一种开放式传感器技术应用的综合实训平台

摘要

本发明涉及一种开放式传感器技术应用的综合实训平台。本发明包括设置在平台上的饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块。声光控灯模块、人体热释电感应灯模块和触摸灯模块共用一个白炽灯。本发明传感器种类多，能满足高校《传感器技术应用》课程的实训教学，且设备成本低；将实训的关键元器件做成插装式，便于对传感器进行性能测试，更加方便检测和维修。主控单片机放置采用了单片机卡座式，便于单片机不同芯片更换或者升级。在实训平台的布局上采用了强、弱电实训项目分开、简单实训和复杂实训项目分开的设计。

说明书

技术领域

本发明属于传感检测技术和单片机控制技术领域，具体涉及一种开放式传感器技术应用的综合实训平台。

背景技术

随着高等职业教育的不断发展，目前越来越重视学生动手实践能力的培养。在电子信息类专业中，《传感器技术应用》课程大多数高校都作为必修课，同时在《传感器技术应用》的实训的教学中，大多数学校都采用了实验箱或者实验桌方式进行，同时大多数实训都是验证性的实训，对学生动手实践能力和创新能力的培养是不足的，同时实验箱式的传感器实训平台，大多数关键元器件、传感器信号检测的关键电路都在实验箱的背面，学生对单独传感器元器件或者模块无法做到特性的单独测试，同时关键的信号处理电路也无法熟悉，此外对于维修维修也不方便。为了提高学生学习的兴趣，本项目选择的传感器和传感器的实践应用，都是日常生活中较为常见的。在设计过程中，既设计220V交流强电的项目，同时又设计了5V弱电的项目，此外为了提高学生的传感器技术应用的综合能力，设计了单片机控制的传感器实训项目。为了学生实训的便捷性，在实训平台的布局上，所有的元器件都做成了开放式，电路中所有的元器件和关键电路学生都能看到，同时将强、弱电项目分开进行设计，简单的实训项目和复杂的实训项目分开设计；此外将关键的元器件做成插装式，便于学生单独测试传感器元件或者模块以及关键元器件的参数和特性，同时检测和维修也更加方便。但目前基于此的开放式传感器技术应用平台未见有相关的报道，只有部分高职院校开始有所关注，但并没形成一个完整的、综合性的传感器技术应用的实训平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开放式传感器技术应用的综合实训平台。

本发明包括饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块；所述的饮水机温控模块、声光控灯模块、人体热释电感应灯模块、触摸灯模块、饮水温控指示模拟模块、酒精浓度检测模块、红外线防盗报警器模块和传感器技术综合应用模块均设置在平台上；声光控灯模块、人体热释电感应灯模块和触摸灯模块共用一个白炽灯。

所述的饮水机温控模块包括保险丝F1、第一船型开关SWITCH1、三个电阻、三个二极管、三个发光二极管、88℃热敏开关ST1、95℃热敏开关ST2和加热电阻EH1；保险丝F1的一端与220V电源的火线(L)相连，另一端与第一船型开关SWITCH1的1脚相连；电阻R1的一端、电阻R3的一端与88℃热敏开关ST1的一端连接后接第一船型开关SWITCH的2脚；电阻R1的另一端与发光二极管LED1的阳极相连，发光二极管LED1的阴极与整流二极管D1的阳极相连；电阻R3的另一端与发光二极管LED2的阳极相连，发光二极管LED2的阴极与整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D2的阴极、电阻R2的一端与加热电阻EH1的一端相连后接88℃热敏开关ST2的另一端；电阻R2的另一端与发光二极管LED3的阳极相连，发光二极管LED3的阴极与整流二极管D3的阳极相连；整流二极管D3的阴极、加热电阻EH1的另一端与整流二极管D1的阴极相连后通过95℃热敏开关ST2与第一船型开关SWITCH1的3脚连接后接220V电源的零线(N)。

所述的声光控灯模块包括第二船型开关SWITCH2、两个插针、六个整流二极管、两个电解电容、两个瓷片电容、五个电阻、第一可控硅Q1、麦克风MK1、三极管Q2、电位器Rp1、电位器Rp2、光敏电阻Rg、第一与非门集成芯片U1、40W白炽灯L1；所述的第一与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。

第二船型开关SWITCH2的1脚与220V电源的火线(L)相连；插针P1的2脚与整流二极管D4的阳极连接后接第二船型开关SWITCH2的2脚；电阻R6的一端与瓷片电容C4的一端连接后接整流二极管D4的阴极；电阻R6的另一端、瓷片电容C4的另一端、电解电容C1的正极、电阻R8的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电位器Rp1的一端、电位器Rp1的移动端连接后接VCC1；电阻R8的另一端与瓷片电容C2的一端连接后接麦克风MK1的正极；瓷片电容C2的另一端与电阻R4的另一端连接后接三极管Q2的基极；电阻R5的另一端与三极管Q2的集电极相连后接第一与非门集成芯片U1的1脚；电位器Rp1的另一端与光敏电阻Rg的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的2脚；第一与非门集成芯片U1的3脚与12脚相连，4脚与13脚相连；电解电容C3的正极与电阻R7的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的11脚；电阻R7的另一端与第一可控硅Q1的触发极相连；电解电容C3的负极、电位器Rp2的一端、电位器Rp2的移动端、第一与非门集成芯片U1的5脚、第一与非门集成芯片U1的6脚连接后接整流二极管D9的阴极；电位器Rp2的另一端、整流二极管D9的阳极、光敏电阻Rg的另一端、三极管Q2的发射极、麦克风MK1的负极、电解电容C1的负极、第一可控硅Q1的阴极、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阳极接地；第一可控硅Q1的阳极、整流二极管D5的阴极、整流二极管D6阴极相连；整流二极管D7的阴极、整流二极管D6的阳极连接后接插针P2的1脚；整流二极管D8的阴极、整流二极管D5的阳极与第二船型开关SWITCH2的3脚连接后接220V电源的零线(N)；40W白炽灯L1的一端与插针P1的1脚连接，另一端与插针P2的2脚连接。

所述的人体热释电感应灯模块包括第三船型开关SWITCH3、两个插针、五个整流二极管、两个电阻、瓷片电容C6、电解电容C5、第二可控硅Q3、热释电传感器U2；所述的热释电传感器采用Risym公司生产的HC-SR501芯片。

第三船型开关SWITCH3的1脚与220V电源的火线(L)连接，第三船型开关SWITCH3的2脚与插针P3的2脚连接后接整流二极管D10的阳极；瓷片电容C6的一端与电阻R9的一端连接后接整流二极管D10的阴极；电阻R9的另一端、瓷片电容的另一端、电解电容C5的正极、热释电传感器U2的1脚连接后接VCC2；热释电传感器U2的2脚通过电阻R1O接第二可控硅Q3的触发极；热释电传感器U2的3脚、电解电容的C5的负极、第二可控硅Q3的阴极、整流二极管D12的阳极、整流二极管D14的阳极接地；整流二极管D11的阴极与整流二极管D13的阴极连接后接第二可控硅Q3的阳极；整流二极管D14的阴极与整流二极管D13的阳极相连后接插针P4的1脚；整流二极管D12的阴极、整流二极管D11的阳极与第三船型开关SWITCH3的3脚连接后接220V电源的零线(N)；插针P3的1脚通过电路网络标号LMP1连接到图2中40W白炽灯L1的一端，插针P4的2脚通过电路网络标号LMP2连接到图2中40W白炽灯L1的另一端。

所述的触摸灯模块包括第四船型开关SWITCH4、两个插针、五个整流二极管、七个电阻、两个电解电容、第三可控硅Q4、第二与非门集成芯片U3、触摸开关TOUCH1；第四船型开关SWITCH4的1脚与220V电源的火线(L)相连；整流二极管D15的阳极、整流二极管D16的阴极连接后接第四船型开关SWITCH4的2脚；整流二极管D15的阴极、整流二极管D17的阴极与电阻R13的一端相连后接第三可控硅Q4的阳极；电阻R13的另一端、电阻R14的一端与电解电容C7的正极连接；第三可控硅Q4的阴极、电解电容的C7的负极、电阻R14的另一端、电阻R17的一端、电阻R11的一端、电解电容C8的负极、整流二极管D18的阳极、整流二极管D16的阳极接地；整流二极管D18的阴极与整流二极管D17的阳极连接后接插针P6的1脚；第四船型开关SWITCH4的3脚与插针P5的2脚连接后接220V电源的零线(N)；插针P5的1脚通过电路网络标号LMP1连接到图2中40W白炽灯L1的一端，插针P6的2脚通过电路网络标号LMP2连接到图2中40W白炽灯L1的另一端；触摸开关TOUCH1通过电阻R15与电阻R16的一端连接；第二与非门集成芯片U3的1脚、第二与非门集成芯片U3的2脚、电阻R16的另一端、电阻R17的另一端连接；第二与非门集成芯片U3的5脚、6脚连接后接第二与非门集成芯片U3的3脚；第二与非门集成芯片U3的4脚与整流二极管D19的阳极相连；整流二极管D19的阴极、电阻R11的另一端、第二与非门集成芯片U3的8脚与9脚连接后接电解电容C8的正极；第二与非门集成芯片U3的12脚与13脚相连后接与第二非门集成芯片U3的10脚；第二与非门集成芯片U2的11脚通过电阻R12与第三可控硅Q4的触发极相连；所述的第二与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。

所述的饮水机温控指示模拟模块包括第一自锁开关SW1、整流二极管D20、五个电阻、热敏电阻NTC、电磁继电器JK1、三个发光二极管、三极管Q5；VCC为饮水机温控指示模拟电路的输入电源；第一自锁开关的1脚接VCC，第一自锁开关的2脚与整流二极管D20的阴极连接后接电磁继电器JK1的4脚；热敏电阻NTC的一端、发光二极管LED4的阳极、发光二极管LED5的阳极与发光二极管LED6的阳极相连后接第一自锁开关的2脚；电磁继电器JK1的5脚与整流二极管D20的阳极连接后接三极管Q5的集电极；热敏电阻NTC的另一端与电阻R20的一端相连；电阻R20的另一端、电阻R21的一端与三极管Q5的基极相连；发光二极管LED4的阴极通过电阻R22接电磁继电器JK1的3脚；发光二极管LED5的阴极通过电阻R18接电磁继电器JK1的2脚；发光二极管LED6的阴极通过电阻R19接地；电阻R21的另一端、电磁继电器JK1的1脚、三极管Q5的发射极接地。

所述的酒精浓度检测模块包括0.5mm间距接线端子JP1、第二自锁开关SW2、两个电解电容、三端稳压芯片U4、酒精浓度传感器MQ-3、两个电位器、比较器集成芯片U5和十个发光二极管；VCC9V为酒精浓度检测电路的输入电源；所述的三端稳压芯片U4采用ST公司的7805；比较器集成芯片U5采用NS公司的LM3914。

接线端子JP1的1脚与第二自锁开关SW2的1脚连接后接VCC9V；第二自锁开关的5脚、电解电容C9的正极与三端稳压芯片U4的输入脚相连；三端稳压芯片U4的输出脚与电解电容C10的正极，酒精浓度传感器MQ-3的1脚、酒精浓度传感器MQ-3的4脚、酒精浓度传感器MQ-3的6脚、比较器集成芯片U5的3脚、LM3914比较器集成芯片U5的9脚、发光二极管LED7的阳极、发光二极管LED8的阳极、发光二极管LED9的阳极、发光二极管LED10的阳极、发光二极管LED11的阳极、发光二极管LED12的阳极、发光二极管LED13的阳极、发光二极管LED14的阳极、发光二极管LED15的阳极、发光二极管LED16的阳极相连接；比较器集成芯片U5的6脚、比较器集成芯片U5的7脚与电位器Rp3的一端相连；比较器集成芯片U5的5脚、酒精传感器MQ-3的3脚、酒精传感器MQ-3的5脚、电位器Rp4的一端相连接；比较器集成芯片U5的2脚、比较器集成芯片U5的4脚、比较器集成芯片U5的8脚、电位器Rp3的另一端、电位器Rp3的移动端、电位器Rp4的另一端、电位器Rp4的移动端、酒精传感MQ-3的2脚、电解电容C10的负极、三端稳压芯片U4的接地脚、电解电容C9的负极、接线端子JP1的2脚接地；比较器集成芯片U5的1脚与发光二极管LED7的阴极相连，比较器集成芯片U5的18脚与发光二极管LED8的阴极相连，比较器集成芯片U5的17脚与发光二极管LED9的阴极相连，比较器集成芯片U5的16脚与发光二极管LED10的阴极相连，比较器集成芯片U5的15脚与发光二极管LED11的阴极相连，比较器集成芯片U5的14脚与发光二极管LED12的阴极相连，比较器集成芯片U5的13脚与发光二极管LED13的阴极相连，比较器集成芯片U5的12脚与发光二极管LED14的阴极相连，比较器集成芯片U5的11脚与发光二极管LED15的阴极相连，比较器集成芯片U5的10脚与发光二极管LED16的阴极相连。

所述的红外线防盗报警器模块包括第三自锁开关SW3、七个电阻、电位器Rp5、红外线发射管LED-IR、发光二极管LED17、红外接收管Q6、三个三极管、第三与非门集成芯片U5、电解电容C11、整流二极管D21、插针P7和有源蜂鸣器B1；VCC为红外线防盗报警器电路的输入电源；第三自锁开关的1脚接VCC，第三自锁开关的2脚、发光二极管LED17的阳极、红外接收管Q6的集电极、电阻R26的一端、电阻R27的一端连接后接有源蜂鸣器B1的正极；发光二极管LED17的阴极通过电阻R24接地；红外接收管Q6的发射极、电阻R25的一端、三极管Q7的基极连接；电阻R26的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q8的基极连接；电阻R27的另一端、三极管Q8的集电极、第三与非门集成芯片U6的12脚连接；有源蜂鸣器B1的负极接插针P7的1脚，插针P7的2脚接三极管Q9的集电极；第三与非门集成芯片U6的5脚、第三与非门集成芯片U6的6脚、电阻R28的一端、整流二极管D21的阴极、电解电容C11的负极相连接；第三与非门集成芯片U6的4脚与第三与非门集成芯片U6的13脚相连；第三与非门集成芯片U6的11脚、电阻R29的一端、电解电容C11的正极相连接；电阻R29的另一端接三极管Q9的基极；三极管Q9的发射极、整流二极管D21的阳极、电阻R28的另一端、三极管Q8的发射极，三极管Q7的发射极，电阻R25的另一端接地；电阻R23的一端接VCC；电阻R23的另一端、电位器Rp5的一端、电位器Rp5的移动端相连，电位器Rp5的另一端与红外发射管LED-IR的正极相连，红外发射管LED-IR的负极接地；所述的第三与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。

所述的多种传感器技术综合应用模块包括0.5mm间距毫米接线端子JP2、DC座SPQ、USB接口、第四自锁开关SW4、四个发光二极管、三个四脚按键、二十个电阻、电解电容C16、九个插针、51单片机U7、五个瓷片电容，三位数码管SMG1、四个三极管、12MHz晶振Y1、电机接口MOTOR、霍尔开关U8、D触发器U9、湿度传感器U10、温度传感器U11、红外接收管U12、超声波传感器U13；所述的51单片机采用STC公司的STC89C52RC芯片，霍尔开关采用allegro公司的3144，D触发器采用TI公司的HEF4013芯片，湿度传感器采用TELESKY公司的DHT11，温度传感器采用Risym公司DS18B20，红外接收管U12采用Risym公司的HS0038，超声波传感器采用Risym公司HC-SR04。

VCC为多种传感器技术综合应用电路的输入电源；51单片机U7的31脚、接线端子JP2的1脚、USB接口USB的1脚、第四自锁开关SW4的1脚接VCC；第四自锁开关SW4的2脚为电源，第四自锁开关SW4的2脚接发光二极管LED18的阳极；发光二极管LED18的阴极通过电阻R30接地；按键S1的一端与电解电容C16的正极连接后接第四自锁开关SW4的2脚；51单片机U7的40脚、三极管Q10的集电极、三极管Q11的集电极、三极管Q12的集电极、发光二极管LED19的阳极、发光二极管LED20的阳极、插针JP7的1脚～5脚、插针JP9的1脚、超声波传感器U13的1脚、插针JP10的1脚、湿度传感器U10的1脚、电阻R49的一端、温度传感器U11的3脚、红外接收管U12的3脚接第四自锁开关SW4的2脚；发光二极管LED21的阳极、电阻R45的一端与霍尔开关U8的1脚连接后接第四自锁开关SW4的2脚；51单片机U7的40脚通过电容C17接地；按键S1的另一端、电解电容C16的负极与电阻R31的一端连接后接51单片机U7的9脚；51单片机U7的1脚、插针JP3的1脚与湿度传感器U10的2脚连接；51单片机U7的2～8脚分别与插针JP3的2～8脚连接；51单片机U7的10脚、超声波传感器U13的3脚与插针JP10的3脚连接；51单片机U7的11脚、超声波传感器U13的2脚与插针JP10的2脚连接；51单片机U7的12脚、电阻R49的另一端与插针JP4的1脚连接；51单片机U7的13脚与插针JP4的2脚连接；51单片机U7的14脚与插针JP4的3脚连接；51单片机U7的15脚与插针ADJ的2脚连接；51单片机U7的16脚与插针JP5的1脚连接；51单片机U7的17脚与插针JP5的2脚连接；晶振Y1的1脚与瓷片电容C12的一端连接后接51单片机U7的18脚；晶振Y1的2脚与瓷片电容C13的一端连接后接51单片机U7的19脚；51单片机U7的39脚通过电阻R32接三位数码管SMG1的11脚；51单片机U7的38脚通过电阻R33接三位数码管SMG1的7脚；S 51单片机U7的37脚通过电阻R34接三位数码管SMG1的4脚；51单片机U7的36脚通过电阻R35接三位数码管SMG1的2脚；51单片机U7的35脚通过电阻接三位数码管SMG1的1脚；51单片机U7的34脚通过电阻R37接三位数码管SMG1的10脚；51单片机U7的33脚通过电阻R38接三位数码管SMG1的5脚；51单片机U7的32脚通过电阻R39接三位数码管SMG1的3脚；51单片机U7的30脚与插针JP6的1脚相连；51单片机U7的29脚与插针JP6的2脚相连；51单片机U7的28脚、插针JP6的3脚与温度传感器U11的2脚连接；按键S2的一端与瓷片电容C14的一端连接后接51单片机U7的27脚；按键S3的一端与瓷片电容C15的一端连接后接51单片机U7的26脚；51单片机U7的25脚通过电阻R43接发光二极管LED19的阴极；51单片机U7的24脚通过电阻R44接发光二极管LED20的阴极；51单片机U7的23脚通过电阻R40接三极管Q10的基极；三极管Q10的发射极接三位数码管SMG1的12脚；51单片机U7的22脚通过接三极管Q11的基极；三极管Q11的发射极接三位数码管SMG1的9脚；51单片机U7的21脚通过电阻R42接三极管Q12的基极；三极管Q12的发射极接三位数码管SMG1的7脚；霍尔开关U8的3脚、电阻R45的另一端与电阻R46的一端连接后接插针ADJ的1脚；电阻R46的另一端与发光二极管LED21的阴极相连；D触发器U9的1脚与插针ADJ的3脚连接；D触发器U9的13脚与插针ADJ的4脚相连；D触发器U9的2脚与5脚相连，D触发器U9的12脚与9脚相连；D触发器U9的3脚与插针JP9的3脚相连，D触发器U9的11脚与插针JP9的2脚相连；超声波传感器U13的4脚与插针JP10的4脚相连；51单片机U7的接地脚接地；电阻R47的一端接湿度传感器U10的1脚，另一端接湿度传感器U10的2脚；电阻48的一端接温度传感器U11的2脚，另一端接温度传感器U11的3脚；电阻R49的另一端接三极管Q13的集电极；三极管Q13的基极接红外接收管U12的1脚；D触发器U9的4脚、D触发器U9的6脚、D触发器U9的8脚、D触发器U9的10脚接地；接线端子JP2的2脚，DC座SPQ的接地脚、USB接口USB的接地脚接地；电阻R31的另一端、瓷片电容C12的另一端、瓷片电容C13的另一端、插针JP8的1～5脚、插针JP9的4脚、霍尔开关U8的2脚、插针JP9的4脚、按键的S2的另一端、瓷片电容C14的另一端、、按键S3的另一端、瓷片电容C15的另一端、超声波传感器U13的5脚、插针JP10的5脚、湿度传感器U10的3脚、温度传感器U11的1脚、三极管Q13的集电极、红外接收管U12的2脚接地；电机接口MOTOR的两端与电动机的两端连接。

本发明传感器种类多，同时有强电和弱电的实训，可满足大多数高校《传感器技术应用》课程的实训教学；且设备成本低，相对于传统实验箱式的实训平台，该设备没有昂贵的内部电源控制系统和复杂电路，设备硬件部分成本低廉；还将实训的关键元器件做成插装式，便于学生能够独立的对传感器或者模块进行单独的性能测试，同时检测和维修也更加方便。相比传统的传感器实训平台把主控单片机直接焊接在PCB板上，这里主控单片机放置采用了单片机卡座式，便于单片机不同芯片更换或者升级。在实训平台的布局设计上，采用了强、弱电实训项目分开设计，简单实训和复杂实训项目分开设计。

附图说明

图1为本发明的整体模块示意图；

图2为图1中饮水机温控模块的电路图；

图3为图1中声光控灯模块的电路图；

图4为图1中人体热释电感应灯模块的电路图；

图5为图1中触摸灯模块的电路图；

图6为图1中饮水温控指示模拟模块的电路图；

图7为图1中酒精浓度检测模块的电路图；

图8为图1中红外线防盗报警器模块的电路图；

图9为图1中传感器技术综合应用模块的电路图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明进行详细的描述。

如图1所示，一种开放式传感器技术应用的综合实训平台，包括饮水机温控模块1、声光控灯模块2、人体热释电感应灯模块3、触摸灯模块4、饮水温控指示模拟模块5、酒精浓度检测模块6、红外线防盗报警器模块7和传感器技术综合应用模块8。饮水机温控模块1、声光控灯模块2、人体热释电感应灯模块3、触摸灯模块4、饮水温控指示模拟模块5、酒精浓度检测模块6、红外线防盗报警器模块7和传感器技术综合应用模块8均设置在平台上，独立工作。饮水机温控模块1、声光控灯模块2、人体热释电感应灯模块3和触摸灯模块4将220V交流电源通过整流和滤波输出相应的直流电压(标识为VCC1、VCC2和VCC3)给后续控制电路；声光控灯模块2、人体热释电感应灯模块3和触摸灯模块4共用一个白炽灯；饮水温控指示模拟模块5、红外线防盗报警器模块7和传感器技术综合应用模块8这三个模块共用同一个直流输入电源+5V(标识为VCC)，酒精浓度检测模块6输入电源为+9V(标识为VCC9V)。

如图2所示，饮水机温控模块1包括保险丝F1、第一船型开关SWITCH1、三个电阻、三个二极管、三个发光二极管、88℃热敏开关ST1、95℃热敏开关ST2和加热电阻EH1。

保险丝F1的一端与220V电源的火线(L)相连，另一端与第一船型开关SWITCH1的1脚相连。电阻R1的一端、电阻R3的一端与88℃热敏开关ST1的一端连接后接第一船型开关SWITCH的2脚。电阻R1的另一端与发光二极管LED1的阳极相连，发光二极管LED1的阴极与整流二极管D1的阳极相连。电阻R3的另一端与发光二极管LED2的阳极相连，发光二极管LED2的阴极与整流二极管D2的阳极相连；整流二极管D2的阴极、电阻R2的一端与加热电阻EH1的一端相连后接88℃热敏开关ST2的另一端。电阻R2的另一端与发光二极管LED3的阳极相连，发光二极管LED3的阴极与整流二极管D3的阳极相连；整流二极管D3的阴极、加热电阻EH1的另一端与整流二极管D1的阴极相连后通过95℃热敏开关ST2与第一船型开关SWITCH1的3脚连接后接220V电源的零线(N)。

如图3所示，声光控灯模块2包括第二船型开关SWITCH2、两个插针、六个整流二极管、两个电解电容、两个瓷片电容、五个电阻、第一可控硅Q1、麦克风MK1、三极管Q2、电位器Rp1、电位器Rp2、光敏电阻Rg、第一与非门集成芯片U1、40W白炽灯L1。与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。

第二船型开关SWITCH2的1脚与220V电源的火线(L)相连；插针P1的2脚与整流二极管D4的阳极连接后接第二船型开关SWITCH2的2脚。电阻R6的一端与瓷片电容C4的一端连接后接整流二极管D4的阴极；电阻R6的另一端、瓷片电容C4的另一端、电解电容C1的正极、电阻R8的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电位器Rp1的一端、电位器Rp1的移动端连接后接VCC1。电阻R8的另一端与瓷片电容C2的一端连接后接麦克风MK1的正极。瓷片电容C2的另一端与电阻R4的另一端连接后接三极管Q2的基极。电阻R5的另一端与三极管Q2的集电极相连后接第一与非门集成芯片U1的1脚。电位器Rp1的另一端与光敏电阻Rg的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的2脚。第一与非门集成芯片U1的3脚与12脚相连，4脚与13脚相连。电解电容C3的正极与电阻R7的一端连接后接第一与非门集成芯片U1的11脚。电阻R7的另一端与第一可控硅Q1的触发极相连。电解电容C3的负极、电位器Rp2的一端、电位器Rp2的移动端、第一与非门集成芯片U1的5脚、第一与非门集成芯片U1的6脚连接后接整流二极管D9的阴极。电位器Rp2的另一端、整流二极管D9的阳极、光敏电阻Rg的另一端、三极管Q2的发射极、麦克风MK1的负极、电解电容C1的负极、第一可控硅Q1的阴极、整流二极管D7的阳极、整流二极管D8的阳极接地。第一可控硅Q1的阳极、整流二极管D5的阴极、整流二极管D6阴极相连。整流二极管D7的阴极、整流二极管D6的阳极连接后接插针P2的1脚。整流二极管D8的阴极、整流二极管D5的阳极与第二船型开关SWITCH2的3脚连接后接220V电源的零线(N)。40W白炽灯L1的一端与插针P1的1脚连接，另一端与插针P2的2脚连接。

如图4所示，人体热释电感应灯模块3包括第三船型开关SWITCH3、两个插针、五个整流二极管、两个电阻、瓷片电容C6、电解电容C5、第二可控硅Q3、热释电传感器U2。热释电传感器采用Risym公司生产的HC-SR501芯片。

第三船型开关SWITCH3的1脚与220V电源的火线(L)连接，第三船型开关SWITCH3的2脚与插针P3的2脚连接后接整流二极管D10的阳极。瓷片电容C6的一端与电阻R9的一端连接后接整流二极管D10的阴极。电阻R9的另一端、瓷片电容的另一端、电解电容C5的正极、热释电传感器U2的1脚连接后接VCC2。热释电传感器U2的2脚通过电阻R1O接第二可控硅Q3的触发极。热释电传感器U2的3脚、电解电容的C5的负极、第二可控硅Q3的阴极、整流二极管D12的阳极、整流二极管D14的阳极接地。整流二极管D11的阴极与整流二极管D13的阴极连接后接第二可控硅Q3的阳极。整流二极管D14的阴极与整流二极管D13的阳极相连后接插针P4的1脚。整流二极管D12的阴极、整流二极管D11的阳极与第三船型开关SWITCH3的3脚连接后接220V电源的零线(N)。插针P3的1脚通过电路网络标号LMP1连接到图2中40W白炽灯L1的一端，插针P4的2脚通过电路网络标号LMP2连接到图2中40W白炽灯L1的另一端。

如图5所示，触摸灯模块4包括第四船型开关SWITCH4、两个插针、五个整流二极管、七个电阻、两个电解电容、第三可控硅Q4、第二与非门集成芯片U3、触摸开关TOUCH1。与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。

第四船型开关SWITCH4的1脚与220V电源的火线(L)相连；整流二极管D15的阳极、整流二极管D16的阴极连接后接第四船型开关SWITCH4的2脚。整流二极管D15的阴极、整流二极管D17的阴极与电阻R13的一端相连后接第三可控硅Q4的阳极。电阻R13的另一端、电阻R14的一端与电解电容C7的正极连接。第三可控硅Q4的阴极、电解电容的C7的负极、电阻R14的另一端、电阻R17的一端、电阻R11的一端、电解电容C8的负极、整流二极管D18的阳极、整流二极管D16的阳极接地。整流二极管D18的阴极与整流二极管D17的阳极连接后接插针P6的1脚。第四船型开关SWITCH4的3脚与插针P5的2脚连接后接220V电源的零线(N)。插针P5的1脚通过电路网络标号LMP1连接到图2中40W白炽灯L1的一端，插针P6的2脚通过电路网络标号LMP2连接到图2中40W白炽灯L1的另一端。触摸开关TOUCH1通过电阻R15与电阻R16的一端连接；第二与非门集成芯片U3的1脚、第二与非门集成芯片U3的2脚、电阻R16的另一端、电阻R17的另一端连接。第二与非门集成芯片U3的5脚、6脚连接后接第二与非门集成芯片U3的3脚；第二与非门集成芯片U3的4脚与整流二极管D19的阳极相连。整流二极管D19的阴极、电阻R11的另一端、第二与非门集成芯片U3的8脚与9脚连接后接电解电容C8的正极。第二与非门集成芯片U3的12脚与13脚相连后接与第二非门集成芯片U3的10脚；第二与非门集成芯片U2的11脚通过电阻R12与第三可控硅Q4的触发极相连。

如图6所示，饮水机温控指示模拟模块5包括第一自锁开关SW1、整流二极管D20、五个电阻、热敏电阻NTC、电磁继电器JK1、三个发光二极管、三极管Q5。VCC为饮水机温控指示模拟电路的输入电源。

第一自锁开关的1脚接VCC，第一自锁开关的2脚与整流二极管D20的阴极连接后接电磁继电器JK1的4脚；热敏电阻NTC的一端、发光二极管LED4的阳极、发光二极管LED5的阳极与发光二极管LED6的阳极相连后接第一自锁开关的2脚。电磁继电器JK1的5脚与整流二极管D20的阳极连接后接三极管Q5的集电极。热敏电阻NTC的另一端与电阻R20的一端相连。电阻R20的另一端、电阻R21的一端与三极管Q5的基极相连。发光二极管LED4的阴极通过电阻R22接电磁继电器JK1的3脚。发光二极管LED5的阴极通过电阻R18接电磁继电器JK1的2脚。发光二极管LED6的阴极通过电阻R19接地；电阻R21的另一端、电磁继电器JK1的1脚、三极管Q5的发射极接地。

如图7所示，酒精浓度检测模块6包括0.5mm间距接线端子JP1、第二自锁开关SW2、两个电解电容、三端稳压芯片U4、酒精浓度传感器MQ-3、两个电位器、比较器集成芯片U5和十个发光二极管。三端稳压芯片U4采用ST公司的7805，比较器集成芯片U5采用NS公司的LM3914。VCC9V为酒精浓度检测电路的输入电源。

接线端子JP1的1脚与第二自锁开关SW2的1脚连接后接VCC9V。第二自锁开关的5脚、电解电容C9的正极与三端稳压芯片U4的输入脚相连。三端稳压芯片U4的输出脚与电解电容C10的正极，酒精浓度传感器MQ-3的1脚、酒精浓度传感器MQ-3的4脚、酒精浓度传感器MQ-3的6脚、比较器集成芯片U5的3脚、LM3914比较器集成芯片U5的9脚、发光二极管LED7的阳极、发光二极管LED8的阳极、发光二极管LED9的阳极、发光二极管LED10的阳极、发光二极管LED11的阳极、发光二极管LED12的阳极、发光二极管LED13的阳极、发光二极管LED14的阳极、发光二极管LED15的阳极、发光二极管LED16的阳极相连接。比较器集成芯片U5的6脚、比较器集成芯片U5的7脚与电位器Rp3的一端相连；比较器集成芯片U5的5脚、酒精传感器MQ-3的3脚、酒精传感器MQ-3的5脚、电位器Rp4的一端相连接。比较器集成芯片U5的2脚、比较器集成芯片U5的4脚、比较器集成芯片U5的8脚、电位器Rp3的另一端、电位器Rp3的移动端、电位器Rp4的另一端、电位器Rp4的移动端、酒精传感MQ-3的2脚、电解电容C10的负极、三端稳压芯片U4的接地脚、电解电容C9的负极、接线端子JP1的2脚接地。比较器集成芯片U5的1脚与发光二极管LED7的阴极相连，比较器集成芯片U5的18脚与发光二极管LED8的阴极相连，比较器集成芯片U5的17脚与发光二极管LED9的阴极相连，比较器集成芯片U5的16脚与发光二极管LED10的阴极相连，比较器集成芯片U5的15脚与发光二极管LED11的阴极相连，比较器集成芯片U5的14脚与发光二极管LED12的阴极相连，比较器集成芯片U5的13脚与发光二极管LED13的阴极相连，比较器集成芯片U5的12脚与发光二极管LED14的阴极相连，比较器集成芯片U5的11脚与发光二极管LED15的阴极相连，比较器集成芯片U5的10脚与发光二极管LED16的阴极相连。

如图8所示，红外线防盗报警器模块7包括第三自锁开关SW3、七个电阻、电位器Rp5、红外线发射管LED-IR、发光二极管LED17、红外接收管Q6、三个三极管、第三与非门集成芯片U5、电解电容C11、整流二极管D21、插针P7和有源蜂鸣器B1。与非门集成芯片采用TI公司的CD4011芯片。VCC为红外线防盗报警器电路的输入电源。

第三自锁开关的1脚接VCC，第三自锁开关的2脚、发光二极管LED17的阳极、红外接收管Q6的集电极、电阻R26的一端、电阻R27的一端连接后接有源蜂鸣器B1的正极。发光二极管LED17的阴极通过电阻R24接地。红外接收管Q6的发射极、电阻R25的一端、三极管Q7的基极连接；电阻R26的另一端、三极管Q7的集电极、三极管Q8的基极连接。电阻R27的另一端、三极管Q8的集电极、第三与非门集成芯片U6的12脚连接。有源蜂鸣器B1的负极接插针P7的1脚，插针P7的2脚接三极管Q9的集电极。第三与非门集成芯片U6的5脚、第三与非门集成芯片U6的6脚、电阻R28的一端、整流二极管D21的阴极、电解电容C11的负极相连接。第三与非门集成芯片U6的4脚与第三与非门集成芯片U6的13脚相连。第三与非门集成芯片U6的11脚、电阻R29的一端、电解电容C11的正极相连接。电阻R29的另一端接三极管Q9的基极；三极管Q9的发射极、整流二极管D21的阳极、电阻R28的另一端、三极管Q8的发射极，三极管Q7的发射极，电阻R25的另一端接地。电阻R23的一端接VCC；电阻R23的另一端、电位器Rp5的一端、电位器Rp5的移动端相连，电位器Rp5的另一端与红外发射管LED-IR的正极相连，红外发射管LED-IR的负极接地。

如图9所示，所述多种传感器技术综合应用模块包括0.5mm间距毫米接线端子JP2、DC座SPQ、USB接口、第四自锁开关SW4、四个发光二极管、三个四脚按键、二十个电阻、电解电容C16、九个插针、51单片机U7、五个瓷片电容，三位数码管SMG1、四个三极管、12MHz晶振Y1、电机接口MOTOR、霍尔开关U8、D触发器U9、湿度传感器U10、温度传感器U11、红外接收管U12、超声波传感器U13。51单片机采用STC公司的STC89C52RC芯片，霍尔开关采用allegro公司的3144，D触发器采用TI公司的HEF4013芯片，湿度传感器采用TELESKY公司的DHT11，温度传感器采用Risym公司DS18B20，红外接收管采用Risym公司的HS0038，超声波传感器采用Risym公司HC-SR04。VCC为多种传感器技术综合应用电路的输入电源。

51单片机U7的31脚、接线端子JP2的1脚、USB接口USB的1脚、第四自锁开关SW4的1脚接VCC。第四自锁开关SW4的2脚为电源，第四自锁开关SW4的2脚接发光二极管LED18的阳极；发光二极管LED18的阴极通过电阻R30接地。按键S1的一端与电解电容C16的正极连接后接第四自锁开关SW4的2脚；51单片机U7的40脚、三极管Q10的集电极、三极管Q11的集电极、三极管Q12的集电极、发光二极管LED19的阳极、发光二极管LED20的阳极、插针JP7的1脚～5脚、插针JP9的1脚、超声波传感器U13的1脚、插针JP10的1脚、湿度传感器U10的1脚、电阻R49的一端、温度传感器U11的3脚、红外接收管U12的3脚接第四自锁开关SW4的2脚；发光二极管LED21的阳极、电阻R45的一端与霍尔开关U8的1脚连接后接第四自锁开关SW4的2脚。51单片机U7的40脚通过电容C17接地。按键S1的另一端、电解电容C16的负极与电阻R31的一端连接后接51单片机U7的9脚。51单片机U7的1脚、插针JP3的1脚与湿度传感器U10的2脚连接。51单片机U7的2～8脚分别与插针JP3的2～8脚连接。51单片机U7的10脚、超声波传感器U13的3脚与插针JP10的3脚连接。51单片机U7的11脚、超声波传感器U13的2脚与插针JP10的2脚连接。51单片机U7的12脚、电阻R49的另一端与插针JP4的1脚连接。51单片机U7的13脚与插针JP4的2脚连接；51单片机U7的14脚与插针JP4的3脚连接。51单片机U7的15脚与插针ADJ的2脚连接；51单片机U7的16脚与插针JP5的1脚连接；51单片机U7的17脚与插针JP5的2脚连接。晶振Y1的1脚与瓷片电容C12的一端连接后接51单片机U7的18脚。晶振Y1的2脚与瓷片电容C13的一端连接后接51单片机U7的19脚。51单片机U7的39脚通过电阻R32接三位数码管SMG1的11脚；51单片机U7的38脚通过电阻R33接三位数码管SMG1的7脚；S 51单片机U7的37脚通过电阻R34接三位数码管SMG1的4脚；51单片机U7的36脚通过电阻R35接三位数码管SMG1的2脚；51单片机U7的35脚通过电阻接三位数码管SMG1的1脚；51单片机U7的34脚通过电阻R37接三位数码管SMG1的10脚；51单片机U7的33脚通过电阻R38接三位数码管SMG1的5脚。51单片机U7的32脚通过电阻R39接三位数码管SMG1的3脚。51单片机U7的30脚与插针JP6的1脚相连；51单片机U7的29脚与插针JP6的2脚相连；51单片机U7的28脚、插针JP6的3脚与温度传感器U11的2脚连接。按键S2的一端与瓷片电容C14的一端连接后接51单片机U7的27脚；按键S3的一端与瓷片电容C15的一端连接后接51单片机U7的26脚。51单片机U7的25脚通过电阻R43接发光二极管LED19的阴极；51单片机U7的24脚通过电阻R44接发光二极管LED20的阴极。51单片机U7的23脚通过电阻R40接三极管Q10的基极；三极管Q10的发射极接三位数码管SMG1的12脚。51单片机U7的22脚通过接三极管Q11的基极；三极管Q11的发射极接三位数码管SMG1的9脚。51单片机U7的21脚通过电阻R42接三极管Q12的基极；三极管Q12的发射极接三位数码管SMG1的7脚。霍尔开关U8的3脚、电阻R45的另一端与电阻R46的一端连接后接插针ADJ的1脚；电阻R46的另一端与发光二极管LED21的阴极相连。D触发器U9的1脚与插针ADJ的3脚连接；D触发器U9的13脚与插针ADJ的4脚相连。D触发器U9的2脚与5脚相连，D触发器U9的12脚与9脚相连；D触发器U9的3脚与插针JP9的3脚相连，D触发器U9的11脚与插针JP9的2脚相连。超声波传感器U13的4脚与插针JP10的4脚相连。51单片机U7的接地脚接地。电阻R47的一端接湿度传感器U10的1脚，另一端接湿度传感器U10的2脚；电阻48的一端接温度传感器U11的2脚，另一端接温度传感器U11的3脚；电阻R49的另一端接三极管Q13的集电极；三极管Q13的基极接红外接收管U12的1脚。D触发器U9的4脚、D触发器U9的6脚、D触发器U9的8脚、D触发器U9的10脚接地；接线端子JP2的2脚，DC座SPQ的接地脚、USB接口USB的接地脚接地；电阻R31的另一端、瓷片电容C12的另一端、瓷片电容C13的另一端、插针JP8的1～5脚、插针JP9的4脚、霍尔开关U8的2脚、插针JP9的4脚、按键的S2的另一端、瓷片电容C14的另一端、、按键S3的另一端、瓷片电容C15的另一端、超声波传感器U13的5脚、插针JP10的5脚、湿度传感器U10的3脚、温度传感器U11的1脚、三极管Q13的集电极、红外接收管U12的2脚接地。电机接口MOTOR的两端与电动机(附图中未画出)的两端连接。

工作过程：

220V外接交流电源输入后，通过各自的开关控制电源的输入。

(1)饮水机温控模块：通电后，ST1和ST2温控开关都导通，EH1加热体通电加热，进入加热状态，同时相应指示灯亮；当温度达到88℃，ST1温控开关断开，EH1加热体断电，停止加热，进入保温状态，相应指示灯亮；当ST1检测到温度低于一定值时，ST1温控开关导通，重新恢复到加热状态。如果ST1温控开关达到88℃以上，开关没有断开，则当温度继续升高达到95℃，ST2温控开关断开，EH1加热体断电，启动防干烧保护作用。

(2)声控灯电路：事先将P1和P2的跳帽都连接上，然后按下开关通电，首先Rg光敏电阻检测光照情况，如果在白天，则无论有无声音，灯泡L1不会被点亮；当晚上时候，MK1驻极体话筒检测到声音信号，经过耦合、放大，然后通过CD4011芯片的11脚输出高电平驱动Q1导通，则灯泡L1被点亮，此时通过C3和RP2组成延迟电路，控制灯的点亮时间，当CD4011芯片的六脚从高电平变成低电平时，同时MK1没有声音信号输入，那么CD4011芯片的11脚输出低电平，Q1则截止，灯泡L1被熄灭。

(3)人体热释电感应灯电路：事先将P3和P4的跳帽都连接上，然后按下开关通电，首先U2模块中的光敏电阻检测光照情况，如果在白天，则无论有无人接近，灯泡L1都不会被点亮；当晚上时候，U2模块中的红外感应器检测到人体接近，则U2模块的2脚输出3.3V电压信号驱动Q3导通，则灯泡L1被点亮，点亮的时间由U2模块进行相应控制，达到设定时间后，如果此时U2模块中的红外感应器，没有检测到人体接近，则U2模块的2脚输出电平信号，Q3则截止，灯泡L1被熄灭。

(4)触摸灯电路：事先将P5和P6的跳帽都连接上，然后按下开关通电，当TOUCH1接触片没有手指接触的时候，灯泡L1不会被点亮；当TOUCH1接触片有手指接触时候，会产生一个交变信号，从CD4011的1脚和2脚输入，使得3脚输入一个低电平，则4脚输出高电平，经过D19高电平输入到8和9脚，经过与非门控制，则10脚输出低电平，11脚输出高电平，驱动Q4导通，则灯泡L1被点亮，灯的点亮时间由C6和R11控制，如果此时TOUCH1接触片没有手指接触，则达到设定时间后，8和9脚变成低电平，则10脚输出高电平，11脚输出低电平，Q4截止，灯泡L1被熄灭。5V直流电源可以从JP2、电源适配器SPQ或者USB接口的任何一个进行输入，然后通过各自的开关控制5V直流电源的输入。

(5)饮水机控制指示模拟电路：按下SW1开关通电后，当NTC热敏电阻温度处在环境温度时，进入模拟加热状态,LED5和LED6被点亮；当NTC热敏电阻被外界热源加热后，NTC阻值下降，Q5基极电压会慢慢升高到0.7V以上，然后三极管Q5导通，继电器JK1线圈通电，继电器吸合，则LED5熄灭，LED4被点亮，进入模拟保温状态；当NTC热敏电阻的外界热源被离开后，NTC阻值上升，Q5基极电压会慢慢减少到0.67V以下，则三极管截止，继电器释放，从模拟保温状态切换到模拟加热状态，LED5和LED6被点亮。

(6)酒精浓度检测电路：JP1接口输入9V直流电压，按下SW2，直流电压输入到稳压芯片U4，经过U4后，输出直流电压5V，给酒精传感器Sensor1和LM3914供电，然后调节RP4使得LED7被点亮，然后让Sensor1接触酒精瓶口，随着Sensor1接触到的酒精浓度的升高，5脚输入电压会随之升高，LM3914依次点亮LED8～LED16的发光二极管，接触到的酒精浓度越高，LED8～LED16里面点亮的发光二极管数也越多；5脚输入的电压每升高0.125V，就会点亮下一个发光二极管,当5脚电压达到1.25V以上时，LED8～LED16所有发光二极管都被点亮。

(7)红外线防盗报警器电路：事先将P7的跳帽连接上，按下SW3开关通电后，LED_IR发出红外线，当Q6的光敏三极管接收到LED_IR发出的红外线，蜂鸣器B1不报警，当LED_IR发出红外线被挡住后，Q7基极输入低电平，Q7截止，Q8导通，CD4011的12脚输入低电平，11脚输出高电平，驱动Q9导通，蜂鸣器B1报警，5脚和六脚输入高电平，13脚输入低电平，则不论Q6的光敏三极管是否收到红外线，11脚都保持高电平，报警时间长短由R28和C9控制。如果此时Q6的光敏三极管接收器LED_IR发出红外线，则12脚输入高电平，当5脚和六脚电平从高电平变成低电平时，13脚输入高电平，则11脚输出低电平，报警结束。

(8)多种传感器技术综合应用电路：①首先将ADJ的1脚和2脚用跳帽连通，单片机U7的控制程序设置为磁场产品计数器程序，按下SW4开关通电后，磁铁靠近U8的3144开关霍尔芯片，LED21被点亮，输出下降沿信号给单片机的15脚，单片机完成计数和数码管的显示控制，SMG1三位共阳极数码管，从000变成001,磁铁每接触一次，SMG1数字加1，直到999，下一次磁铁再接触U8,则SMG1变成000，重新开始计数。②首先将ADJ的2脚和3脚用跳帽连通，MOTOR接口连接到电动机模块中的电动机两端，JP9连接到电动机模块的电源线、地线和信号线，单片机的控制程序设置为电动机转速测量程序；按下SW4开关通电，同时外接电源从MOTOR接口给电动机通电，电动机运转后，电动机模块的信号从JP9的2脚或3脚输出，输入到U9的3脚和11脚中，然后从1脚和13脚输出，这里选择了1脚的信号作为单片机U7的输入信号，单片机通过对转速的计算，最后在SMG1三位共阳极数码管上完成电动机转速的显示。③首先单片机U7的控制程序设置为温度测量程序，按下SW4开关通电后，U11芯片检测外界温度，然后从2脚输出信号到单片机，然后通过SMG1三位共阳极数码管完成温度的显示。④首先单片机U7的控制程序设置为湿度测量程序，按下SW4开关通电后，U10的DHT11湿度检测模块开始检测外界的湿度，然后从2脚输出信号到单片机，然后通过SMG1三位共阳极数码管完成湿度的显示。⑤首先单片机U7的控制程序设置为红外线遥控程序，按下SW4开关通电后，U12的HS0038开始接收外界的红外线信号，接收红外到信号后，从U12的1脚输出信号，通过Q13三极管的信号反向后输入到单片机，通过单片机完成解码功能，最后在SMG1三位共阳极数码管完成编码信号的显示。⑥首先单片机U7的控制程序设置为超声波测距程序，按下SW4开关通电后，U13的HC-SR04超声波模块检测前方障碍物的距离，然后通过U13的3脚输出信号给单片机，单片机完成距离的计算，最后在SMG1三位共阳极数码管完成距离的显示。