【正文】 其具體的復(fù)位電路如下圖所示。一般來(lái)講， VCC 電源的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，片內(nèi)振蕩器啟動(dòng)時(shí)間在 10ms 之內(nèi)。內(nèi)部復(fù)位操作是在發(fā)現(xiàn) RST 為高電平后的第二個(gè)周期進(jìn)行的，并且此后每個(gè)周期都重復(fù)進(jìn)行復(fù)位操作，直到 RST 變成低電平為止。單片機(jī)外接晶振頻率 12MHZ 時(shí)的時(shí)序單位的大小：振蕩周期＝ 1/fosc=1/12MHZ= 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)與分析 單片 機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 15頁(yè) 在 51 系列單片機(jī)中，在振蕩器運(yùn)行時(shí)， RST 引腳上保持到少兩個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入信號(hào)，復(fù)位過(guò)程即可完成。 MCS51系列 單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時(shí)間都在 1 個(gè)到 4個(gè)機(jī)器周期之間。所以， 1個(gè)機(jī)器周期包含有 6個(gè)狀態(tài)周期或 12 個(gè)振蕩周期。 振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱(chēng) S周期，所以， 1個(gè)狀態(tài)周期包含有 2個(gè)振蕩周期。為了提高輸入電路的驅(qū) 動(dòng) 能力，通常 將 外部信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)帶有上拉電阻的 TTL反相門(mén)后接入 XTAL2。外部振蕩方式的外部電路如下圖所示。 外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 14頁(yè) 晶振頻率的典型值為 12MHz，采用 6MHz 的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如下圖所示。 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器 (簡(jiǎn)稱(chēng)晶振 )或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。該反 相 放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器 ,石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 經(jīng)過(guò)以上對(duì)比，所以我選擇方案二。在定時(shí)器的 2 腳設(shè)置了手動(dòng)開(kāi)關(guān) S1，可進(jìn)行手動(dòng)操作，還可通過(guò) S2 選擇冷風(fēng)或熱風(fēng)。比較器的門(mén)限電壓為 7V， 設(shè)置較高，其目的是提高電路的抗干擾能力。 紅外發(fā)射部分由 555 時(shí)基電路產(chǎn)生頻率為 5kHz，占空比為 50％的方波信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線(xiàn)。 經(jīng) 過(guò)以上對(duì)比，所以我選擇方案二。調(diào)試時(shí)，只需調(diào)節(jié) Rp 的阻值，使手在洗手器的下方適當(dāng)距離時(shí)，洗手器自動(dòng)放出自來(lái)水即可。 圖中，變壓器 T 采用 220V/9V 小型交流變壓器， VD 為 PH303 紅外發(fā)射二極管， VT1 為 8050 三極管， VT2 為 9013 三極管， J1 采用 JRX13F、 6V 小型直流繼電器， Y 采用市售的 220V 交流電磁閥，其余元件型號(hào)與數(shù)據(jù)見(jiàn)圖中所標(biāo)參數(shù)。當(dāng)人手放到洗手器下時(shí)， N2 接收到人手反射的紅外線(xiàn)并經(jīng) N2 放大后，輸入到N3 的 3 腳，由 N3 內(nèi)部處理后使 N3 的 8 腳輸出低電平，從而使 N4 的 低觸發(fā)端2 腳變?yōu)榈碗娢?，?dǎo)致 N4 的 3 腳輸出高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器 J1 吸合，使其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通電磁閥 Y 的 220V 交流電源， Y 開(kāi)始動(dòng)作，使洗手器放出自來(lái)水，供人們洗滌之用，同時(shí)發(fā)光二極管 LED2 發(fā)出綠光，指示洗手器正工作于放水狀態(tài)。 LM567 芯片 5 腳輸出的振蕩信號(hào)經(jīng)三極管功率放大后，推 動(dòng)紅外發(fā)射二極管 VD 向外發(fā)射紅外線(xiàn)。 N2 為紅外接收電路 SFH50638， N3 為鎖相環(huán)音頻譯碼器 LM567， N3 與 R C6 組成振蕩器， R R6 決定 N3 內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率， LM567 的 3 腳為信號(hào)輸入端， 8 腳為邏輯輸出端，其輸出端為 OC 門(mén)輸出，最大灌電流為 100mA， LM567 的工作電壓為 ～ 9V，工作頻率可從零點(diǎn)幾赫茲到 500 千赫，靜態(tài)工作電流為 8mA。 220V 交流電路經(jīng)變壓器 T 降壓，變?yōu)榈蛪航涣麟?，?jīng)整流濾波，成為低壓直流，再經(jīng)三端集成 穩(wěn)壓電路 7806 穩(wěn)壓， 得到 6V 直流電供給控制電路工作。 經(jīng)過(guò)以上對(duì)比，所以我選擇方案二。 VLC 選用 MOC3041 型光藕合器 ， YV 選用 XJD1 型 220V電磁水閥。 vi 選用 S9013 或 3 DG6 型硅 NPN晶體管； V2 選用 S8550 或 3DG8550 型硅 PNP晶體管。 VDI 選用 I N4007 型硅整流二極 管； VD2 選用 1 N4148 型硅開(kāi)關(guān)二極管。 元器件選擇 RI一 R7 選用 1/4W 金屬膜電阻器或碳膜電阻器。若在定時(shí)時(shí)間未結(jié)束時(shí)，而人體離開(kāi) ICI 一定距離時(shí)，則 ICL的輸出端變?yōu)榈碗娖剑?VT和 V2 截止， ICI 和 YV斷電停止工作。與此同時(shí)， C4 通過(guò) R5緩慢放電，使 IC2 的 2腳和 6 腳電壓不斷上升。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 9頁(yè) 平時(shí)， vi 和 V2 處于截止?fàn)顟B(tài)， IC2 和 VLC 不工作，其內(nèi)部的光控晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)， YV 處于斷電狀態(tài)。 圖 電路中，電源電路由電容器 C C電阻器 R穩(wěn)壓二極管 VS 和整流二極管VD1 組成；紅外檢測(cè)控制電路由電阻器 R2 一 R電容器 C3 一 C二極管 VD晶體管 vi、 V熱釋電紅外傳 感器集成電路 IC1 和時(shí)基集成電路 IC2 組成；控制執(zhí)行電路由光禍合器 VLC 和電磁閥 YV組成。該裝置廣泛應(yīng)用于家庭或醫(yī)院、公共衛(wèi)生間等公共場(chǎng)所。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。每一個(gè)機(jī)器周期需 12個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復(fù)位到 “1” 。 P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng) P3 口引腳寫(xiě)入 “1” 時(shí) ,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪(fǎng)問(wèn)。 P1口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。當(dāng) P1口引腳寫(xiě)入 “1” 時(shí) ,其可用作輸入端。 和 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 7頁(yè) 相輸入 (AIN0)和反相輸入（ AIN1)。口引腳 ～ 。 2. GND：地。低功耗空載和掉電方式 圖 2 AT89C2051 引腳圖 AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯片 ,引腳如圖 2所 示 ,與 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比可發(fā)現(xiàn) ,AT89C2051 減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即 P0、 P2口） ,使它最大可能地減少了對(duì)外引腳 ,因而芯片尺寸有所減少。 兩級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 2K 字節(jié)可重編程閃速存儲(chǔ)器耐久性： 1,000 寫(xiě)／擦除周期 AT89C2051 主要性能 AT89C2051 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)的 8 位單片機(jī) ,它具有如下主要特性： 當(dāng)做這種調(diào)試不能夠了解片內(nèi) RAM 的內(nèi)容和程序的走向等有關(guān)信息。 （ 1） 由于 AT89C2051 內(nèi)部程序存貯器為 Flash，所以修改它內(nèi)部的程序十分方便快捷，只要配備一個(gè)可以編程 AT89C2051 的編程器即可。 程序保密 AT89C2051 設(shè)計(jì)有 2個(gè)程序保密位，保密位 1被編程之后，程序存儲(chǔ)器不能再被編程除非做一次擦除，保密位 2 被編程之后，程序不能被讀出。 紅 外電路 紅外感應(yīng)電路 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 時(shí)鐘電路 系統(tǒng)電源 觸發(fā)驅(qū)動(dòng)單元 觸發(fā)驅(qū)動(dòng)單元 觸發(fā)驅(qū)動(dòng)單元 單 片 機(jī) 圖 圖 圖 紅外電路 圖 圖 單 圖 圖 自動(dòng)沖水，洗手，干手部分 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 5頁(yè) 第二章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本章描述了為使衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)能夠具有更好的實(shí)用性，并且具有更高的性能，需對(duì)該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)的全過(guò)程。 當(dāng)紅外感應(yīng)器（ TX05D）檢測(cè)到有信號(hào)輸入時(shí)，經(jīng)紅外感應(yīng) 電路把信號(hào)傳給傳給單片機(jī) (AT89C2051)（延時(shí)），再把信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器（ 4100）來(lái)控制電池閥驅(qū)動(dòng)沖水開(kāi)關(guān)來(lái)沖水（ J5） 當(dāng)紅外感應(yīng)器（ TX05D）檢測(cè)到有信號(hào)輸入時(shí)，經(jīng)紅外感應(yīng)電路把信號(hào)傳給傳給單片機(jī) (AT89C2051)（延時(shí)），再把信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器（ 4100）來(lái)控制電池閥驅(qū)動(dòng)沖水開(kāi)關(guān)來(lái)沖水，給如廁的人洗手。如圖 2為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的硬件設(shè)計(jì)框圖。這樣可以降低設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品的硬件成本，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)生間智能沖水的控制。 系統(tǒng)中所用的單片機(jī) AT89C2051，是一種性能優(yōu)良的集成可編程的單片機(jī)，其功能十分的強(qiáng)大。 3）利用紅外感應(yīng)信號(hào)來(lái)采集信號(hào)對(duì)電池閥進(jìn)行控制，自動(dòng)開(kāi)水，讓入廁的人洗手。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)思路如下： 1）整個(gè)控制系統(tǒng)采用 AT89C2051 單片機(jī)作為控制核心。 1． 3 設(shè)計(jì)思路與電路原理方框圖 設(shè)計(jì)思路 本方案由主處理器、輸入、輸出、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電源轉(zhuǎn)換等部分組成。 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標(biāo)， 51單片機(jī)在推出新型號(hào)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由專(zhuān)用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。 51 系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿(mǎn)足各種需要。 單 片機(jī)的 選擇 方案： 當(dāng)今單片機(jī)廠(chǎng)商琳瑯滿(mǎn)目，產(chǎn)品性能各異， 51單片機(jī)最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿(mǎn)足不同層次的應(yīng)用要求。夜間，因?yàn)槿撕苌俚木壒?，關(guān)掉紅外探測(cè)，以利于省電。 為了使系統(tǒng)工作更加智能化，模式選擇方面，分別對(duì)大便池和 小便池進(jìn)行設(shè)定，其中每一部分要分兩個(gè)模式： （ 1）按人次進(jìn)行沖水，用戶(hù)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)定。 1． 2 總 體 設(shè)計(jì) 方案 基本概念 在當(dāng)今社會(huì)中，節(jié)能減排成為當(dāng)今的主題，設(shè)計(jì)是應(yīng)用 51 系列單片機(jī)(AT89C2051)開(kāi)發(fā)各院校、賓館的公共衛(wèi)生間的智能沖水系統(tǒng)，可根據(jù)進(jìn)入衛(wèi)生間的人數(shù)進(jìn)行沖水時(shí)間、沖水方式進(jìn)行設(shè)定和控制已達(dá)到節(jié)約用水的目的。 （ 3）系統(tǒng)可以自己記數(shù)，自己完成功能模式的轉(zhuǎn)換，并且可以對(duì) 一些不正常的現(xiàn)象做出報(bào)警。 設(shè)計(jì)要求 基本要求 （ 1）正確使用 51 單片機(jī)（ AT89C2051）來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。它具有微功耗、全集成化、智能化、高精度、高性能、高可靠性和低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)。利用紅外感應(yīng)的操作方式，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生間智能沖水的控制。 將現(xiàn)代控制技術(shù)合理運(yùn)用于生活與生產(chǎn)是人們一直追求的目標(biāo)。設(shè)計(jì)基本可以完成所需的邏輯控制，并可根據(jù)實(shí)際情況靈活軟件升級(jí)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)控制。文章首先論述了設(shè)計(jì)衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)的意義及思路，然后分析和設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件的各單元電路，其內(nèi)容包括：紅外感應(yīng)電路，電源電路，沖水電路等，最后對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。 特此聲明。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電 信 061 學(xué) 號(hào)： 062021110170 學(xué)生姓名： 蒙 開(kāi) 勇 指導(dǎo)教師： 張 均 20210520 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 誠(chéng)信責(zé)任書(shū) 本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀(guān)點(diǎn)等，均已明確注明出處。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 I頁(yè) 目 錄 摘要 ...................................................................................................................................... IV ABSTRCT............................................................................................................................. V 前言 ........................................................................................................................................ 1 第一章 衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng) 和主要特點(diǎn) .............................................