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其工作原理只是采纳一种红外线操纵的电子开关,当有人手伸过来时,红外线开关将电热吹风机自动打开,人离开时又自动将吹风机关闭。
成品的自动干手器将红外线操纵开关和电热吹风机制作为一体,依照那个大体原理,用一只一般的电热吹风机,加装一个红外操纵开关,就可组成一个自动千手器,其成效与成品自动干手器是一样的。
它是由红外线发射电路,红外线接收电路,时刻延迟电路,自动干手器开关电路和电源电路五部份组成的。
当输出端Q输出低电平常,三极管截止,无电流通过。
继电器连接T1的集电极,当有电流驱动时,开关吸合,电磁阀通电,吹风机吹出热风;
当无电流驱动时,开关断开,电磁阀不通电,吹风机不吹出热风,同时在继电器两头并联一个二极管实现爱惜。
同时电路中加入发光二极管D3作为显示电路,显示吹风机是不是启动。
如此输出电路端Q产生脉冲信号来操纵红外线发光二极管发射光脉冲,二极管D1起爱惜红外发光二极管的作用。
关键字:
红外线发射器;
时刻延迟电路;
电源电路
前言
自动干手器是一种高级卫生洁具,普遍应用于学校、机场车站、宾馆酒店、运动场等公开场合的洗手间。
当洗手后,将双手伸在自动干手器的出风口下,自动干手器会自动送出舒适的冷风或热风,迅速使你的双手去湿吹干,而当你把手一离开自动干手器的吹风口时它又自动停风关机,可达到不要毛巾擦干手上水分和避免疾病交叉感染的要求。
市场上的自动干手器的操纵电路大多利用555时基电路和数字集成电路。
由于采纳电阻,电容等分立元件较多。
电磁干扰较强。
工作不稳固。
本设计采纳单片机进行电路操纵,克服了以上缺点。
而且用单片机和红外感应设计的干手器还具有实现烘手时刻可调、能够显示干手器的倒计时刻等具有人性化的功能。
第一章方案论证
方案一
采纳如图1-1的电路框图,红外感应模块用红外对管来实现。
由单片机产生4000HZ的方波信号,驱动红外发射管向下发射红外线脉冲。
当有手伸到干手器下面时,发射的红外线脉冲被反射回来,由红外接收管接收并转换为电信号,电信号经运放进行信号放大后取得的方波信号送至单片机P3^4端口,从而实现对人体信号的搜集。
当单片机检测到人体信号后,通过软件来操纵数码管显示倒计时刻,并操纵继电器闭合来操纵电吹风的开关来实现干手器的设计。
图1-1方案一电路框图
方案二
采纳如图1-2的电路图,红外感应模块用热释电传感器处置芯片BIS0001和人体热释探头来实现,当有行人进入热释电红别传感器(PIR)的探测区内时,PIR便将检测到的人体辐射出的红外信号转换为低频~9Hz)电信号,加至BISS0001的运算放大器的输入端(14脚),经放大、滤波和信息处置后,在其输出端(2脚)输出有必然延时的高电平操纵信号。
将取得的高电平信号输入单片机端口,也能够实现对人体信号的搜集。
图1-2方案二电路框图
系统方案对照论证
从以上的两个方案中,很容易看出,方案一电路简单,系统稳固性好,符合设计的要求。
方案二电路复杂,输出的信号有延时,而且感应人体信号时并非是很稳固。
因此,综合考虑选择方案一,如此设计的自动干手器具有本钱低、稳固性好的特点。
第二章硬件电路
硬件电路的设计原理
硬件电路要紧由晶振电路、复位电路、数码管显示电路、继电器电路、红外感应电路和电吹风电路组成。
本设计采纳AT89S52单片机完成整个系统的操纵流程。
,红外感应模块用红外对管来实现人体信号的搜集。
当有手伸到干手器下面时,发射的红外线脉冲被反射回来,由红外接收管接收并转换为电信号,取得的电信号通过运放进行信号放大后取得的方波信号送至单片机P3^4端口,从而实现对人体信号的搜集。
当单片机检测到人体信号后,通过软件来操纵数码管来显示倒计时刻,并操纵继电器闭合来操纵电吹风的开关来实现干手器的设计。
硬件设计的系统框图
系统的要紧设计框图如图2-1所示。
图2-1硬件设计的系统框图
2.2.1红外对管
红外对管是红外线发射管与红外接收管配合在一路利历时候的总称。
红外线发射管在LED封装行业中要紧有三个经常使用的波段,如下850NM、875NM、940NM。
红外线接发射电路(如图2-2)该电路的核心器件是红外线发光二极管SE303。
红外线发光二极管由GaAs的PN结组成,其发光波段处于可见光波段之外,因此不能在显示中利用一样作为光信号传输之用。
本电路的感应装置一样要求不可见,因此采纳红外线发光二极管作为感应装置。
红外线接同意电路(如图2-3)该电路包括两个部份:
一是红外线接收电路,二是信号放大电路。
红外线接收电路事实上确实是一个硅光电池2CR21.硅光电池的原路是通过硅PN结的光伏效应,使其具有依照光信号强度产生出对应电信号的特性,这称为光敏器件硅光电池的输出特性分为恒流区和恒压区,既其短路电流与光强成正比,其开路的电压随光强按指数规律硅光电池2CR21的输出信号是一个十分微弱的信号,为了使后续电路能够对光强信号进行处置,因此需要加入信号放大电路。
图2-3所示电路为信号放大电路。
该电路是由电阻R1-R3T1T2和C2C3组成。
电路中采纳了双三极管组成放大电路,如此就能够够使得电路的放大倍数比单管放大倍数增加倍,从而取得更适合的信号。
R2和R3为放大电路的集电极偏置电阻,C2和C3为放大电路滤波电容。
R1为放大电路反馈电阻,其功能是保证放大电路有一个稳固的静态工作点和稳固的输出电压V。
图2-2红外线发射电路
图2-3红外线接收电路
2.2.2自动干手器的大体组成
(1)晶振电路
晶振振荡器,在单片机系统里晶振的作用超级大,它结合单片机内部的电路,产生单片机所必需的时钟频率,单片机的一切指令的执行都是成立在那个基础上的,晶振提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快。
晶振的作用是为系统提供大体的时钟信号。
通常一个系总共用一个晶振,便于各部份维持同步。
有些通信系统的基频和射频利用不同的晶振,而通过电子调整频率的方式维持同步。
(2)复位电路
复位操作完成单片机片内电路的初始化,使单片机从一种确信的状态开始运行。
当AT89S52单片机的复位引脚RST显现5ms以上的高电平常,单片机就完成了复位操作。
若是RST持续为高电平,则单片机就处于循环复位状态而违法执行程序。
因此要求复位后能够离开复位状态。
(3)继电器电路
当单片机检测到信号输入时,单片机输出一个高电平使得继电器中的线圈两头取得一个电压,线圈中就会流过必然的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作使劲返回原先的位置,使动触点与原先的静触点(常闭触点)释放。
如此吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
(4)红外感应电路
红外线感应单片机产生4000HZ的方波信号,驱动红外发射管发射红外线脉冲。
当有手伸到干手器下面时,发射的红外线脉冲被反射回来,由红外接收管接收并转换为电信号,电信号经运放进行信号放大后取得的方波信号送至单片机,从而实现对人体信号的搜集。
第三章软件设计
主程序的设计
程序的主函数中包括方波初始化和红外频率检测初始化程序,并依照标志位Flag的状态来执行显示倒计时、设置时刻和按键的操作。
主程序的流程图如图3-1所示:
图3-1主程序流程图
按时中断程序的设计
中断流程图如图3-2所示:
图3-2中断函数流程图
功能的实现及用途
单片机设计自动干手器电路,能自动识他人手的伸进与离开,可自动计数,人手与干手器距离距离及烘干时刻都可调剂。
一、当人手伸至于手器下方可工作的范围内,干手器工作,手离开,则当即停止工作干电话最多工作时刻为15S。
光电自动干手器取代毛巾,对手部进行干燥。
光电自动干手器具有节能、环保、安全的优势,又解决了一般干手器风速小、功耗大和安装不便的缺点。
由于高安全、高节能、寿命长等诸多优势,和能够有效的解决目前国内有关部门对节约能源、环保、安全等各方面较棘手问题,而日趋受到社会各方面的普遍关注。
而且慢慢进入到市场,市场前景一片看好。
第四章系统制作与调试
系统与电路板的制作
(1)单片机系统的应用开发可分为以下四个进程:
1)硬件系统设计调试。
如电路设计、PCB印制板绘制等。
2)应用程序的设计。
如程序的构思、用软件编写等。
3)应用程序的调试。
对硬件进行在线调试,在调试中不断修改、完善硬件及软件。
4)系统脱机运行检查。
进行全面检查,针对显现的问题修正硬件、软件或整体设计方案。
(2)电路板的制作
电路设计好以后,需要用画图软件对电路图经行设计。
PCB板的设计也是一个十分重要的内容,在画图中器件的布局要合理,围绕核心元件布局,考虑实际的元件连接,那样设计的电路图才较美观。
电线路条的大小要注意,过小的线条侵蚀的时候容易被侵蚀掉。
自己第一次画图的时候没有注意焊盘的大小,致使钻孔以后取得的电路板焊接情形不睬想。
通过改良后取得理想的电路板。
硬件与软件的调试
(1)硬件调试
在制作完硬件后,我依照设计的步骤要求我对自己的硬件电路板进行了调试工作,第一是检测器件的好坏,是不是正常工作,导线是不是导通等。
具体的实现方式是先检测电容、电阻及导线是不是短接,采纳的工具是万用表。
在测试的时候发觉红外感应电路中的运放器LM358没有工作,经检查是地线没有接好。
接着检查各个引脚的信号,给电路接通电源,可能用手摸一下元器件是不是发烧,有的话,关掉电源,进行再次检测;
没有的话,则测试所有芯片的VCC端电压是不是达到要求,接地端是不是都接地,无误后,则开始对电路中所用到的引脚进行信号波形测试,所利用的工具最好是示波器。
在测试中发觉红外感应输出的波形不甚理想,经检查是输入方波信号通过电容后波形会上漂,因此在电路中增加了一个上拉电阻,使得输出的波形达到理想状态。
最后进行联机调试。
调试的时候,采纳的是也是部份调试。
原先测试的时候能够检测到单片机,可是再次检测时发觉电脑检测不到单片机。
将检查发觉单片机和下载线都没有问题。
最后通过慢慢排查发觉是晶振坏了,通过换好的晶振使得单片机正常工作。
(2)软件调试
本设计系统的操纵程序是采纳C51语言编程,编程所采纳的软件是KeiluVision3MCS-51编程软件。
关于单片机C语言软件调试,在语句中显现的语法错误,该软件会提示出来,以便于更正。
因此,软件调试要紧的工作是检查头文件是不是正确,是不是与单片机的端口地址相匹配。
第二,确实是检查初始化程序的正确性,依照设计的要求概念正确的初始化程序,为后面程序的执行做好铺垫作用。
然后确实是依照软件实现步骤逐个检查程序的可行性,和程序的嵌套性是不是都能达到设计的要求。
在编译的进程中发觉软件找不到T2按时器,通过量次检查是自己漏写了头文件“sfrT2MOD=0xC9;
”通过更正后系统达到了初步预期的结果。
在调试的时候发觉红外感应误判的情形较严峻。
通过修改程序,使新的程序能够对红外感应接收到的频率进行再次确认以后才进行相应的操作。
使得误判的情形大体消失。
整体调试
整机调试主若是测试按键时候符合要求,接线时候正确等。
通过各个模块的、各个功能的测试并改良最终使得设计的系统达到预期的目的。
结论
本课题设计的自动感应干手器,硬件方面的要紧设计在于主动式红外感应电路和单片机操纵电路的设计和制作,然后用电吹风就能够实现冷风和热风的功能了。
如此就能够实现了一个自动干手器的设计。
本设计所制作的基于单片机操纵的干手器能够实现自动识他人手的伸进与离开,在人手伸进干电话可工作范围内,干电话工作,手离开则立刻停止工作。
一次工作设按时刻为15秒。
现在刻能够通过硬件改变,最大30秒。
用数码管显示干电话设定的时刻并在干电话工作时显示这次工作倒计不时刻,当不工作时不显示任何时刻。
利用选择开关选择输出冷风或热风,别离知足不同温度天气的利用。
参考文献
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