【正文】 ng to put hands off the tap water, water, stop.Keywords: infrared control, automatic faucet, 51 series, solenoid valves目 錄第1章 緒論……………...................………….........................……….1…………………………..................................…...…1…………….........................................................…2第二章 設(shè)計(jì)方案………………………………………………..…..5……………………………………...……..........5 單片機(jī)控制方案....................................................................................7第三章 硬件設(shè)計(jì)………………………………................…………9………………………………............…….....….9…………………………………….....….......…16……………………………………………....…23第四章 軟件設(shè)計(jì)……………………………................….…....….27……………………………..…........…27……………………………………………….......…29………………………………………………....…...30結(jié)束語………………………………………………………………......32參考文獻(xiàn)…………………………………………………..…………...35附錄…………..……………………............................................36致謝……………………………………………...………………….....…41一、緒論 設(shè)計(jì)的目的與意義 水龍頭，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對生活要求越來越高，追求自動(dòng)化，智能化。怎樣能避免某些傳染疾病通過水龍頭交叉感染，就是現(xiàn)在不得不考慮的一個(gè)問題。 早期的單片機(jī)都是8位或4位的。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。當(dāng)有人接近時(shí)，通過人體發(fā)射使接收管接受到紅外線反射信號，信號經(jīng)過放大、譯碼后使LM567的⑧腳輸出低電平，VT3導(dǎo)通，繼電器Y吸合將水閥電源接通，水閥打開。有人洗手時(shí)，即有物體靠近時(shí)，Q0變成高電平，VT2導(dǎo)通，K1得電吸合，接通供水閥Y2交流電源，Y2動(dòng)作，水龍頭放出自來水供人們洗手，4秒后，Q1輸出高電平，VT3導(dǎo)通，K2得電吸合，接通皂液供應(yīng)閥Y1的交流電源，Y1工作2秒鐘，放出2秒鐘的皂液后停止。 當(dāng)人的手觸及到紅外線有效發(fā)射范圍內(nèi)時(shí)，紅外線經(jīng)反射后被相應(yīng)的紅外線接收管檢測到。 國內(nèi)流行的8位單片機(jī)主要是51系列。在單片機(jī)的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出（I/O）引腳。推薦在此引腳與VCC引腳之間連接一個(gè)約10k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10μF的電容，以保證可靠地復(fù)位。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。 輸入/輸出（I/O）引腳P0、PPP3（共32根） ①P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL負(fù)載。在對EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。288位內(nèi)部RAM 8． 　　32可編程I/O線 9． 　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 10． 　 5個(gè)中斷源 11． 　 可編程串行通道 12． 　 低功耗的閑置和掉電模式 13． 　 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 二、MCS51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu) 綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。 單片機(jī)的時(shí)鐘時(shí)序就是微處理器在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號的時(shí)間順序。 復(fù)位是單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)的初始化操作，是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。RET按鍵可以選擇專門的復(fù)位按鍵，也可以選擇輕觸開關(guān)。發(fā)光元件的種類很多，依光譜大致可分為紅外線發(fā)光元件及可見光的發(fā)光元 件。當(dāng)紅外發(fā)光二極管工作在脈動(dòng)直流驅(qū)動(dòng)下，紅外發(fā)射的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值，就能提高紅外光的發(fā)射距離。此外還有輸出級和放電管。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。 = HZ圖37 紅外頻率的設(shè)定示意圖 紅外線接收電路 本電路主要任務(wù)是把接收到的微弱紅外信號，進(jìn)行放大，然后送入單片機(jī)中。它除了放大信號外，還能穩(wěn)定輸出電壓。電磁閥工作電壓范圍：220V、50赫茲，單片機(jī)工作電壓為直流5V。當(dāng)閥桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥桿帶動(dòng)閥芯向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥芯上橡皮與閥體的密封面完全接觸時(shí)，就阻止了水的流出，即關(guān)。這點(diǎn)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意到延時(shí)的時(shí)間設(shè)置，否則設(shè)計(jì)出來的方案可能不能夠正常運(yùn)行。在編制程序之前，首先要把所需要解決的問題研究清楚，并考慮理解問題的步驟，流程圖是行之有效的輔助手段。如果采用實(shí)用多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。仔細(xì)回首發(fā)現(xiàn)有許多值得深思的地方： 1，大軍未動(dòng)糧草先行。后來仔細(xì)尋找下SM9576的芯片資料，才把問題弄明白。自己的思考多少有些閉門造車不切實(shí)際；看書找資料，只是一味的接受，自己有些想法也沒處請教；唯有與人交談才能深深抓住問題的實(shí)質(zhì)。當(dāng)然還可以選擇自己設(shè)計(jì)專用的“齒輪式”水龍頭，可是覺得自己知識達(dá)不到那個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的層次水準(zhǔn)，也只是想想罷了。比如一只可愛的能跳舞的兔子，當(dāng)人手伸過來，兔子能隨著兩者距離的不斷縮短逐漸加快舞姿，但手一接觸到玩具，舞動(dòng)的兔子就戛然停止下來。若三次（多次）接收到電流值順序不同，或者與原存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相差太大，或者操作時(shí)間過長均報(bào)警直接剎車?！駜?nèi)含紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路和紅外接收放大電路。 2 腳:OP2 內(nèi)部第二運(yùn)放輸入腳。 14腳:振蕩輸出,外接電阻值與頻率成反比。在方案研究和設(shè)計(jì)撰寫過程中，自始自終都給以了悉心指導(dǎo)。 4 腳:OP3 內(nèi)部第三運(yùn)放輸入腳。 ●用兩個(gè)引腳外接兩位開關(guān)來控制輸出時(shí)間及輸出次數(shù)。當(dāng)有人企圖使用鑰匙打開車門時(shí)，能自動(dòng)識別是不是車主，需不需要報(bào)警。玩者可以適當(dāng)調(diào)整紅外線接收距離的最大值和最小值，就能控制最終的變形狀態(tài)。所以這個(gè)實(shí)用性一般，但對于普通家庭來說，價(jià)格還是不太令人滿意。有時(shí)課下也和不少同學(xué)商量該怎么做設(shè)計(jì)，有些簡單的問題，他們也能給我個(gè)明白的答復(fù)。也不敢寫在設(shè)計(jì)里，因?yàn)槲乙膊磺宄?。如熱釋電紅外線傳感器、紅外遙控、555定時(shí)器應(yīng)用電路、普通自動(dòng)水龍頭控制方案、閥門基礎(chǔ)等的工作原理及應(yīng)用、還有一些有說明價(jià)值的圖片。調(diào)試時(shí)，一定要符合入口條件和出口條件，調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場情況、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求，有無循環(huán)錯(cuò)誤、有無機(jī)器碼錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤，同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中存在硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和軟件算法錯(cuò)誤，各程序模塊調(diào)試通過后，則可以把相關(guān)功能塊連在一起總調(diào)，這個(gè)階段若有故障，可以考慮各子程序運(yùn)行時(shí)是否破壞了現(xiàn)場、緩存單元、工作寄存器是否發(fā)生沖突、標(biāo)志位的建立和清除是否錯(cuò)誤，堆棧區(qū)是否有溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等，若用戶系統(tǒng)是在開發(fā)機(jī)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí)，還要考慮用戶緩存單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。從流程圖上，可清楚地看出這種過程各個(gè)步驟之間的邏輯關(guān)系，程序運(yùn)行時(shí)各種可能進(jìn)行的過程及其先后次序。 DF—3型電磁閥主要用于一般液體管道的通斷控制，其公稱通徑：3mm、電壓AC 220V。 電磁閥（圖311）原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。而電磁閥能否準(zhǔn)確到位動(dòng)作，將關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)的成敗。此外，放大器還要把該信號送入單片機(jī)腳。直射式指發(fā)光管和接收管安放在發(fā)射與受控物的兩端，相距一定的距離。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。 比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB，根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端——觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。 相比較前兩者驅(qū)動(dòng)方式，采用脈沖驅(qū)動(dòng)