论文自动干手器毕业设计 - 图文

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I 自动干手器电路的设计

摘要：自动干手器是一种高档的卫生洁具，可以取代毛巾、纸巾，对手进行干燥。具有节能、环保、人性化的优点，被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。现在市场上购买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。由于分立元件较多，电磁干扰较强，工作不稳定，人性化方面不够完善。电路采用52单片机进行控制，克服了以上缺点。用52单片机和红外感应设计的干手器具有能够自动感应人手的靠近和离开，通过硬件设计增减每次工作时间，用数码管显示干手器设定的工作时间和倒计时时间，用开关选择输出冷风或热风，以满足不同温度天气的使用。

电路在方案上有设计的可行性，也具有一定的市场前景。对自己而言，该课题的研究可以把大学所学的专业知识应用到实际的电路设计中去，使自己的专业知识得到进一步的巩固。

关键词：单片机；红外感应；干手器

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II Infra-red automatic hand dryer of design

Abstract:Automatic hand dryer is a high-end sanitary ware, which can replace the towels, paper

towels, opponents of the drying. Energy saving, environmental protection, human, it is widely used in hotels, airport stations, sports stadiums and other public places toilets. Now on the market to buy the automatic hand dryers are mostly used to control circuit 555 circuit and digital integrated circuits. As a result of resistors, capacitors and other discrete components more. Strong electromagnetic interference. Job insecurity, human aspects is inadequate. The design uses a microcontroller to control circuit 52, to overcome the above disadvantages. 52 microcontroller and infrared sensors with the design of dry hands with the ability to automatically sense and manpower into his leave, working through the hardware can add and subtract each time) digital display can be used to set the time for dry hands and work in the dryer The work is displayed when the countdown time, select the output selector switch can use cold or hot, the weather at different temperatures were

This design in the scheme design of feasibility, also has certain market prospect. For myself, this topic research can put a college major knowledge applied to practical circuit design, make myself of the professional knowledge to further consolidate.

Key words: MCU; Infrared sensing; Airing implement

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III 目 录

第1章 绪 论................................................................................................................. 5 1.1 课题背景 ................................................................................................................ 5 1.2 课题研究的目的和意义 ........................................................................................ 5 1.3 课题研究内容 ........................................................................................................ 5 1.4工作原理 ............................................................................... 错误！未定义书签。 第2章 方案论证............................................................................................................. 6 2.1 方案一 .................................................................................................................... 6 2.2 方案二 .................................................................................................................... 6 2.3 系统方案对比论证 ................................................................................................ 6 第3章 硬件电路...................................................... 8 3.1 硬件电路的设计原理 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 硬件设计的系统框图 ............................................................................................ 8 3.3 硬件电路的芯片介绍 ............................................................................................ 8 3.3.1 单片机AT89S52介绍 .................................................................................... 8 3.3.2 红外对管........................................................................................................ 10 3.3.3 数码管............................................................................................................ 11 3.3.4继电器............................................................................................................. 12 3.4 自动干手器的基本组成 ...................................................................................... 13 3.4.1 晶振电路........................................................................................................ 13 3.4.2 复位电路........................................................................................................ 13 3.4.3 数码管显示电路............................................................................................ 14 3.4.4 继电器电路.................................................................................................... 14 3.4.5 红外感应电路................................................................................................ 15 3.4.6 电吹风电路.................................................................................................... 15 第4章 软件设计........................................................................................................... 16 4.1 软件设计介绍 ...................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 主程序的设计 ...................................................................................................... 16

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IV 4.3 定时中断程序的设计 .......................................................................................... 16 4.3.1 实现功能........................................................................................................ 16 4.3.2中断流程图..................................................................................................... 17 4.3.3 关键技术........................................................................................................ 17 第5章 系统制作及调试............................................................................................... 20

5.1 软件调试 .......................................................................................................... 20 结 论............................................................................................................................. 21 致 谢............................................................................................................................. 22 参考文献......................................................................................................................... 23 附 录............................................................................................................................. 24 附录1：单片机控制原理图 ...................................................................................... 24 附录2：红外感应原理图 .......................................................................................... 24 附录3：单片机控制程序 .......................................................................................... 25

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

近年来，随着人们生活水平的日益提高，人们对卫生的关注越来越高。人们常用洗手来控制细菌传播，但很多人往往忽略了洗完手后使手变干的步骤，因此导致洗手效果的减弱。英国的一项新研究显示，选择让手变干的正确方法有利于防止手上残留细菌传播与繁殖。英国布拉德福德大学等机构的研究人员在新一期《运用微生物杂志》上申报说，洗手是有效去除细菌的方法，但还不能去除所有的细菌，如果随后不使用正确的方法让手变干，残留的细菌会在湿润的环境中继续生长扩散。因此，让手变干的方法正确与否也对手上细菌的控制起着至关重要的作用。调查显示，在运用纸巾、借助各类“干手器”等方法中，运用干手器最能防止细菌的扩散。因此，研究符合市场需求的干手器对提高人们的生活质量有一定积极的意义。

1.2 课题研究的目的和意义

我们都知道，卫生和环保是21世纪人们最关心的话题之一。设计符合市场需要的环保节能产品对提高人民的生活质量有着积极意义，为了使人们洗手之后能够有效地防止细菌的再次扩散，我们迫切的需要具有人性化与智能化的东西来干手，让我们在使用时候能保持愉快的心情。

1.3 设计任务及要求

电路以单片机为核心，用红外管来检测人体信号。当单片机检测到人体信号后，通过数码管显示倒计时间，控制继电器闭使电吹风工作来实现干手的目的。设计的自动干手器能完成以下功能：（1）用单片机设计自动干手机，能自动识别人手的靠近与离开，在人手靠近时，干手机工作，手离开则停止工作。（2）工作时间设定为15秒。该时间可以更改，最大为30秒。（3）用数码管显示干手机工作时间并在能显示工作的倒计时时间。（4）通过开关选择输出冷风或热风，以满足不同温度天气的使用。

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第2章 方案论证

2.1 方案一

采用如图2-1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，电信号经放大后得到方波信号送至单片机，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。

信号采集电路 （红外对管） 开关电路

图2-1 方案一电路框图 AT89S52 显示电路 时间控制按键 2.2 方案二

采用如图2-2的电路图，信号采集用热释电传感器处理芯片BIS0001和人体热释探头来实现。

信号采集电路 （人体热释探 头） AT89S52 显示电路 开关电路

时间控制按键 图2-2 方案二电路框图

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(0.5～9Hz)电信号，经放大、滤波和信息处理后，

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电路输出有一定延时的高电平信号。将得到的高电平信号输入单片机端口，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。

2.3 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。

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第3章 硬件电路

硬件电路主要由晶振电路、复位电路、数码显示电路、继电器、红外感应电路和执行电路组成。采用AT89S52单片机完成整个系统的控制流程。

3.1 硬件设计的系统框图

系统的主要设计框图如图3-1所示。

用红外对管来 AT89S52 图3-1硬件设计的系统框图

时间控制按键

检测人体信号信号采集电路 通过控制继电 器闭合来控制开关电路 电吹风开关 显示电路 电路用红外对管来实现对人体信号的采集。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，当单片机检测到人体信号后，通过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目的。

3.2 元器件介绍

3.2.1 单片机AT89S52介绍

单片计算机即单片机，其全称为单片微型计算机（Single—Chip Microcomputer）。由于单片机原来就是为了实时控制应用而设计制造的，因此，亦称为微控制器（Microcontroller）,就是将CPU、RAM、ROM、定时/记数器和各种输入/输出(I/O)接口(如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器)等多种接口电路都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。

单片机种类繁多，不过又以MCS-52系列的单片机使用最广泛。而且本设计的主要功能和52系列的单片机用途很合适，所以我们选用ATMEL公司的52系列芯片。

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VCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)EA/VPPALE/PROGPSENP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)4039383736353433323130292827262524232221AT89S52具有下列主要性能： ·8KB可改编程序Flash存储 ·全静态工作：0Hz～24MHz ·三级程序存储器保密 ·128×8字节内部RAM ·32条可编程I/O线 ·2个16位定时器/计数器 ·6个中断源 ·可编程串行通道 ·片内时钟振荡器 AT89S52的引脚及功能

1234567891011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0(RXD)P3.1(TXD)P3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4(T0)P3.5(T1)P3.6(WR)P3.7(RD)XTAL2XTAL1GND图3-2 AT89S52的管脚 AT89S52单片机的管脚说明如图3-2所示。 (1) 主要电源引脚

①VCC 电源端 ②GND 接地端

(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

①XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。

②XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。 (3) 控制或与其它电源复用引脚RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP ①RST 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

②ALE//PROG 当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG）。

③/PSEN 程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次/PSEN有效（既输出2个脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

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④/EA/VPP 外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0000H～FFFFH），则/EA端必须保持低电平（接到GND端）。当/EA端保持高电平（接VSS端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。

(4) 输入/输出引脚 P0.0～ P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～ P2.7 和P3.0～P3.7 ①P0端口（P0.0～ P0.7） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。

②P1端口（P1.0～ P1.7） P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

③P2端口 （P2.0～P2.7） P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

④P3端口（P3.0～P3.7） P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能，这些特殊功能见表3-1[7]。

表3-1 P3端口的特殊功能

端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 兼 用 功 能 RXD （串行输入口） TXD （串行输出口） /INT0 （外部中断0） /INT1 （外部中断1） T0 （ 定时器0的外部输入） T1 （定时器1的外部输入） /WR （外部数据存储器写选通） /RD （外部数据存储器读选通） 3.2.2 红外对管

红外对管是红外线发射管与红外接收管配合在一起使用时候的总称。红外线发射管（如图3-3所示）在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，

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