基于單片機(jī)的紅外自動淋浴器設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-05 12:44 本頁面
【正文】 開關(guān)等。 課題背景及意義我國國有企業(yè)、事業(yè)單位、學(xué)校等都有許多公共浴室，其中大多是傳統(tǒng)淋浴設(shè)備；這些設(shè)備陳舊，造成大量淡水資源的浪費(fèi)。，一天工作八小時就浪費(fèi)2噸水，那么一千個、十萬個這樣的噴頭將浪費(fèi)多么大的淡水資源；浪費(fèi)主要是因?yàn)樗y，其中主要與出水閥有關(guān)目前傳統(tǒng)公共浴室應(yīng)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(yīng)用廣泛。第二種是腳踏彈簧閥。這種閥門采用機(jī)械性原理，實(shí)現(xiàn)半自動控制?，F(xiàn)在基于單片機(jī)的紅外測控系統(tǒng)，它采用了單片機(jī)控制技術(shù)和紅外感應(yīng)技術(shù)，集成了光學(xué)、電子、單片機(jī)和機(jī)械等技術(shù)于一體。該系統(tǒng)應(yīng)用于自動淋浴器的實(shí)例表明：系統(tǒng)工作可靠，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀21世紀(jì)是邁向信息化社會的嶄新階段，其中，紅外技術(shù)已成為這一時期科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)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(xué)校和高級賓館所設(shè)的紅外淋浴器，是利用紅外發(fā)射接收方式達(dá)到控制淋浴器水龍頭開或關(guān)的裝置，當(dāng)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(guān)的人體紅外傳感自動淋浴器。產(chǎn)品主要特點(diǎn)：自動淋浴器采用紅外遙控原理，自動感應(yīng)人體的來去，人到水流，人去水停。 節(jié)水效果明顯，達(dá)30%以上。 具有極強(qiáng)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(guān)，溫馨舒適，充分享受高科技帶來的全自動的文明服務(wù)。 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(fèi)的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的相關(guān)研究成果及現(xiàn)有的成熟技術(shù)。本論文進(jìn)行了基于單片機(jī)的紅外淋浴器系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。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(shù)在國內(nèi)外發(fā)展和現(xiàn)狀。第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)。主要包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與系統(tǒng)方案對比。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。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(bào)警顯示模塊硬件電路設(shè)計(jì)等。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分包括系統(tǒng)主程序、紅外采集程序、顯示程序及報(bào)警程序等，并給出了各自的設(shè)計(jì)流程圖。第二章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)本章提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，明確了系統(tǒng)的功能特點(diǎn)。制定了系統(tǒng)方案框圖 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)思路：當(dāng)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(yīng)的人體紅外信號，系統(tǒng)便被觸發(fā)；送給單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行判斷處理后，打開電磁閥、觸發(fā)報(bào)警、時間顯示等一系列操作。 方案一 采用SNS9201紅外傳感器進(jìn)行對人體紅外信號采集，經(jīng)SNS9201芯片處理之后傳給單片機(jī)，單片機(jī)作相應(yīng)的操作，如電磁閥和蜂鳴器的開關(guān)，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(jìn)行對人體紅外信號采集，經(jīng)BISS0001芯片處理之后傳給單片機(jī)，單片機(jī)作相應(yīng)的操作。如電磁閥和蜂鳴器的開關(guān)，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(jìn)行采集并觸發(fā)單片機(jī)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(jī)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(fèi)用較低、可靠性高、軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故采用了方案二。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)采用的方案，本章設(shè)計(jì)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(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括紅外信號采集模塊設(shè)計(jì)和電磁閥控制模塊設(shè)計(jì)，液晶顯示模塊設(shè)計(jì)，報(bào)警電路設(shè)計(jì)等。詳細(xì)闡述了各個模塊的芯片選型，根據(jù)所選芯片的功能特點(diǎn)、工作原理及接口電路，設(shè)計(jì)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(shù)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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案[3]。 STC89C52單片機(jī)的特點(diǎn) 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(qiáng)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(jìn)去的，每個I/O均有對VCC/對GND二級管箝位保護(hù)。(2)電源單片機(jī)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(jìn)去的。(3)時鐘單片機(jī)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(jìn)去的。(4)看門狗單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過特殊處理，打開后無法關(guān)閉，可放心省去外部看門狗。(5)復(fù)位電路單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過特殊處理，很多干擾是從復(fù)位電路部分進(jìn)去的。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)為高電平復(fù)位。推薦外置復(fù)位電路為MAX810/STC810，STC6344，STC6345，813L，706P；也可用R/C復(fù)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(qiáng)型6時鐘、機(jī)器周期 12時鐘、機(jī)器周期 8051 CPU。(2)工作電壓： （5V單片機(jī)）/ （3V單片機(jī)）。(3)工作頻率范圍：0 – 40MHZ 相當(dāng)于普通8051的 0～80MHZ。實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ。(4)用戶應(yīng)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(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)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(kuò)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(yīng)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(fù)位電路（D版本才有）外部晶體20M以下時，可省外部復(fù)位電路。(11)共3個16位定時器/計(jì)數(shù)器。其中定時器0還不可以當(dāng)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(shí)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(jī)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)
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