毕业设计---基于单片机的红外自动淋浴器设计

1、学科分类号：08 本科生毕业设计 题目： 基于单片机的红外自动淋浴器的设计 学生姓名：学号 07416135 系部：通信与控制工程系 专业年级：通信工程2007级 指导教师： 职称： 基于单片机的红外自动淋浴器设计基于单片机的红外自动淋浴器设计 摘要：目前我国国有企业、事业单位、学校等都有许多公共浴室，其中大多是 传统淋浴设备，这些设备陈旧，造成大量淡水资源的浪费，针对我国淡水资源浪 费的现状， 本文设计了一种能自动感应人的来去的红外自动淋浴系统。系统主要 以 STC89C52 单片机为核心，以 RE200B 传感器为红外接收模块，蜂鸣器报警模 块，LCD 显示模块及电磁阀控制模块，并辅有一些

2、外部元件组成。单片机接收到 的红外信号后打开电磁阀，此时开始淋浴，同时通过LCD 液晶显示淋浴时间或定 时时间，当定时时间快到时，通过蜂鸣器进行声音报警，并一分钟后关闭电磁阀， 从而达到淋浴节水效果。 关键词：Pro tel DXP; Pro tel DXP; 电路设计电路设计; Wo rd; Wo rd 文档文档; ; 仿真性能仿真性能 I Design of Infrared Automatic Shower Based on MCUDesign of Infrared Automatic Shower Based on MCU AbstractAbstract: Altiums Prot

3、el DXP2004 was launched in 2004, the latest version of the circuit design software, which enables from conceptual design, level design and production data until the output of all this analysis between the validation and design data management. The current popular Protel 98, Protel 99 SE, is its pre-

4、release. Protel DXP 2004 is not a simple PCB (printed circuit board) design tools, but by the number of modules of the system tools, namely, SCH (schematic) design, SCH (schematic diagram) simulation, PCB (printed circuit board ) design, Auto Router (Autorouter) and FPGA design, covering the entire

5、PCB physical design as the core. The software project management,schematicand PCBstwo-waysynchronization,multi-channeldesign, automatic routing topology and circuit simulation technology combined with the circuit design provides a powerful support. With earlier versions - Protel99 compared, Protel D

6、XP 2004 not only in appearance even more luxurious, humane, but also greatly enhanced the synchronizationcircuit design, and incorporatesVHDL and FPGA design system, its function has greatly strengthened . Protel is an excellent electronic circuit design software, developedrapidly in recent years. P

7、rotel-aideddesign of electroniccircuits is very important electronic professional courses. KeywordsKeywords：i infrared sensors; shower; induction; electromagnetic valve; buzzer nfrared sensors; shower; induction; electromagnetic valve; buzzer 目目录录 第一章 绪论 . 1 1.1 红外技术的特点 . 1 1.2 课题背景及意义 . 1 1.3 国内外的研

8、究现状 . 2 1.4 论文的主要研究内容 . 3 第二章 系统整体方案设计 . 4 2.1 系统设计思路 . 4 2.2 系统方案设计 . 4 2.2.1 方案一. 4 2.2.2 方案二. 5 第三章 系统硬件设计 . 6 3.1 单片机的选择 . 6 3.1.1 STC89C52 单片机的特点 . 6 3.1.2 STC89C52 单片机的管脚说明 . 8 3.2 红外信号的采集电路设计 . 9 3.2.1 RE200B 热释红外传感器结构图及工作原理 . 10 3.2.2 热释电红外传感器 RE200B 处理芯片 BISS0001 .11 3.2.3 红外采集电路 . 12 3.3 显

9、示电路设计 . 13 III 3.3.1 1602 液晶模块 JHD162A 简介 .13 3.3.2 单片机与 1062LCD 接口电路设计 .16 3.4 报警电路设计 .17 3.5 电磁阀控制电路设计 .17 第四章 系统软件设计 .19 4.1 主程序设计 .19 4.2 红外信号采集程序 .19 4.3 报警程序 .19 4.4 液晶显示驱动程序 .19 致谢.22 参考文献 .23 附录.24 附录 A 开发板原理图 .24 附录 B 程序清单 .25 湖南人文科技学院毕业设计 第一章 绪论 近年来单片机技术发展很快，已广泛应用于军事、通信、消费类电子等领域 正成为各行业不可缺少

10、的技术， 是电子类科研和工程技术人员必须掌握的技术之 一。 1.1 红外技术的特点 红外技术能够得到众多厂家的支持和青睐，是和其本身的优点是分不开的。 一般人体都有恒定的体温，一般在 37 度，所以会发出特定波长 10UM 左右 的红外线， 被动式红外探头就是靠探测人体发射的 10UM 左右的红外线而进行工 作的。 人体发射的 10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应 源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发 生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检验处理后即可产生报 警信号型还是 B 型，其引线只有 4 根，2 根数据线，一根电源线

11、，一根地线。释 电红外传感技术在红外探测、夜视装置、防入侵、安全防范、自动门控制、自动 灯控制、交通管制、温度监测以及观点玩具等方面有着广泛应用1。因其价格低 廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎： “有电危险”安全警示电路：用于有电场合时，通过发出声音和声光提醒 人们注意安全。 自动门：主要用于银行、宾馆；当有人来到时，大门自动打开，人离开后 又自动关闭。 红外防盗报警器：用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警器。 高速公路车辆、车流计数器。 自动开、关的照明灯，人体自动开关等。 1.2 课题背景及意义 我国国有企业、事业单位、学校等都有许多公共浴室， 其中大多是传统淋浴 设备；这

12、些设备陈旧，造成大量淡水资源的浪费。 这些浴室每个喷头没一小时浪 1 湖南人文科技学院毕业设计 费掉 0.25 吨水，一天工作八小时就浪费 2 吨水，那么一千个、十万个这样的喷 头将浪费多么大的淡水资源；浪费主要是因为水阀，其中主要与出水阀有关目前 传统公共浴室应用较广泛的阀门有两种。第一中是手动阀。这是最原始， 但价格 低廉，在我国广大城乡地区仍应用广泛。第二种是脚踏弹簧阀。 这种阀门采用机 械性原理，实现半自动控制。现在基于单片机的红外测控系统， 它采用了单片机 控制技术和红外感应技术，集成了光学、电子、单片机和机械等技术于一体。该 系统应用于自动淋浴器的实例表明：系统工作可靠，成本低廉，

13、经济效益显著。 1.3 国内外的研究现状 21 世纪是迈向信息化社会的崭新阶段，其中，红外技术已成为这一时期科学 技术发展的重要标志，并最有寻求更大的突破与飞跃。市场上有许多种类的红外 淋浴器，如学校和高级宾馆所设的红外淋浴器，是利用红外发射接收方式达到控 制淋浴器水龙头开或关的装置，当人手将红外光线切断， 接收器及控制器件将 淋浴器打开供水，由于发射器所发出的是一束光线，所以手放的位置受限， 而且 还要一个长期工作的红外发射器，用电量大、成本高易损坏、安装困难、使用不 方便。同时现阶段又出现红外自动淋浴器，利用人的手和身体所发出的红外线直 接控制淋浴器水龙头开或关的人体红外传感自动淋浴器。产

14、品主要特点： 1、自动淋浴器采用红外遥控原理，自动感应人体的来去，人到水流，人去 水停。 2、节水效果明显，达 30%以上。 3、具有极强的防水垢、防污能力。 4、控制器不怕潮气、不怕水淋、不怕浓雾。 5、控制器和喷头之间采用电线连接。 6、恒温供水，供水方式可明可暗。 7、适合厂矿、公共浴池等使用环境。 8、喷头与电磁阀合二为一，便于检修、除垢。 9、浴池整体布局合理，墙面整洁，管路明快简捷，方便浴后清理卫生。 10、人在淋浴时不用触摸开关，温馨舒适，充分享受高科技带来的全自动的 文明服务。 2 湖南人文科技学院毕业设计 1.4 论文的主要研究内容 针对目前国内淡水资源大量浪费的现状， 结合

15、国内外现有的相关研究成果及 现有的成熟技术。本论文进行了基于单片机的红外淋浴器系统的研究与设计。 论文的主要内容有： 第 1 章 绪论。简要介绍本文的研究目的及意义、红外传感技术在国内外发 展和现状。 第 2 章 系统整体方案设计。主要包括系统的设计思路与系统方案对比。 第 3 章 系统硬件设计。这部分主要包括系统各模块的主要芯片选型、各芯 片的功能介绍、 各模块的功能作用阐述及其红外传感模块及报警显示模块硬件电 路设计等。 第 4 章 系统软件设计。软件设计部分包括系统主程序、红外采集程序、显 示程序及报警程序等，并给出了各自的设计流程图。 3 湖南人文科技学院毕业设计 第二章 系统整体方案

16、设计 本章提出了系统的设计思路，明确了系统的功能特点。制定了系统方案框图 在系统结构设计部分给出了红外淋浴系统的结构图。 2.1 系统设计思路 红外淋浴系统的设计思路：当人靠近淋浴器时，系统中的红外传感器检测模 块便器检测到相应的人体红外信号，系统便被触发；送给单片机控制系统进行判 断处理后，打开电磁阀、触发报警、时间显示等一系列操作。 2.2 系统方案设计 2.2.1 方案一 采用 SNS9201 红外传感器进行对人体红外信号采集，经 SNS9201 芯片处理 之后传给单片机，单片机作相应的操作，如电磁阀和蜂鸣器的开关， 并将时间用 数码管显示出来。但 SNS9201 芯片处理红外信号时有延

17、时电路，电磁阀不能马 上打开；其次数码管功耗大并对电流非常敏感，不能极好显示时间。 所以该方案 只能较好完成系统功能。 数码管显示 STC89C52 RE200B传感器SNS9201报警电路 电磁阀控制电 路 图 2-1 方案一 4 湖南人文科技学院毕业设计 2.2.2 方案二 采用 RE200B 红外传感器进行对人体红外信号采集，经 BISS0001 芯片处理 之后传给单片机，单片机作相应的操作。如电磁阀和蜂鸣器的开关，并将时间用 LCD 显示出来。BISS0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，能 及时对红外信号进行采集并触发单片机的控制操作；LCD 体积小、工作电流 比 LE

18、D 小几个数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界面。该方案能很好完 成系统功能。 LCD显示 STC89C52 RE200B传感器BISS0001报警电路 电磁阀控制电 路 图 2-2 方案二 从以上两种方案，采用方案二。电路比较简单、费用较低、可靠性高、软件 设计也比较简单，故采用了方案二。 5 湖南人文科技学院毕业设计 第三章 系统硬件设计 根据系统采用的方案，本章设计了系统的总体结构图。阐述了系统硬件的总 体结构；其次进行系统的硬件设计，包括红外信号采集模块设计和电磁阀控制模 块设计， 液晶显示模块设计， 报警电路设计等。 详细阐述了各个模块的芯片选型， 根据所选芯片的功能特点、 工作原

19、理及接口电路， 设计了各模块的具体硬件电路。 3.1 单片机的选择 STC89C52 是一种低功耗、 高性能 CMOS 8 位微控制器， 具有 8K 可编程 Flash 存储器2。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚 完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单 芯片上，拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得STC89C52 为众多嵌 入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案3。 3.1.1 STC89C52 单片机的特点 1、 超低功耗 (1)掉电模式： 典型功耗0.5uA，可由外部中断唤醒，中断返回后

20、，继续执行原程序 (2)空闲模式： 典型功耗2mA (3)正常工作模式： 典型功耗4mA - 7mA 2、 超强抗干扰 (1)I/O 口 输入/输出口经过特殊处理， 很多干扰是从I/O进去的， ， 每个I/O均有对VCC/ 对 GND 二级管箝位保护。 (2)电源 单片机内部的电源供电系统经过特殊处理，很多干扰是从电源进去的。 (3)时钟 6 湖南人文科技学院毕业设计 单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的。 (4)看门狗 单片机内部的看门狗电路经过特殊处理，打开后无法关闭，可放心省去外部 看门狗。 (5)复位电路 单片机内部的复位电路经过特殊处理，很多干扰是从复位电路部

21、分进去的。 STC89C51RC/RD+ 系 列 单 片 机 为 高 电 平 复 位 。 推 荐 外 置 复 位 电 路 为 MAX810/STC810，STC6344，STC6345，813L，706P；也可用 R/C 复位 10uF 电容/10k 电阻，22uF/8.2k 等。 (6)宽电压 不怕电源抖动，5v: 6v - 3.4v3v: 4v - 1.9v。 3、 具体特征如下： (1)增强型 6 时钟、机器周期 12 时钟、机器周期 8051 CPU。 (2)工作电压：5.5V - 3.4V（5V 单片机）/ 3.8V - 2.0V（3V 单片机） 。 (3)工作频率范围： 0 40M

22、HZ 相当于普通 8051 的 080MHZ。 实际工作频 率可达 48MHZ。 (4)用户应用程序空间 4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K 字节。 (5)片上集成 1280 字节 / 512 字节 RAM。 (6)通用 I/O 口（32/36 个） 复位后为：P1/P2/P3/P4 是准以向口/弱上拉（普 通 8051 传统 I/O 口）P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻， 作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 (7)ISP(系统可编程)/IAP(在应用可编程)， 无需专用编程器/仿真器可通过串口 （P3.0/P3.1）直接下载用户 SK 程序

23、3 秒即可完成一片。 (8)CCPROM 功能。 (9)看门狗电路。 (10)内部集成 MAXS10 专用复位电路（D 版本才有）外部晶体 20M 以下时， 可省外部复位电路。 (11)共 3 个 16 位定时器/计数器。其中定时器 0 还不可以当成 2 个 8 位定时 器使用。 7 湖南人文科技学院毕业设计 (12)外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down 模式可由 外部中断低电平触发中断方式唤醒。 (13)通用异步串行口（UART） 还可用定时器软件实现多个 UART。 (14)工作温度范围：0-750C/-400C -+850C。 (15)封装：LQFP-44，

24、PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。 3.1.2 STC89C52 单片机的管脚说明 STC89C52 芯片如图 3-17： 图 3-1STC89C52 管脚图 具体介绍如下： (1)主电源引脚（2 根） VCC(Pin40)：电源输入接5V 电源； GND(Pin20)：接地线； (2)外接晶振引脚（2 根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端； XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端； (3)控制引脚（4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 8 湖南人文科技学院毕业设计 复位。 ALE/PROG(Pin3

25、0)：地址锁存允许信号； PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号； (4)可编程输入/输出引脚（32 根） STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口。分别位 P0、P1、P2、P3 口， 每个口有 8 位（8 根引脚）共 32 根。 PO 口（Pin39Pin32） ：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7； P1 口（Pin1Pin8） ：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7； P2 口（Pin21Pin28） ：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7； P3 口（Pin10Pin17） ：8 位准双向 I/O 口线，名称

26、为 P3.0P3.7； STC89C52 主要功能如表 3.1 所示。 表表 3.1 STC89C523.1 STC89C52主要功能主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 32 个双向 I/O 口 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 2 个串行中断 2 个外部中断源 2 个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 8K 可反复擦写 Flash ROM 256x8bit 内部 RAM 时钟频率 0-24MHz 可编程 UART串行通道 共 6 个中断源 3 级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能 3.2 红外信号的采集电路设计 红外信号采集都是指从传感器或者其他待测的设备等模拟被测单元或数

27、字 被测单元中自动采集信息的一个过程。 信号采集系统是结合计算机的测量软硬件 相关产品来实现灵活、用户自定义的测量系统4。一个完备的数据采集系统应该 包括传感器或变换器、信号调理设备、 数据采集和分析硬件、驱动程序和应用软 件等等。本系统中被检测的信号为模拟量，要经过 BISS0001 转换成数字量，才 能实现单片机的控制。 数据采集模块是将人体红外的传感器信号， 经过 BISS0001 送给单片机进行处理，终端单片机判断处理并作时间数码显示及蜂鸣器报警。在 9 湖南人文科技学院毕业设计 数据采集模块部分， 本系统采用 STC89C52 单片机作为前端警情采集中心控制单 元，主要完成对所采集数

28、据的处理。下面介绍采集模块各芯片的选型。 3.2.1 RE200B热释红外传感器结构图及工作原理 RE200B 热释电红外传感器5的通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜片、结 型场效应管 FET 和电阻等部分组成。热释电晶体一般采用 PZT 或其他压电晶体 材料,将敏感材料 PZT 的上、下表面做成电极，并在其上表面上加 1 层黑色氧化 膜，以提高转换效率。在管壳顶端装有滤光镜片， 它可以阻止不需要的红外线或 其他光线进入传感器，其结构如图 3-2 所示。 红外传感器工作原理与红外线有关，它是利用红外线的物理性质来进行测 量的传感器，热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象，并且随温度的 变化

29、而变化。这种传感器对于不同波长的光线照射都能产生不同程度的响应，因 此在传感器前会加入一个滤镜窗口，这就是为什么我们能看到的 RE200B 的 to5 封装形式中有一个像玻璃似的小窗。 当然通过这个滤镜可以限定晶体对特定波长 的光线产生响应， 一般在 8um14um， 这样就非常接近人体辐射的红外线波长了。 当恒定的红外辐射照射在探测器上时， 热释电晶体温度不变， 晶体对外呈电中性， 探测器没有电信号输出，因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照 射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时才发生电荷的变化， 从而形成一个明 显的外电场，这种现象称为热释电效应。由于热释电晶体输出的是电荷信号

30、 ,不 能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104 兆，故引入 N 沟道结型场效应管接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。热释电红外 传感器，其内部结构示意图如图3-3 所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶 体逆向串联，用来防止其他红外光引起传感器误动作。另外,当环境温度改变时， 两个晶体的参数会同时发生变化,这样可以相互抵消，避免出现检测误差。该传 感器使用时，D 端接电源正极，G 端接电源负极，S 端为信号输出。 10 湖南人文科技学院毕业设计 图 3-2 红外传感器结构图图 3-3 热释电红外传感器内部结构示意图 3.2.2 热释电红外传感器 RE200B 处

31、理芯片 BISS0001 RE200B 红外热释电处理芯片 BISS0001，BISS0001 是一款具有较高性能的 传感信号处理集成电路， 它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式 的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、 电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家 庭的过道走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统6。该 处理芯片具有 CMOS 工艺，数模混合，具有独立的高输入阻抗运算放大器；内 部的双向鉴幅器可有效抑制干扰，内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，采用 16 脚 DIP 封装等特点。红外热释电处理

32、芯片 BISS00017管脚如下图 3-4： 图 3-4 BISS0001 管脚图 BISS0001 管脚说明如下表 3.2： 表表 3.23.2 管脚说明管脚说明 引脚引脚 1 名称名称 A I/OI/O I 功能说明功能说明 可重复触发和不可重复触发选择端。当A 为 “1”时 允许重复触发；反之 不可重复触发 11 湖南人文科技学院毕业设计 2VOO控制信号输出端。由 VS 的上跳变沿触发 使 Vo 输出从低电平跳变到高电平时视为有效 触发。在输出延迟时间Tx 之外和无 VS 的上 跳变时 Vo 保持低电平状态。 输出延迟时间 Tx 的调节端 输出延迟时间 Tx 的调节端 触发封锁时间 T

33、i 的调节端 触发封锁时间 Ti 的调节端 工作电源负端 参考电压及复位输入端。通常接VDD 当接 “0”时可使定时器复位 触发禁止端。当 VcVR 时允许触发(VR0.2VDD) 运算放大器偏置电流设置端 工作电源正端 第二级运算放大器的输出端 第二级运算放大器的反相输入端 第一级运算放大器的同相输入端 第一级运算放大器的反相输入端 第一级运算放大器的输出端 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 RR1 RC1 RC2 RR2 VSS VRF VC IB VDD 2OUT 2IN- 1IN+ 1IN- 1OUT - - - - - I I - - O I I

34、I O BISS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及 封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 3.2.33.2.3 红外采集电路 红外传感器接收到人体红外信号经BISS0001处理后输出输给单片机 P1.0 口，TEL0 表示接 STC89C52 是的 P1.0 口，通过对 P1.0 电平的判断， 实现对单片机外围电路的控制，如电磁阀控制水阀电路，液晶显示淋浴时 间等。红外采集电路 7如图 3-5： 12 湖南人文科技学院毕业设计 图 3-5 红外采集电路 3.3 显示电路设计 在本系统中，用 LCD 液晶屏来构成显示部分，主要在人来时对淋浴计时时 间和定

35、时时间的显示。LCD 液晶显示器具有功耗低、寿命长、无辐射、不易引 起视疲劳等优点，正在被广泛应用于仪表、家用电器、计算机、医疗仪器及交通 和通信领域8。本系统中，选择 JHD162A 作为液晶屏的显示驱动控制器。 3.3.1 1602 液晶模块 JHD162A 简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD 目前常用 16*1 16*2 20*2 和 40*2 行等的模块。是一种很常用的小型液晶显示模 块 在单片机系统、嵌入式系统等的人机界面中得到了广泛的应用。 1、 1602LCD 主要技术参数如下： (1)显示容量：162 个字符 (2)芯片工作电压：4.5-5

36、.5V (3)工作电流：2.0mA(5.0V) 13 湖南人文科技学院毕业设计 (4)模块最佳工作电压：5.0V (5)字符尺寸：2.954.35(WH)mm 2、 引脚功能说明： 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接 口说明如表 3.3 所示： 表表 3.33.3 引脚接口说明表引脚接口说明表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3

37、 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极 3、 1602LCD 的指令说明及时序 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如表 3.4 所示： 表表 3.43.4 指令说明指令说明 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 置功能 置字符发生存贮器地址 置数据存贮器地址 读忙标志或地址 写数到 CGRAM 或 DDRAM） 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 0 0 0 0 0 0 0

38、0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 BF 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 D 0 1 I/D C 1 * S B * * 1S/C R/L* DLNF* 字符发生存贮器地址 显示数据存贮器地址 计数器地址 要写的数据内容 读出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说 明：1 为高电平、0 为低电平） 。 指令 1：清显示 指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位 光标返回到地址 00H。 14 湖南人

39、文科技学院毕业设计 指令 3：光标和显示模式设置 I/D： 光标移动方向 高电平右移 低电平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效 低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关 高电平表示开显示 低 电平表示关显示 C：控制光标的开与关 高电平表示有光标 低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁 高电平闪烁 低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字 低电平时移动光 标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线 低电平时为 8 位总线 N： 低电平时为单行显示 高电平时双行显示 F：低电平时显示 57 的点阵字符

40、高 电平时显示 510 的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位 高电平表示忙 此时模块不 能接收命令或者数据 如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 读操作时序如图 3-6 所示： 图 3-6 读操作时序图 写操作时序如图 3-7 所示： 15 图如 3-8 所示： 湖南人文科技学院毕业设计 3.3.2 单片机与 1062LCD 接口电路设计 图 3-7 写操作时序图 根据 1062LCD 的工作原理，我们可以设计单片机与 1062LCD 的接口电路 图 3-8 单片机

41、与 JHD162A 的应用电路 16 湖南人文科技学院毕业设计 3.4 报警电路设计 本系统采用蜂鸣器作为报警，淋浴时当设置的定时时间还有一分钟时，蜂鸣 器响应单片机进行报警。蜂鸣器报警原理比较简单，单片机对 IO 口 P1.2 控制； 当定时时间还有一分钟时，单片机给 P1.2 口输出低电平，蜂鸣器工作，达到报 警的效果。报警电路如图 3-9： 图 3-9 蜂鸣器与单片机的接口电路图 3.5 电磁阀控制电路设计 本系统采用电磁阀控制浴室水阀的开关，电磁阀是利用电线圈通电时产生电 磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路； 当线圈断电 时电磁力消失，铁芯在弹簧力的作用下复位，

42、直接关闭阀口，介质不通9。系统 中由单片机 stc89C52 的 P1.1 脚输出信号使驱动电路工作于相应的工作状态。 当 P1.1 输出高电平时，经过电阻 R4 使开关三极管 8050 饱和导通，电流从 R3 经三 极管的 CE 极流向光电耦合器，发光二极管点亮，次极三极管导通，水管电磁阀 通电，吸合动铁芯，阀门打开，水开始流出。当 P1.1 输出低电平时，三极管 8050 截止，水管电磁阀断电，阀门关闭。电磁阀的控制电路如图 3-10： 17 湖南人文科技学院毕业设计 图 3-10 电磁阀控制电路 18 湖南人文科技学院毕业设计 第四章 系统软件设计 分析单片机的系统功能可知，它是数据采集

43、模块的主控制器，主要完成对人 头红外信号的采集，然后通过红外传感模块传送给单片机处理。根据系统功能要 求， 单片机的软件设计部分主要包括主程序设计、 红外信号采集程序设计和 LCD 显示程序设计以及报警程序设计。 4.1 主程序设计 系统主程序主要是在系统上电后进行的一系列初始化工作，包括对 I/O 口、 定时器/计数器、中断系统等特殊功能寄存器赋值，使得数据采集、LCD 显示、 电磁阀控制、报警等模块与单片机的数据传输正常10。其程序运行框图如图 4-1 所示。当把采集到红外信号进行相应的处理后，通过 LCD 进行时间显示，同时 对电磁阀、蜂鸣器进行相应的控制。 4.2 红外信号采集程序 通

44、过对单片机 P1.0 口的高低电平判断来完成红外信号的采集，当 P1.0 口为 低电平时判断人来，否则继续循环检测，当人来时完成信号采集。程序如图 4-2： 4.3 报警程序 当淋浴时定时时间还有一分钟结束时，蜂鸣器报警。报警时，单片机给IO 口 P1.2 赋予低电平，此时进行报警，如图 4-3： 4.4 液晶显示驱动程序 显示模块采用的是 LCD1602 液晶显示芯片， 使用 LCD 进行显示也有很多成 熟的技术。单片机将处理完的数据传输到 LCD 显示的时候，也用了很多子程序 它们有检查 LCD 忙状态（程序流程图为图4-4） ；写指令数据到LCD（程序流程 图为图 4-5） ；写显示数据

45、到 LCD（程序流程图为图 4-6） ；LCD 初始化（程序流 程图为图 4-7）11。通过液晶显示出来，相关人员就可以更加直接的对淋浴房的 19 湖南人文科技学院毕业设计 当前情况有一个直观的了解了。 准备 系统初始化 N 人来否 Y 是否定时N计时显示 Y 定时显示 N 定时时间到？人走否 Y 报警 N 一分钟到 Y Y 关水 图 4-1 主程序流程图 20 开始 初始化 N N P1.0口低电平？ Y 人来 结束 图 4-2 红外信号采集程序流程图 湖南人文科技学院毕业设计 开始 Lcd_busy Lcd_Wcd 系统初始化 控制 LCD N 操作控制端口 P10=0? 读忙操作 Y写指

46、令 Y 给 P1_2 低电平报警 忙？ 复位控制端口 N 结束 N 返回返回 图 4-3 报警程序流程图图 4-4 检查 LCD 忙流程图图 4-5 写指令数据流程图 Lcd_Init Lcd_Wat 清屏 操作控制端口 写数据 设置Lcd 复位控制端口 再清屏 N 返回 N 返回 图 4-6 写显示数据流程图图 4-7 LCD 初始化流程图 21 湖南人文科技学院毕业设计 致谢 首先，衷心感谢我的指导老师王志勇老师和谢四莲老师。本课题是在王老 师、谢老师的指导下完成的。在我整个的毕业设计制作过程中，受到两位老师 很多的帮助。从设计的选题、研制计划的安排到设计的具体过程，两位老师都 给予了悉心

47、的指导。王老师严谨的治学态度、开明的学术思想，谢老师事必躬 亲的工作精神、和宽人律己的高尚品德深深打动着我，使我倍受教育。值此毕 业设计完成之际，谨向王老师、谢老师致以诚挚的谢意！再一次向他们表示衷 心的感谢，感谢他们为学生营造的浓郁学习氛围，以及学习、生活上的无私帮 助！ 同时感谢湖南人文科技学院通信与控制工程系的所有教师对我的学业和 成长付出宝贵的时间和辛勤的汗水；感谢 07级通信工程本一班的同学们在学 习、生活上给我大力的支持和帮助。在此论文完成之际，我衷心的祝愿你们身 体健康，工作顺利！ ！ 22 湖南人文科技学院毕业设计 参考文献 1 薛晨阳等 .红外传感器的信号提取和数据采集的设计

48、J.仪表技术与传感器 ,2007 ,2 P45-47. 2张鑫等.单片机原理及应用M.电子工业出版社,2006,7 4(7)：P24-35. 3李光飞等.单片机课程设计实例指导M.北京航空航天大学出版社,2004. 4张齐等.单片机应用系统设计技术基本 C 语言编程M.电子工业出版社,2004. 5沙占友等.单片机外围电路设计M.电子工业出版社,2003,16(7)：P176-192 6 周兴华.单片机智能化产品C语言设计实例详解M.北京航空航天大学出版社,2006,7 P94-123. 7朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用M.北京:清华大学出版社,2003. 8 楼然苗,李光飞.单片机课程设

49、计指导M.北京航空航天大学出版社,2007. 9 宋文绪.传感器与检测技术M.北京: 高等教育出版社,2004. 10肖洪兵.跟我学用单片机.北京:北京航空航天大学出版社,2002.8. 11何立民.单片机高级教程.第 1 版.北京：北京航空航天大学出版社,2001. 23 附录附录 湖南人文科技学院毕业设计 附录附录 A A 开发板原理图开发板原理图 24 湖南人文科技学院毕业设计 附录附录 B B 程序清单程序清单 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #include24c02.h sbit p1.0=P10; /定义红外信号采集口 sbit p1.1=P11; /定义控制电磁阀口