整流和全波整流。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 4.1.2 稳压电路
经整流滤波输出的电压通常是不稳定的，不能直接对系统供电，因此需要经过稳压电路将电压稳定到单片机系统所需的要求。 对任何稳压电路都应从两个方面考察其稳压特性，一是设电网电压波动，研究起输出电压是否稳定；二是设负载变化，研究其输出电压是否稳定。 直流稳压电路分为串联型稳压电路和开关型稳压电路，本设计采用串联型稳压电路。稳压器一般包括单管稳压器和集成稳压器。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器 4.1.3 稳压电源技术指标
稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、波纹电压及温度系数等。 对稳压电源的性能，主要有以下四个方面的要求：
稳定性好
当输入电压Usr(整流、滤波输出电压)在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化一般要求很小。 由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，长用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为10-2～10-4。
输出电阻小
负载变化时（从空载到满载），输出电压Usr应基本保持不变，其这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又称等效内阻）用rn表示，他等于输出电压变化量和负载电流变化量之比，rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力,rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1?，甚至0.01?。
电压温度系数小
当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示。
输出电压纹波小
所谓纹波电压，是指输出电压中50Hz或100Hz的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。 4.1.4 稳压电源的选用
本电路见图7，低压部分采用6v直流稳压电源供电，具体设计如下： 根据设计要求组成电路的主要部分有555构成的单稳态触发器延时电路，其工作电压为4.5－18V，作为接收与放大电路使用的SFH506-38其工作电压为5V左右，阀门开关控制电路是由LM567音频译码器和晶体管组成，其工作电压为4.5V－17V,电磁阀5V－12V，由此可知，电源电压应为6V使电路正常工作。
图7 电源电路
电源由变压器，整流桥，滤波器，稳压器组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；整流后的直流电中仍会含有交流成分，可以通过滤波电路将交流成分滤波；滤波后稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
（1）变压器将220V50HZ交流电变成整流滤波所需的交流电压。本设计是把