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畢業(yè)設計---基于單片機的紅外自動淋浴器設計-畢業(yè)設計(編輯修改稿)

2025-02-24 04:46 本頁面
 

【文章內容簡介】 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 /計數器 。 其中定時器 0 還不可以當成 2 個 8 位定時器使用。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 8 (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]: 12345678RET91011P3..2/INT012P3..3/INT113P3..4/T014P3..5/T115P3..6/WR1617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40STC89C52 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):片內振蕩電路的輸入端 ; XTAL2(Pin20):片內振蕩電路的輸出端 ; (3)控制引腳( 4 根) RST/VPP(Pin9):復位引腳 , 引腳上出現 2 個機器周期的高電平將使 單片機 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 9 復位。 ALE/PROG(Pin30):地址鎖存允許信號 ; PSEN(Pin29):外部存儲器讀選通信號 ; (4)可編程輸入 /輸出引腳( 32 根) STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口 。 分別位 P0、 P P P3 口 ,每個口有 8 位 ( 8 根引腳)共 32 根。 PO 口( Pin39~ Pin32): 8 位雙向 I/O 口線 , 名稱為 ~ ; P1 口( Pin1~ Pin8): 8 位準雙向 I/O 口線 , 名稱為 ~ ; P2 口( Pin21~ Pin28): 8 位準雙向 I/O 口線 , 名稱為 ~ ; P3 口( Pin10~ Pin17): 8 位準雙向 I/O 口線 , 名稱為 ~ ; STC89C52 主要功能 如表 所示。 表 STC89C52主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 紅外信號采集都是指從傳感器或者其他待測的設備等模擬被測單元或數字被測單元中自動采集信息的一個過程。信號采集系統(tǒng)是結合計算機的測量軟硬件相關產品來實現靈活、用戶自定義的測量系統(tǒng) [4]。一個完備的數據采集系統(tǒng)應該包括傳感器或變換器、信號調理設備、數據采集和分析硬件、驅動程序和應用軟件等等。本系統(tǒng)中被檢測的信號為模擬量,要經過 BISS0001 轉換成數字量,才能實現單片機的控制。數據采集模塊是將人體紅外的傳感器信號,經過 BISS0001送給單片機進行處理,終端單片機判斷處理并作時間數碼顯示及 蜂鳴器報警。在湖南人文科技學院畢業(yè)設計 10 數據采集模塊部分,本系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機作為前端警情采集中心控制單元,主要完成對所采集數據的處理。下面介紹采集模塊各芯片的選型。 RE200B熱釋 紅外傳感器結構圖 及 工作原理 RE200B 熱釋電紅外傳感器 [5]的通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結型場效應管 FET 和電阻等部分組成。熱釋電晶體一般采用 PZT 或其他壓電晶體材料 ,將敏感材料 PZT 的上、下表面做成電極 , 并在其上表面上加 1 層黑色氧化膜 , 以提高轉換效率。在管殼頂端裝有濾光鏡片 , 它可以阻止不需要的紅外線或其他光線進入傳 感器 ,其 結構如圖 32 所示。 紅外傳感器工作原理與紅外線有關,它 是 利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器 ,熱釋電紅外傳感器內部的熱釋電晶體具有極化現象 , 并且隨溫度的變化而變化。這種傳感器對于不同波長的光線照射都能產生不同程度的響應,因此在傳感器前會加入一個濾鏡窗口,這就是為什么我們能看到的 RE200B 的 to5封裝形式中有一個像玻璃似的小窗。當然通過這個濾鏡可以限定晶體對特定波長的光線產生響應,一般在 8um~14um,這樣就非常接近人體輻射的紅外線波長了。當恒定的紅外輻射照射在探測器上時 , 熱釋電晶體溫度不變 , 晶體對外呈電中性 ,探測器沒有電信號輸出 , 因而恒定的紅外輻射不能被檢測到。當交變的紅外線照射到晶體表面時 , 晶體溫度迅速變化 , 這時才發(fā)生電荷的變化 , 從而形成一個明顯的外電場 , 這種現象稱為熱釋電效應。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號 ,不能直接使用 , 需要用電阻將其轉換為電壓形式 , 該電阻阻抗高達 104 兆 , 故引入N 溝道結型場效應管接成共漏形式 (即源極跟隨器 )來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器 , 其 內部 結構示意圖如圖 33 所示。該傳感器將兩個特性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián) , 用來防止其他紅外光引起傳感器誤動作。另外 ,當環(huán)境溫度改變時 ,兩個晶體的參數會同時發(fā)生變化 ,這樣可以相互抵消 , 避免出現檢測誤差。該傳感器使用時 , D 端接電源正極 , G 端接電源負極 , S 端為信號輸出。 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 11 圖 32 紅外傳感器結構圖 圖 33 熱釋電紅外傳感器 內部 結構示意圖 紅外傳感器 RE200B處理芯片 BISS0001 RE200B 紅外熱釋電處理芯片 BISS0001, BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路,它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各 類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置,特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道走廊等敏感區(qū)域,或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng) [6]。 該處理芯片具有 CMOS 工藝 , 數?;旌?, 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器 ; 內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 , 內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器 , 采用16 腳 DIP 封裝 等特點。 紅外熱釋電處理芯片 BISS0001[7]管腳如下圖 34: 圖 34 BISS0001 管腳圖 BISS0001 管腳說明如下表 : 表 管腳說明 引腳 名稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。當 A 為“ 1”時 允許重復觸發(fā);反之 不可重復觸發(fā) 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 12 2 VO O 控制信號輸出端。由 VS 的上跳變沿觸發(fā) 使Vo 輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間 Tx之外和無 VS 的上跳變時 Vo 保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時間 Tx 的調節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時間 Tx 的調節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時間 Ti 的調節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時間 Ti 的調節(jié)端 7 VSS 工作電源負端 8 VRF I 參考電壓及復位輸入端。通常接 VDD 當接“ 0”時可使定時器復位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當 VcVR 時禁止觸發(fā);當VcVR 時允許觸發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運算放大器偏置電流設置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運算放大器的輸出端 BISS0001 是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數?;旌蠈S眉呻娐?。 紅外采集電路 紅外傳感器接收到人體紅外信號經 BISS0001 處理后 輸出 輸給單片機 口, TEL0 表示接 STC89C52 是的 口 ,通過對 電平的判斷,實現對單片機外圍電路的控制,如電磁閥控制水閥電路,液晶顯示淋浴時間等。紅 外采集電路 [7]如圖 35: 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 13 91011121314151687654321U1BISS00011KR31MR62MR101MR1510uFC410uFC110ufC210uFC347KR13C710uFC81KR14Res210KR4220R9C510uFC6CapR12R11Q3NPN10KR7DS2VCCRE200BTEL0圖 35 紅外采集 電路 在本系統(tǒng)中,用 LCD 液晶屏來構成顯示部分, 主要在人來時對淋浴計時時間和定時時間的顯示。 LCD 液晶顯示器具有功耗低、壽命長、無輻射、不易引起視疲勞等優(yōu)點,正在被廣泛應用于儀表、家用電器、計算機、醫(yī)療儀器及交通和通信領域 [8]。本系統(tǒng)中,選擇 JHD162A 作為液晶屏的顯示驅動控制器 。 1602液晶模塊 JHD162A 簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式 LCD 目前常用 16*1 16*2 20*2 和 40*2 行等的模塊。 是一種很常用的小型液晶顯示模塊 在單片機系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等的人機界面中得到了廣泛的應用。 1602LCD 主要技術參數 如下 : (1)顯示容量 : 162 個字符 (2)芯片工作電壓 : (3)工作電流 : () 湖南人文科技學院畢業(yè)設計 14 (4)模塊最佳工作電壓 : (5)字符尺寸 : (WH)mm 引腳功能說明 : 1602LCD 采用標準的 14 腳(無背光)或 16 腳(帶背光)接口 , 各引腳接口說明如表 所示 : 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據
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