【正文】 它是數(shù)據(jù)采集模塊的主控制器 ， 主要完成對(duì)人頭 紅外信號(hào)的采集 ， 然后通過(guò)紅外傳感模塊傳送給單片機(jī)處理。當(dāng) 輸出高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻 R4 使開(kāi)關(guān)三極管 8050 飽和導(dǎo)通，電流從 R3 經(jīng)三極管的 CE 極流向光電耦合器，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，次極三極管導(dǎo)通，水管電磁閥通電，吸合動(dòng)鐵芯，閥門打開(kāi)，水開(kāi)始流出。 報(bào)警電路 如圖 39： 3STC89C52_1BellQ79051D1LED2VCC1KR3 圖 39 蜂鳴器與單片機(jī)的接口電路圖 電磁閥控制電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用電磁閥控制浴室水閥的開(kāi)關(guān)， 電磁閥是利用電線圈通電時(shí)產(chǎn)生電磁力，使動(dòng)鐵芯克服彈簧力同靜鐵芯吸合直接開(kāi)啟閥，介質(zhì)呈通路；當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁力消失，鐵芯在彈簧力的作用下復(fù)位，直接關(guān)閉閥口，介質(zhì)不通 [9]。 讀操作時(shí)序 如圖 36 所示 ： 圖 36 讀操作時(shí)序圖 寫(xiě)操作時(shí)序 如圖 37 所示 ： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 37 寫(xiě)操作時(shí)序圖 1062LCD接口電路設(shè)計(jì) 根據(jù) 1062LCD 的工作原理 ， 我們可以設(shè)計(jì)單片機(jī)與 1062LCD 的接口電路圖如 38 所示 ： VSS1VCC2VEE3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714RED+15RED16J1LCD JHD162A1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9RN1 10K*810KR3123U2A7400A564U2B7400BVCCVCC VCCR110KR230pFC230pFC310uFC1SW112Y112345678RST91011121314151617XTAL218XTAL1192122232425262728GND20PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52 圖 38 單片機(jī)與 JHD162A 的應(yīng)用電路 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 報(bào)警 電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為報(bào)警，淋浴 時(shí) 當(dāng) 設(shè)置的 定時(shí)時(shí)間還有一分鐘時(shí)，蜂鳴器 響應(yīng)單片機(jī) 進(jìn)行報(bào)警。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令 8： DDRAM 地 址設(shè)置。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線 低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示 高電平時(shí)雙行顯示 F： 低電平時(shí)顯示 5 7 的點(diǎn)陣字符 高電平時(shí)顯示 5 10 的點(diǎn)陣字符。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān) 高電平表示開(kāi)顯示 低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān) 高電平表示有光標(biāo) 低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍 高電平閃爍 低電平不閃爍。高電平表示有效 低電 平則無(wú)效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位 光標(biāo)返回到地址 00H。（說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 。 是一種很常用的小型液晶顯示模塊 在單片機(jī)系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)等的人機(jī)界面中得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)中，選擇 JHD162A 作為液晶屏的顯示驅(qū)動(dòng)控制器 。紅 外采集電路 [7]如圖 35： 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 91011121314151687654321U1BISS00011KR31MR62MR101MR1510uFC410uFC110ufC210uFC347KR13C710uFC81KR14Res210KR4220R9C510uFC6CapR12R11Q3NPN10KR7DS2VCCRE200BTEL0圖 35 紅外采集 電路 在本系統(tǒng)中，用 LCD 液晶屏來(lái)構(gòu)成顯示部分， 主要在人來(lái)時(shí)對(duì)淋浴計(jì)時(shí)時(shí)間和定時(shí)時(shí)間的顯示。當(dāng) VcVR 時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VcVR 時(shí)允許觸發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路 。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負(fù)端 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。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(shí)視為有效觸發(fā)。 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(shuō)明如下表 ： 表 管腳說(shuō)明 引腳 名稱 I/O 功能說(shuō)明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各 類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng) [6]。該傳感器使用時(shí) ， D 端接電源正極 ， G 端接電源負(fù)極 ， S 端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)特性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián) ， 用來(lái)防止其他紅外光引起傳感器誤動(dòng)作。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號(hào) ,不能直接使用 ， 需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式 ， 該電阻阻抗高達(dá) 104 兆 ， 故引入N 溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管接成共漏形式 (即源極跟隨器 )來(lái)完成阻抗變換。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測(cè)器上時(shí) ， 熱釋電晶體溫度不變 ， 晶體對(duì)外呈電中性 ，探測(cè)器沒(méi)有電信號(hào)輸出 ， 因而恒定的紅外輻射不能被檢測(cè)到。這種傳感器對(duì)于不同波長(zhǎng)的光線照射都能產(chǎn)生不同程度的響應(yīng)，因此在傳感器前會(huì)加入一個(gè)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(gè)像玻璃似的小窗。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(jìn)入傳 感器 ，其 結(jié)構(gòu)如圖 32 所示。 RE200B熱釋 紅外傳感器結(jié)構(gòu)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(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 FET 和電阻等部分組成。在湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 數(shù)據(jù)采集模塊部分，本系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為前端警情采集中心控制單元，主要完成對(duì)所采集數(shù)據(jù)的處理。本系統(tǒng)中被檢測(cè)的信號(hào)為模擬量，要經(jīng)過(guò) BISS0001 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制。信號(hào)采集系統(tǒng)是結(jié)合計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件相關(guān)產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng) [4]。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線 ， 名稱為 ～ ； P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線 ， 名稱為 ～ ； P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線 ， 名稱為 ～ ； P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線 ， 名稱為 ～ ； STC89C52 主要功能 如表 所示。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) ； PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) ； (4)可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口 。 (15)封裝： LQFP44， PDIP40， PLCC44， PQFP44。 (13)通用異步串行口（ UART） 還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 其中定時(shí)器 0 還不可以當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用。 (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(shí) ，可省外部復(fù)位電路。 (8)CCPROM 功能。 (6)通用 I/O 口（ 32/36 個(gè)） 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(kāi)漏輸出 ， 作為總線擴(kuò)展用時(shí) ， 不用加上拉電阻 ，作為 I/O 口用時(shí) ， 需加上拉電阻。 (4)用戶應(yīng)用程序空間 4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K 字節(jié)。 (3)工作頻率范圍： 0 – 40MHZ 相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHZ。 具體特征如下： (1)增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘、機(jī)器周期 12 時(shí)鐘、機(jī)器周期 8051 CPU。 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/ 等。 (5)復(fù)位電路 單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過(guò)特殊處理 ， 很多干擾是從復(fù)位電路部分進(jìn)去的。 (3)時(shí)鐘 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過(guò)特殊處理 ， 很多干擾是從時(shí)鐘部分進(jìn)去的。 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(guò)特殊處理 ， 很多干擾是從 I/O進(jìn)去的，每個(gè) I/O均有對(duì) VCC/對(duì) GND 二級(jí)管箝位保護(hù)。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 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(chǔ)器 [2]。 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(hào)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。 電路比較簡(jiǎn)單 、 費(fèi)用較低 、 可靠性高 、 軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單 ， 故采用了方案二。 該方案能 很好 完成系統(tǒng)功能。 如電磁閥和蜂鳴器的開(kāi)關(guān) ， 并將時(shí)間用LCD 顯示出來(lái) 。所以 該方案只 能較好完成系統(tǒng)功能。 方案一 采用 SNS9201 紅外傳感器進(jìn)行 對(duì)人體紅外信號(hào)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(kāi)關(guān) ，并將時(shí)間用數(shù)碼管 顯示出來(lái)。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。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。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。主要包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與系統(tǒng)方案對(duì)比。簡(jiǎn)要介紹本文的研究目的及意義、紅外傳感技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展和現(xiàn)狀。 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)。 人在淋浴時(shí)不用觸摸開(kāi)關(guān)，溫馨舒適，充分享