片机控制的自动干手机

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1、编号：_ 商丘工学院 毕业论文（设计） 题 目: 单片机控制的自动干手机 系 别 机械工程学院 专 业 机电一体化 学生姓名 郝士举 学 号 4210050625 成 绩 指导教师 李 飙 2013 年 04 月 I 摘 要 自动干手器是一种高档卫生洁具，广泛应用于宾馆酒店、机场车站、体育场馆等公 共场所的洗手间。其工作原理只是采用一种红外线控制的电子开关，当有人手伸过来时， 红外线开关将电热吹风机自动打开，人离开时又自动将吹风机关闭。成品的自动干手器 将红外线控制开关和电热吹风机制作为一体，根据这个基本原理，用一只普通的电热吹 风机，加装一个红外控制开关，就可组成一个自动千手器，其效果与成品

2、自动干手器是 一样的。 它是由红外线发射电路，红外线接收电路，时间延迟电路，自动干手器开关电路和 电源电路五部分构成的。 当输出端 Q 输出低电平时，三极管截止，无电流通过。继电器连接 T1的集电极，当 有电流驱动时，开关吸合，电磁阀通电，吹风机吹出热风；当无电流驱动时，开关断开， 电磁阀不通电，吹风机不吹出热风，同时在继电器两端并联一个二极管实现保护。同时 电路中加入发光二极管 D3作为显示电路，显示吹风机是否启动。 这样输出电路端 Q 产生脉冲信号来控制红外线发光二极管发射光脉冲，二极管 D1起 保护红外发光二极管的作用。 关键字:红外线发射器; ; 时间延迟电路; ; 电源电路 II 目

3、 录 前 言 1 第一章 方案论证 2 1.1 方案一.2 1.2 方案二.2 1.3 系统方案对比论证 .3 第二章 硬件电路 4 2.1 硬件电路的设计原理.4 2.2 硬件设计的系统框图.4 2.2.1 红外对管.4 2.2.2 自动干手器的基本组成.6 第三章 软件设计 8 3.1 主程序的设计.8 3.2 定时中断程序的设计.8 3.3 功能的实现及用途10 第四章 系统制作与调试 .11 4.1 系统与电路板的制作11 4.2 硬件与软件的调试11 4.3 整体调试12 结 论 .13 参考文献 .14 商丘工学院毕业论文(设计) 1 前 言 自动干手器是一种高档卫生洁具，广泛应用

4、于学校、机场车站、宾馆酒店、体育场 等公共场所的洗手间。当洗手后，将双手伸在自动干手器的出风口下，自动干手器会自 动送出舒适的冷风或者热风，迅速使你的双手去湿吹干，而当你把手一离开自动干手器 的吹风口时它又自动停风关机，可达到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病交叉感染的要 求。市场上的自动干手器的控制电路大多使用 555 时基电路和数字集成电路。由于采用 电阻，电容等分立元件较多。电磁干扰较强。工作不稳定。本设计采用单片机进行电路 控制，克服了以上缺点。而且用单片机和红外感应设计的干手器还具有实现烘手时间可 调、能够显示干手器的倒计时间等具有人性化的功能。 单片机控制的自动干手机 2 第一章 方案

5、论证 1.1 方案一 采用如图 1-1 的电路框图，红外感应模块用红外对管来实现。由单片机产生 4000HZ 的方波信号，驱动红外发射管向下发射红外线脉冲。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 P34 端口，从而实现对人体信号的采集。当单 片机检测到人体信号后，通过软件来控制数码管显示倒计时间，并控制继电器闭合来控 制电吹风的开关来实现干手器的设计。 图 1-1 方案一电路框图 1.2 方案二 采用如图 1-2 的电路图，红外感应模块用热释电传感器处理芯片 BIS0001 和人体热 释探头来实

6、现，当有行人进入热释电红外传感器(PIR)的探测区内时，PIR 便将检测到 的人体辐射出的红外信号转换为低频(0.59Hz)电信号，加至 BISS0001 的运算放大器 的输入端(14 脚)，经放大、滤波和信息处理后，在其输出端（2 脚）输出有一定延时的 高电平控制信号。将得到的高电平信号输入单片机端口，也可以实现对人体信号的采集。 当单片机检测到人体信号后，通过软件来控制数码管显示倒计时间，并控制继电器闭合 来控制电吹风的开关来实现干手器的设计。 AT89S52 数码管显示 时间控制按键 用红外对管来 检测物体信号 通过控制继电 器闭合来控制 电吹风开关 商丘工学院毕业论文(设计) 3 图

7、1-2 方案二电路框图 1.3 系统方案对比论证 从以上的两个方案中，很容易看出，方案一电路简单，系统稳定性好，符合设计的 要求。方案二电路复杂，输出的信号有延时，而且感应人体信号时并不是很稳定。所以， 综合考虑选择方案一，这样设计的自动干手器具有成本低、稳定性好的特点。 AT89S52 数码管显示 时间控制按键 用人体热释探 头来检测人体 信号 通过控制继电 器闭合来控制 电吹风开关 单片机控制的自动干手机 4 第二章 硬件电路 2.1 硬件电路的设计原理 硬件电路主要由晶振电路、复位电路、数码管显示电路、继电器电路、红外感应电 路和电吹风电路组成。本设计采用 AT89S52 单片机完成整个

8、系统的控制流程。 ，红外感 应模块用红外对管来实现人体信号的采集。由单片机产生 4000HZ 的方波信号，驱动红 外发射管向下发射红外线脉冲。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，得到的电信号经过运放进行信号放大后得到的 方波信号送至单片机 P34 端口，从而实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信 号后，通过软件来控制数码管来显示倒计时间，并控制继电器闭合来控制电吹风的开关 来实现干手器的设计。 2.2 硬件设计的系统框图 系统的主要设计框图如图 2-1 所示。 图 2-1 硬件设计的系统框图 2.2.1 红外对管 红外对管是红外线发射管与红

9、外接收管配合在一起使用时候的总称。红外线发射 管在 LED 封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。红外线 接发射电路（如图 2-2）该电路的核心器件是红外线发光二极管 SE303。红外线发光二 极管由 GaAs 的 PN 结构成，其发光波段处于可见光波段之外，因此不能在显示中使用一 AT89S52 数码管显示 时间控制按键 用红外对管来 检测人体信号 通过控制继电 器闭合来控制 电吹风开关 商丘工学院毕业论文(设计) 5 般作为光信号传输之用。本电路的感应装置一般要求不可见，因此采用红外线发光二极 管作为感应装置。红外线接接受电路（如图 2-3）该电路包含两个

10、部分：一是红外线接 收电路，二是信号放大电路。红外线接收电路实际上就是一个硅光电池 2CR21.硅光电 池的原路是通过硅 PN 结的光伏效应，使其具有按照光信号强度产生出对应电信号的特 性，这称为光敏器件硅光电池的输出特性分为恒流区和恒压区，既其短路电流与光强成 正比，其开路的电压随光强按指数规律硅光电池 2CR21 的输出信号是一个十分微弱的信 号，为了使后续电路能够对光强信号进行处理，因此需要加入信号放大电路。图 2-3 所 示电路为信号放大电路。该电路是由电阻 R1-R3 T1 T2 和 C2 C3构成。电路中采用了双 三极管构成放大电路，这样就可以使得电路的放大倍数比单管放大倍数增加倍

11、，从而得 到更合适的信号。R2和 R3为放大电路的集电极偏置电阻，C2和 C3为放大电路滤波电容。 R1为放大电路反馈电阻，其功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出 电压 V。 SE303 C2 0.01F C1 100nF R1 220k R3 1k D1 R2 22k 2 7 64 3 5 8 1 12V R Q Vcc THR DIS TRIEND U1 NE555 + 图 2-2 红外线发射电路 单片机控制的自动干手机 6 T1 C4 22nF C2 22nF R6 4k R7 4k R5 4k R4 300 2C1R2 T2 R? RES3 12V + + 图 2-3

12、红外线接收电路 2.2.2 自动干手器的基本组成 （1）晶振电路 晶振振荡器，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。 （2）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

13、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。 商丘工学院毕业论文(设计) 7 （3）继电器电路 当单片机检测到信号输入时，单片机输出一个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。这样吸合、释放，从而达到了在电路中

14、的导通、 切断的目的。 （4）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。 单片机控制的自动干手机 8 第三章 软件设计 3.1 主程序的设计 程序的主函数中包含方波初始化和红外频率检测初始化程序，并根据标志位 Flag 的状态来执行显示倒计时、设置时间和按键的操作。主程序的流程图如图 3-1 所示： 图 3-1 主程序流程图 3.2 定时中断程序的设计 中断流程图如图 3-2 所

15、示: 开开始始 方方波波初初始始化化 红红外外频频率率检检测测初初始始化化 Flag=RUNNING Flag=SETTIME 获获得得按按键键值值key Key=1 Key=2 显显示示倒倒计计时时 显显示示设设置置时时间间 No No NO Yes Yes 设设置置时时间间减减 设设置置时时间间加加 YES YES NO 商丘工学院毕业论文(设计) 9 图 3-2 中断函数流程图 中中断断入入口口 F Fl la ag g= = =R RU UN NN NI IN NG G F Fl la ag g= = =I IN NV VE ER RI IF FY Y F Fl la ag g= =

16、=S SE ET TI IN NG GT TI IM ME E 计计数数值值加加一一 倒倒计计时时结结束束 停停止止吹吹风风 计计数数值值加加一一 c ct tr rl lc co ou un nt t+ + +; ; 确确认认时时间间到到 F Fl la ag g= =H HA AV VE E_ _I IN NV VE ER RI IF FY Y Y Ye es s Y Ye es s N No o N No o Y Ye es s Y Ye es s N NO O 计计数数值值加加一一 显显示示时时间间到到 Y Ye es s 停停止止显显示示设设置置时时间间 判判断断是是否否有有物物体体 N No o F Fl la ag g= = =S ST TA AR RT T F Fl la ag g= = =H HA AV VE E_ _I IN NV VE ER RI IF FY Y F Fl la ag g= =I IN