【正文】 車站、賓館酒店、體育場等公共場所的洗手間。當(dāng)洗手后，將雙手伸在自動干手器的出風(fēng)口下，自動干手器會自動送出舒適的冷風(fēng)或者熱風(fēng)，迅速使你的雙手去濕吹干，而當(dāng)你把手一離開自動干手器的吹風(fēng)口時它又自動停風(fēng)關(guān)機(jī)，可達(dá)到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病交叉感染的要求。市場上的自動干手器的控制電路大多使用555時基電路和數(shù)字集成電路。由于采用電阻，電容等分立元件較多。電磁干擾較強(qiáng)。工作不穩(wěn)定。本設(shè)計采用單片機(jī)進(jìn)行電路控制，克服了以上缺點。而且用單片機(jī)和紅外感應(yīng)設(shè)計的干手器還具有實現(xiàn)烘手時間可調(diào)、能夠顯示干手器的倒計時間等具有人性化的功能。1 緒論 課題背景近年來，隨著人們生活水平的日益提高，人們對衛(wèi)生的關(guān)注越來越高。人們常用洗手來控制細(xì)菌傳播，但很多人往往忽略了洗完手后使手變干的步驟，因此導(dǎo)致洗手效果的減弱。英國的一項新研究顯示，選擇讓手變干的正確方法有利于防止手上殘留細(xì)菌傳播與繁殖。英國布拉德福德大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在新一期《運(yùn)用微生物雜志》上申報說，洗手是有效去除細(xì)菌的方法，但還不能去除所有的細(xì)菌，如果隨后不使用正確的方法讓手變干，殘留的細(xì)菌會在濕潤的環(huán)境中繼續(xù)生長擴(kuò)散。因此，讓手變干的方法正確與否也對手上細(xì)菌的控制起著至關(guān)重要的作用。調(diào)查顯示，在運(yùn)用紙巾、借助各類“干手器”等方法中，運(yùn)用干手器最能防止細(xì)菌的擴(kuò)散。因此，研究符合市場需求的干手器對提高人們的生活質(zhì)量有一定積極的意義。 課題研究的目的和意義我們都知道，衛(wèi)生和環(huán)保是21世紀(jì)人們最關(guān)心的話題之一。設(shè)計符合市場需要的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品對提高人民的生活質(zhì)量有著積極意義，為了使人們洗手之后能夠有效地防止細(xì)菌的再次擴(kuò)散，我們迫切的需要具有人性化與智能化的東西來干手，讓我們在使用時候能保持愉快的心情。 課題研究內(nèi)容本次設(shè)計以單片機(jī)為核心，用紅外感應(yīng)原理來檢測人體信號。當(dāng)單片機(jī)檢測到人體信號后。通過單片機(jī)來控制數(shù)碼管顯示倒計時間，并控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)的開關(guān)來實現(xiàn)干手器的設(shè)計。設(shè)計的自動干手器能完成以下功能：（1）用單片機(jī)設(shè)計自動干手機(jī)，能自動識別人手的伸進(jìn)與離開，在人手伸進(jìn)干手可工作范圍內(nèi)，干手機(jī)工作，手離開則立刻停止工作。（2）一次工作設(shè)定時間為15秒。此時間可以通過硬件改變，最大30秒。（3）用數(shù)碼管顯示干手機(jī)設(shè)定的時間并在干手機(jī)工作時顯示此次工作倒計時時間，當(dāng)不工作時不顯示任何時間。（4）使用選擇開關(guān)選擇輸出冷風(fēng)或熱風(fēng)，分別滿足不同溫度天氣的使用。2 方案論證 方案一：，紅外感應(yīng)模塊用紅外對管來實現(xiàn)。由單片機(jī)產(chǎn)生4000HZ的方波信號，驅(qū)動紅外發(fā)射管向下發(fā)射紅外線脈沖。當(dāng)有手伸到干手器下面時，發(fā)射的紅外線脈沖被反射回來，由紅外接收管接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)運(yùn)放進(jìn)行信號放大后得到的方波信號送至單片機(jī)P3^4端口，從而實現(xiàn)對人體信號的采集。當(dāng)單片機(jī)檢測到人體信號后，通過軟件來控制數(shù)碼管顯示倒計時間，并控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)的開關(guān)來實現(xiàn)干手器的設(shè)計。數(shù)碼管顯示用紅外對管來檢測物體信號AT89S52通過控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)開關(guān)時間控制按鍵 方案一電路框圖 方案二，紅外感應(yīng)模塊用熱釋電傳感器處理芯片BIS0001和人體熱釋探頭來實現(xiàn)，當(dāng)有行人進(jìn)入熱釋電紅外傳感器(PIR)的探測區(qū)內(nèi)時，PIR便將檢測到的人體輻射出的紅外信號轉(zhuǎn)換為低頻(～9Hz)電信號，加至BISS0001的運(yùn)算放大器的輸入端(14腳)，經(jīng)放大、濾波和信息處理后，在其輸出端（2腳）輸出有一定延時的高電平控制信號。將得到的高電平信號輸入單片機(jī)端口，也可以實現(xiàn)對人體信號的采集。當(dāng)單片機(jī)檢測到人體信號后，通過軟件來控制數(shù)碼管顯示倒計時間，并控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)的開關(guān)來實現(xiàn)干手器的設(shè)計。用人體熱釋探頭來檢測人體信號AT89S52數(shù)碼管顯示時間控制按鍵通過控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)開關(guān) 方案二電路框圖 系統(tǒng)方案對比論證 從以上的兩個方案中，很容易看出，方案一電路簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，符合設(shè)計的要求。方案二電路復(fù)雜，輸出的信號有延時，而且感應(yīng)人體信號時并不是很穩(wěn)定。所以，綜合考慮選擇方案一，這樣設(shè)計的自動干手器具有成本低、穩(wěn)定性好的特點。3 硬件電路 硬件電路的設(shè)計原理 硬件電路主要由晶振電路、復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、繼電器電路、紅外感應(yīng)電路和電吹風(fēng)電路組成。本設(shè)計采用AT89S52單片機(jī)完成整個系統(tǒng)的控制流程。，紅外感應(yīng)模塊用紅外對管來實現(xiàn)人體信號的采集。由單片機(jī)產(chǎn)生4000HZ的方波信號，驅(qū)動紅外發(fā)射管向下發(fā)射紅外線脈沖。當(dāng)有手伸到干手器下面時，發(fā)射的紅外線脈沖被反射回來，由紅外接收管接收并轉(zhuǎn)換為電信號，得到的電信號經(jīng)過運(yùn)放進(jìn)行信號放大后得到的方波信號送至單片機(jī)P3^4端口，從而實現(xiàn)對人體信號的采集。當(dāng)單片機(jī)檢測到人體信號后，通過軟件來控制數(shù)碼管來顯示倒計時間，并控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)的開關(guān)來實現(xiàn)干手器的設(shè)計。 硬件設(shè)計的系統(tǒng)框圖 。用紅外對管來檢測人體信號AT89S52數(shù)碼管顯示時間控制按鍵通過控制繼電器閉合來控制電吹風(fēng)開關(guān) 硬件電路的芯片介紹 單片機(jī)AT89S52介紹單片計算機(jī)即單片機(jī)，其全稱為單片微型計算機(jī)（Single—Chip Microputer）。由于單片機(jī)原來就是為了實時控制應(yīng)用而設(shè)計制造的，因此，亦稱為微控制器（Microcontroller）,就是將CPU、RAM、ROM、定時/記數(shù)器和各種輸入/輸出(I/O)接口(如并行I/O口、串行I/O口和A/D轉(zhuǎn)換器)等多種接口電路都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)。本電路是用單片機(jī)來實現(xiàn)的,單片機(jī)種類繁多，不過又以MCS52系列的單片機(jī)使用最廣泛。而且本設(shè)計的主要功能和52系列的單片機(jī)用途很合適，所以我們選用ATMEL公司的52系列芯片。AT89S52具有下列主要性能： 8KB可改編程序Flash存儲 全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz三級程序存儲器保密1288字節(jié)內(nèi)部RAM32條可編程I/O線2個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源可編程串行通道 AT89S52的管腳片內(nèi)時鐘振蕩器AT89S52的引腳及功能。(1) 主要電源引腳①VCC 電源端②GND 接地端(2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 ①XTAL1 接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 ②XTAL2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。(3) 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP ①RST 復(fù)位輸入端。 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ②ALE//PROG 當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/PROG）[6]。 ③/PSEN 程序存儲允許（/PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)AT89S52/LV52由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效（既輸出2個脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。④/EA/VPP 外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H～FFFFH），則/EA端必須保持低電平（接到GND端）。當(dāng)/EA端保持高電平（接VSS端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。(4) 輸入/輸出引腳 ～ 、～、～ ～ ①P0端口（～ ） P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。②P1端口（～ ） P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 ③P2端口 （～） P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。④P3端口（～） P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能，這些特殊功能見表31[7]。表31 P3端口的特殊功能 端口引腳 兼 用 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷0） /INT1 （外部中斷1） T0 （ 定時器0的外部輸入） T1 （定時器1的外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 紅外對管紅外對管是紅外線發(fā)射管與紅外接收管配合在一起使用時候的總稱。紅外線發(fā)射管（）在LED封裝行業(yè)中主要有三個常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根據(jù)波長的特性運(yùn)用的產(chǎn)品也有很大的差異，850NM波長的主要用于紅外線監(jiān)控設(shè)備、875NM主要用于醫(yī)療