【正文】 開關等。 課題背景及意義我國國有企業(yè)、事業(yè)單位、學校等都有許多公共浴室，其中大多是傳統(tǒng)淋浴設備；這些設備陳舊，造成大量淡水資源的浪費。，一天工作八小時就浪費2噸水，那么一千個、十萬個這樣的噴頭將浪費多么大的淡水資源；浪費主要是因為水閥，其中主要與出水閥有關目前傳統(tǒng)公共浴室應用較廣泛的閥門有兩種。第一中是手動閥。這是最原始，但價格低廉，在我國廣大城鄉(xiāng)地區(qū)仍應用廣泛。第二種是腳踏彈簧閥。這種閥門采用機械性原理，實現(xiàn)半自動控制?，F(xiàn)在基于單片機的紅外測控系統(tǒng)，它采用了單片機控制技術和紅外感應技術，集成了光學、電子、單片機和機械等技術于一體。該系統(tǒng)應用于自動淋浴器的實例表明：系統(tǒng)工作可靠，成本低廉，經(jīng)濟效益顯著。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀21世紀是邁向信息化社會的嶄新階段，其中，紅外技術已成為這一時期科學技術發(fā)展的重要標志，并最有尋求更大的突破與飛躍。市場上有許多種類的紅外淋浴器，如學校和高級賓館所設的紅外淋浴器，是利用紅外發(fā)射接收方式達到控制淋浴器水龍頭開或關的裝置，當人手將紅外光線切斷， 接收器及控制器件將淋浴器打開供水，由于發(fā)射器所發(fā)出的是一束光線，所以手放的位置受限，而且還要一個長期工作的紅外發(fā)射器，用電量大、成本高易損壞、安裝困難、使用不方便。同時現(xiàn)階段又出現(xiàn)紅外自動淋浴器，利用人的手和身體所發(fā)出的紅外線直接控制淋浴器水龍頭開或關的人體紅外傳感自動淋浴器。產(chǎn)品主要特點：自動淋浴器采用紅外遙控原理，自動感應人體的來去，人到水流，人去水停。 節(jié)水效果明顯，達30%以上。 具有極強的防水垢、防污能力。 控制器不怕潮氣、不怕水淋、不怕濃霧。 控制器和噴頭之間采用電線連接。 恒溫供水，供水方式可明可暗。 適合廠礦、公共浴池等使用環(huán)境。 噴頭與電磁閥合二為一，便于檢修、除垢。浴池整體布局合理，墻面整潔，管路明快簡捷，方便浴后清理衛(wèi)生。 人在淋浴時不用觸摸開關，溫馨舒適，充分享受高科技帶來的全自動的文明服務。 論文的主要研究內(nèi)容針對目前國內(nèi)淡水資源大量浪費的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的相關研究成果及現(xiàn)有的成熟技術。本論文進行了基于單片機的紅外淋浴器系統(tǒng)的研究與設計。論文的主要內(nèi)容有：第1章 緒論。簡要介紹本文的研究目的及意義、紅外傳感技術在國內(nèi)外發(fā)展和現(xiàn)狀。第2章 系統(tǒng)整體方案設計。主要包括系統(tǒng)的設計思路與系統(tǒng)方案對比。第3章 系統(tǒng)硬件設計。這部分主要包括系統(tǒng)各模塊的主要芯片選型、各芯片的功能介紹、各模塊的功能作用闡述及其紅外傳感模塊及報警顯示模塊硬件電路設計等。第4章 系統(tǒng)軟件設計。軟件設計部分包括系統(tǒng)主程序、紅外采集程序、顯示程序及報警程序等，并給出了各自的設計流程圖。第二章 系統(tǒng)整體方案設計本章提出了系統(tǒng)的設計思路，明確了系統(tǒng)的功能特點。制定了系統(tǒng)方案框圖 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計部分給出了紅外淋浴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。紅外淋浴系統(tǒng)的設計思路：當人靠近淋浴器時，系統(tǒng)中的紅外傳感器檢測模塊便器檢測到相應的人體紅外信號，系統(tǒng)便被觸發(fā)；送給單片機控制系統(tǒng)進行判斷處理后，打開電磁閥、觸發(fā)報警、時間顯示等一系列操作。 方案一 采用SNS9201紅外傳感器進行對人體紅外信號采集，經(jīng)SNS9201芯片處理之后傳給單片機，單片機作相應的操作，如電磁閥和蜂鳴器的開關，并將時間用數(shù)碼管顯示出來。但SNS9201芯片處理紅外信號時有延時電路，電磁閥不能馬上打開；其次數(shù)碼管功耗大并對電流非常敏感，不能極好顯示時間。所以該方案只能較好完成系統(tǒng)功能。圖21 方案一 方案二采用RE200B紅外傳感器進行對人體紅外信號采集，經(jīng)BISS0001芯片處理之后傳給單片機，單片機作相應的操作。如電磁閥和蜂鳴器的開關，并將時間用LCD顯示出來。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，能及時對紅外信號進行采集并觸發(fā)單片機的控制操作；LCD體積小、工作電流比LED小幾個數(shù)量級，故其功耗低，且有著良好的人機界面。該方案能很好完成系統(tǒng)功能。圖22 方案二從以上兩種方案，采用方案二。電路比較簡單、費用較低、可靠性高、軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。第三章 系統(tǒng)硬件設計根據(jù)系統(tǒng)采用的方案，本章設計了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。闡述了系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)；其次進行系統(tǒng)的硬件設計，包括紅外信號采集模塊設計和電磁閥控制模塊設計，液晶顯示模塊設計，報警電路設計等。詳細闡述了各個模塊的芯片選型，根據(jù)所選芯片的功能特點、工作原理及接口電路，設計了各模塊的具體硬件電路。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K可編程Flash存儲器[2]。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案[3]。 STC89C52單片機的特點 超低功耗(1)掉電模式：典型功耗 ，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序(2)空閑模式：典型功耗 2mA(3)正常工作模式：典型功耗 4mA 7mA 超強抗干擾(1)I/O口輸入/輸出口經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從I/O進去的，每個I/O均有對VCC/對GND二級管箝位保護。(2)電源單片機內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從電源進去的。(3)時鐘單片機內(nèi)部的時鐘電路經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從時鐘部分進去的。(4)看門狗單片機內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理，打開后無法關閉，可放心省去外部看門狗。(5)復位電路單片機內(nèi)部的復位電路經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從復位電路部分進去的。STC89C51RC/RD+系列單片機為高電平復位。推薦外置復位電路為MAX810/STC810，STC6344，STC6345，813L，706P；也可用R/C復位 10uF電容/10k電阻，22uF/。(6)寬電壓 不怕電源抖動，5v: 6v 3v: 4v 。 具體特征如下：(1)增強型6時鐘、機器周期 12時鐘、機器周期 8051 CPU。(2)工作電壓： （5V單片機）/ （3V單片機）。(3)工作頻率范圍：0 – 40MHZ 相當于普通8051的 0～80MHZ。實際工作頻率可達48MHZ。(4)用戶應用程序空間4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K 字節(jié)。(5)片上集成1280字節(jié) / 512字節(jié) RAM。(6)通用I/O口（32/36個） 復位后為：P1/P2/P3/P4是準以向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。(7)ISP(系統(tǒng)可編程)/IAP(在應用可編程)，無需專用編程器/仿真器可通過串口（）直接下載用戶SK程序3秒即可完成一片。(8)CCPROM功能。(9)看門狗電路。(10)內(nèi)部集成MAXS10專用復位電路（D版本才有）外部晶體20M以下時，可省外部復位電路。(11)共3個16位定時器/計數(shù)器。其中定時器0還不可以當成2個8位定時器使用。(12)外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。(13)通用異步串行口（UART） 還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART。(14)工作溫度范圍：0750C/400C +850C。(15)封裝：LQFP44，PDIP40，PLCC44，PQFP44。 STC89C52單片機的管腳說明STC89C52芯片如圖31[7]：圖31 STC89C52管腳圖具體介紹如下：(1)主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入接＋5V電源；GND(Pin20)：接地線；(2)外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端；XTAL2(Pin20)