【正文】 .............. 34 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 III頁 附錄 ...................................................................................................................................... 35 附錄一 程序清單 ............................................................................................................ 35 附錄二衛(wèi)生間智能沖水控制系統(tǒng)原理圖 ...................................................................... 51 附錄三 控制系統(tǒng)的 PCB 圖 .......................................................................................... 52 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 IV頁 衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本論文介紹了衛(wèi)生間只能沖水系統(tǒng)與制作全過程。完成了傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在此衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)的應(yīng)用。在科技高度發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會，對于衛(wèi)生間沖水控制完全由人工來完成，必將成為歷史一去不復(fù)返，而現(xiàn)代控制技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來進(jìn)行控制管理是現(xiàn)代化生產(chǎn)的標(biāo)志，所以，我們設(shè)計(jì)出一個利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)生間智能控制沖水系統(tǒng)。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 2頁 第一章：衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)和主要特點(diǎn) 本章重點(diǎn)闡述 本章重點(diǎn)闡述衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)的基本概念、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)電路的原理框圖 的基本概念、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)電路的原理框圖等。 發(fā)揮 部分 （ 1）分成兩種模式： 按人次進(jìn)行沖水，按時間間隔沖水 （ 2）按人數(shù)沖水可以通過傳感器感應(yīng)，按時間的沖水也可以通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)周期的設(shè)定。 （ 2）按時間間隔沖水，以十分鐘為基數(shù)，用戶設(shè)定乘數(shù)，這樣盡可能少用按鍵，便于節(jié)省系統(tǒng)耗材，提高系統(tǒng)的整體特性。 就實(shí)際而言，不同的應(yīng)用對單片機(jī)功能和資源貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 3頁 的需求也是不同的。所以我選擇 51單片機(jī)來完成實(shí)驗(yàn)。 2）利用紅外感應(yīng)信號來采集信號對廁所進(jìn)行沖水，以達(dá)到節(jié)水的目的。它把 CPU、存儲器、及 I/O 集成到一個芯片上，只要外加少單 片 機(jī) 1脈沖 2脈沖 3輸出 電源 1輸出 2輸出 3輸出 時鐘信號 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 4頁 許電子零件便可以構(gòu)成一套簡易的控制系統(tǒng)。硬件電路主要由控制單元、沖水單元、洗手部分、干手單元電路等組成。 AT89C2051 簡介 AT89C2051 的功能描述 圖 AT89C2051 AT89C2051 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C2051 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化 插到電路板中 試驗(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對于熟練的 MCS51程序員來說，這種調(diào)試方法并不十分困難。和 MCS51產(chǎn)品的兼容 128 8 位內(nèi)部 RAM， 15根可編程 I/O 引線，兩個 16位定時器 /計(jì)數(shù)器。 AT89C2051 芯片的 20個引腳功能為： 1. VCC：電源電壓。 和 要求外部上拉電阻。當(dāng)引腳 ～ 用作輸入并被外部拉低時 ,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 (IIL)。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。 5. RST：復(fù)位輸入。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 8頁 圖 該自動洗手器電路由電源電路、紅外檢測控制電路和控制執(zhí)行電路組成，如 下 圖所示。當(dāng)人體接近 IC1 時， ICI的輸出端（ OUT)將輸出高電平，使 vi和 V2 飽和導(dǎo)通， IC2 通電工作，其 3腳輸出高電平，使 VLC 內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光控晶閘管導(dǎo)通， YV通電開始放水。 改變 R5 的阻值或 C4 的容量，可改變定時時間的長短。 VS選用 LW、 的硅穩(wěn)壓二極管，例如 1 N4735 等型號。 方案二： 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 10頁 當(dāng) JI(TX05D)接收到信號，經(jīng)過 S9013 接到 TA89C2051 的 上，經(jīng)過單片機(jī)的處理，將信號通過 輸出，流經(jīng) S9012，在接到繼電 (4100)上，繼電器去控制電池閥，達(dá)到?jīng)_水的目的。 H1 為紅色發(fā)光二極管，作為電源指示。沒有人洗手時，紅外接收電路 N2 接收不到 VD 向外發(fā)射的貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 11頁 紅外線， N3 的 3 腳無信號輸入， 8 腳為高電平， N4 的 3 腳為低電平，三極管截止，繼電器 K 斷電處于釋放狀態(tài)，電磁閥 Y 不動作，洗手器無自來水放出。 安裝與調(diào)試： 將洗手器電路 裝于一密封的塑料外殼內(nèi)， VD 與 N2 并排朝下放置，并要注 意防止兩者之間的相互干擾，再把電磁閥 Y 接到自來水龍頭上，洗手器就能控制水龍頭的自動放水。 干手電路的選擇 方案一： 圖 自動干手器 自動干手電路圖如圖所示，電路由紅外發(fā)射部分與紅外接收 控制部分組 成。當(dāng) IC4 的輸人電平超過7V 時，其輸出變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā) IC5 定時器開始定時，同時該定時器的 3 腳變?yōu)楦唠娖剑?3DG130 導(dǎo)通，繼電器觸點(diǎn)吸合，接通電阻絲和風(fēng)機(jī)。 時鐘電路的設(shè)計(jì)與工作原理分析 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反 相 放大器的輸入和輸出。 時鐘電路的設(shè)計(jì) AT89C2051 單片機(jī)的時鐘信號通常用兩種電路形式得 到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。圖中，電容器 C1， C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 20~50pF。這種方式適宜用來 使單片機(jī)的時鐘與外部信號保持同步。 單片機(jī)的基本時序單位 單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期 (或外部引入的時鐘周期 )為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準(zhǔn)。 1個到 4 個機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時間，這個時間就是指令周期。為響應(yīng)這一不定期程， CPU 發(fā)出內(nèi)部復(fù)位信號。在這種情況下，把 RST 引腳通 10uF 電容接到VCC 并同時經(jīng)過 10K 電阻和地相連，就可獲得上電自動 復(fù)位的結(jié)果。在充電過程中，隨著電容電壓逐步趨于 VCC， RST 引腳上之電壓最終將接近于 0。單片機(jī)冷啟動后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見下表 。 MCS51系列 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變 。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)，它們決定了穩(wěn)壓器的 穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系數(shù)和濾波電容的選擇。下面介紹 LM7805 的技術(shù)， LM7812 系列集成穩(wěn)壓塊主要技術(shù)參數(shù)和工作原 理與LM7805 的類似，這里就不再敘述。 檢測電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 TX05D 型反射開關(guān)，實(shí)際上是一種一體化的紅外線發(fā)射，接收器件。 TX05D 的外 形和引線見圖 1，本器件屬模塊化產(chǎn)品，全部電路焊裝在一只 46x32x17mm（不包括安裝支架）的塑料盒內(nèi)。白色線靜態(tài)時為低電平，有反射物時輸出高電平。 當(dāng) TX05D 接通電源后，即從模塊內(nèi)部的紅外線發(fā)射管向前方發(fā)射 38KHZ 的調(diào)制紅外線，一旦有物體或人體進(jìn)入有效范圍內(nèi)時，紅外線就會有一部分被反射回來，被與發(fā)射管同排安裝的光敏接收管收到并轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號后，由模塊內(nèi)部電路進(jìn)行放大，解調(diào)，整形，比較處理后，在輸出端給出高電平信號。 輸入電路設(shè)計(jì) 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 20頁 當(dāng)輸入 J1（ TX04D）檢測到信號后 ,給 BG1 的 B 極提供一個高電平 ,使 BG1導(dǎo)通 ,CPU 的 , 分別得到一個低電平 ,應(yīng)用軟件就可以識別出信號，從而確定狀態(tài)作出相應(yīng)的處理 ,并輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,實(shí)現(xiàn)自動化節(jié)水的目的。 當(dāng) CPU 接收到中斷請求信號并予以響應(yīng)后， CPU 把當(dāng)前的 PC 內(nèi)容壓入堆棧中進(jìn) 行保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使用了三個中斷，即 T0、 T /INT0。 同時還要對一些存儲單元進(jìn)行初始化，這些內(nèi)容都需要在初始化程序中完成。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 23頁 3． 2 T89C2051 信號分配 當(dāng) P1。 } 當(dāng) P1。 } 當(dāng) P1。} 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 25頁 程序流程圖 Y N Y N Y 圖 程序流程圖 初始化 智能沖水 智能洗手 是否離開衛(wèi)生間 是否有人 入廁 智能干手 開 始 停止 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 26頁 第四章 系統(tǒng)的 PCB板設(shè)計(jì)制作 電路圖的繪制 電路原理圖的繪制分以下幾個步驟： 1）在 Protel99 軟件中先新建一個文檔，把所需要的元件載入到文檔里面。下面分別敘述制作過程。彈出打印設(shè)置對話框，選擇你已安裝好的打印機(jī)型號，帶“ Final”的 選項(xiàng)，表示分層打印。再單擊“ Setup”按鈕，在大小選項(xiàng)中選擇 A4。設(shè)置好了“ options”對話框之后單擊確定即可。再有打印雙面板時，頂層要鏡像。裁好后用水磨沙布把敷銅板的敷銅面打磨干凈，沖洗干凈，晾干。當(dāng)熱轉(zhuǎn) 印機(jī)的溫度上升到 150 攝氏度的時候，小心把打了折的一面慢慢送進(jìn)熱轉(zhuǎn)印機(jī)開始轉(zhuǎn)印，手慢慢的用力往里推，要推到敷銅板確定已以進(jìn)去的時候才放開手。這是指通過化學(xué)物質(zhì)，把經(jīng)過印刷的敷銅板的非保護(hù)部分的銅箔腐蝕掉。腐蝕操作時要特別注意掌握蝕刻時間。一般來說，新配置的腐蝕液的蝕刻時間約 25 分鐘左右。線路板上的孔眼決定了焊接元件的位置，直接關(guān)系到安裝元件的質(zhì)量，因此要求按實(shí)際元貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 28頁 件引腳的大小或圖紙所標(biāo)示尺寸鉆孔。在打磨過程中不可以太用力，否則會將銅線條擦掉。 2）加熱焊件：將烙鐵接觸焊接點(diǎn)，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。 上述過程對一般焊點(diǎn)大約二、三秒鐘。 4）倒立插裝與嵌入插裝：將元器件倒立或嵌入置于印制電路板上。在插裝集成電路時，不能用力過猛，以防止弄斷和弄偏引線。 （ 3）磁棒的安裝：一般采用塑料支架給以固定 。調(diào)試工作包括調(diào)整和測試兩個部分，調(diào)整主要是指對電路參數(shù)的調(diào)整，即對整機(jī)內(nèi)可調(diào)元器件及與電氣指標(biāo)有關(guān)的調(diào)諧系統(tǒng)、機(jī)械傳動部分進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到預(yù)定的性能要求；測試則是在調(diào)整的基礎(chǔ)理論上，對整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)地測試，使電子產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定的要示。 2）通電調(diào)試，包括 : 通電觀察、靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。先將整流、濾波部分元件焊上，然后 接上電源變壓器。哪部分不工作就檢查那部分，這樣可以為我們縮小檢查范圍，便于我們檢查出故障發(fā)生的地方。 2）該系統(tǒng)能用軟