自动干手器电路的设计毕业论文.doc

西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 I 自动干手器电路的设计 摘要 自动干手器是一种高档的卫生洁具 可以取代毛巾 纸巾 对手进行干 燥 具有节能 环保 人性化的优点 被广泛应用于宾馆酒店 机场车站 体 育场馆等公共场所的洗手间 现在市场上购买的自动干手器的控制电路大多使 用 555 时基电路和数字集成电路 由于分立元件较多 电磁干扰较强 工作不 稳定 人性化方面不够完善 电路采用 52 单片机进行控制 克服了以上缺点 用 52 单片机和红外感应设计的干手器具有能够自动感应人手的靠近和离开 通 过硬件设计增减每次工作时间 用数码管显示干手器设定的工作时间和倒计时 时间 用开关选择输出冷风或热风 以满足不同温度天气的使用 电路在方案上有设计的可行性 也具有一定的市场前景 对自己而言 该 课题的研究可以把大学所学的专业知识应用到实际的电路设计中去 使自己的 专业知识得到进一步的巩固 关键词 单片机 红外感应 干手器 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 II Infra red automatic hand dryer of design Abstract Automatic hand dryer is a high end sanitary ware which can replace the towels paper towels opponents of the drying Energy saving environmental protection human it is widely used in hotels airport stations sports stadiums and other public places toilets Now on the market to buy the automatic hand dryers are mostly used to control circuit 555 circuit and digital integrated circuits As a result of resistors capacitors and other discrete components more Strong electromagnetic interference Job insecurity human aspects is inadequate The design uses a microcontroller to control circuit 52 to overcome the above disadvantages 52 microcontroller and infrared sensors with the design of dry hands with the ability to automatically sense and manpower into his leave working through the hardware can add and subtract each time digital display can be used to set the time for dry hands and work in the dryer The work is displayed when the countdown time select the output selector switch can use cold or hot the weather at different temperatures were This design in the scheme design of feasibility also has certain market prospect For myself this topic research can put a college major knowledge applied to practical circuit design make myself of the professional knowledge to further consolidate Key words MCU Infrared sensing Airing implement 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 III 目 录 第 1 章 绪 论 5 1 1 课题背景 5 1 2 课题研究的目的和意义 5 1 3 课题研究内容 5 1 4 工作原理 5 第 2 章 方案论证 7 2 1 方案一 7 2 2 方案二 7 2 3 系统方案对比论证 8 第 3 章 硬件电路 9 3 1 硬件电路的设计原理 9 3 2 硬件设计的系统框图 9 3 3 硬件电路的芯片介绍 9 3 3 1 单片机 AT89S52 介绍 9 3 3 2 红外对管 12 3 3 3 数码管 12 3 3 4 继电器 13 3 4 自动干手器的基本组成 14 3 4 1 晶振电路 14 3 4 2 复位电路 15 3 4 3 数码管显示电路 15 3 4 4 继电器电路 15 3 4 5 红外感应电路 16 3 4 6 电吹风电路 17 第 4 章 软件设计 18 4 1 软件设计介绍 18 4 2 主程序的设计 18 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 IV 4 3 定时中断程序的设计 19 4 3 1 实现功能 19 4 3 2 中断流程图 19 4 3 3 关键技术 20 第 5 章 系统制作及调试 22 5 1 软件调试 22 结 论 24 致 谢 25 参考文献 26 附 录 27 附录 1 单片机控制原理图 27 附录 2 红外感应原理图 27 附录 3 单片机控制程序 28 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 5 第 1 章 绪 论 1 1 课题背景 近年来 随着人们生活水平的日益提高 人们对卫生的关注越来越高 人 们常用洗手来控制细菌传播 但很多人往往忽略了洗完手后使手变干的步骤 因此导致洗手效果的减弱 英国的一项新研究显示 选择让手变干的正确方法 有利于防止手上残留细菌传播与繁殖 英国布拉德福德大学等机构的研究人员 在新一期 运用微生物杂志 上申报说 洗手是有效去除细菌的方法 但还不 能去除所有的细菌 如果随后不使用正确的方法让手变干 残留的细菌会在湿 润的环境中继续生长扩散 因此 让手变干的方法正确与否也对手上细菌的控 制起着至关重要的作用 调查显示 在运用纸巾 借助各类 干手器 等方法 中 运用干手器最能防止细菌的扩散 因此 研究符合市场需求的干手器对提 高人们的生活质量有一定积极的意义 1 2 课题研究的目的和意义 我们都知道 卫生和环保是 21 世纪人们最关心的话题之一 设计符合市场 需要的环保节能产品对提高人民的生活质量有着积极意义 为了使人们洗手之 后能够有效地防止细菌的再次扩散 我们迫切的需要具有人性化与智能化的东 西来干手 让我们在使用时候能保持愉快的心情 1 3 设计任务及要求 电路以单片机为核心 用红外管来检测人体信号 当单片机检测到人体信 号后 通过数码管显示倒计时间 控制继电器闭使电吹风工作来实现干手的目 的 设计的自动干手器能完成以下功能 1 用单片机设计自动干手机 能自 动识别人手的靠近与离开 在人手靠近时 干手机工作 手离开则停止工作 2 工作时间设定为 15 秒 该时间可以更改 最大为 30 秒 3 用数码管显 示干手机工作时间并在能显示工作的倒计时时间 4 通过开关选择输出冷风 或热风 以满足不同温度天气的使用 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 6 第 2 章 方案论证 2 1 方案一 采用如图 2 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 电信号经放大后得到方波信号送至单片机 从而实现对人体信号的采集 当单片机检测到人体信号后 通过软件来控制数码管显示倒计时间 并控制继 电器闭合来控制电吹风的开关来实现干手器的设计 图图 2 12 1 方案一电路框图方案一电路框图 2 2 方案二 采用如图 2 2 的电路图 信号采集用热释电传感器处理芯片 BIS0001 和人 体热释探头来实现 图图 2 22 2 方案二电路框图方案二电路框图 当有行人进入热释电红外传感器 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 0 5 9Hz 电信号 经放大 滤波和信息处理 AT89S52 显示电路 时间控制按键 信号采集电路 红外对管 开关电路 显示电路 时间控制按键开关电路 AT89S52 信号采集电路 人体热释探 头 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 7 后 电路输出有一定延时的高电平信号 将得到的高电平信号输入单片机端口 以实现对人体信号的采集 当单片机检测到人体信号后 通过软件来控制数码 管显示倒计时间 并控制继电器闭合来控制电吹风的开关来实现干手器的设计 2 3 系统方案对比论证 从以上的两个方案中 很容易看出 方案一电路简单 系统稳定性好 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 不是很稳定 所以 综合考虑选择方案一 这样设计的自动干手器具有成本低 稳定性好的特点 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 8 第 3 章 硬件电路 硬件电路主要由晶振电路 复位电路 数码显示电路 继电器 红外感应 电路和执行电路组成 采用 AT89S52 单片机完成整个系统的控制流程 3 1 硬件设计的系统框图 系统的主要设计框图如图 3 1 所示 图图 3 13 1 硬件设计的系统框图硬件设计的系统框图 电路用红外对管来实现对人体信号的采集 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 得到的电信号 经过运放进行信号放大后得到的方波信号送至单片机 当单片机检测到人体信 号后 通过数码管来显示倒计时间 并控制继电器闭合来控制电吹风的开关来 实现干手器的目的 3 2 元器件介绍 3 2 1 单片机 AT89S52 介绍 单片计算机即单片机 其全称为单片微型计算机 Single Chip Microcomputer 由于单片机原来就是为了实时控制应用而设计制造的 因此 亦称为微控制器 Microcontroller 就是将 CPU RAM ROM 定时 记数器 和各种输入 输出 I O 接口 如并行 I O 口 串行 I O 口和 A D 转换器 等多种 接口电路都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机 单片机种类繁多 不过又以MCS 52系列的单片机使用最广泛 而且本设计 的主要功能和52系列的单片机用途很合适 所以我们选用ATMEL公司的52系列 芯片 AT89S52 显示电路 时间控制按键 用红外对管来 检测人体信号 通过控制继电 器闭合来控制 电吹风开关 信号采集电路 开关电路 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 9 AT89S52 具有下列主要性能 8KB 可改编程序 Flash 存储 全静态工作 0Hz 24MHz 三级程序存储器保密 128 8 字节内部 RAM 32 条可编程 I O 线 2 个 16 位定时器 计数器 6 个中断源 可编程串行通道 片内时钟振荡器 AT89S52 的引脚及功能 AT89S52 单片机的管脚说明如图 3 2 所示 1 主要电源引脚 VCC 电源端 GND 接地端 2 外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚 在单片机内部 它是构成片内振荡器 的反相放大器的输入端 当采用外部振荡器时 该引脚接收振荡器的信号 既 把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚 在单片机内部 它是上述振荡器的 反相放大器的输出端 采用外部振荡器时 此引脚应悬浮不连接 3 控制或与其它电源复用引脚 RST ALE PROG PSEN 和 EA VPP RST 复位输入端 当振荡器运行时 在该引脚上出现两个机器周期的 高电平将使单片机复位 ALE PROG 当访问外部存储器时 ALE 地址锁存允许 的输出用于 锁存地址的低位字节 即使不访问外部存储器 ALE 端仍以不变的频率 此频 率为振荡器频率的 1 6 周期性地出现正脉冲信号 因此 它可用作对外输出的 时钟 或用于定时目的 然而要注意的是 每当访问外部数据存储器时 将跳 过一个 ALE 脉冲 在对 Flash 存储器编程期间 该引脚还用于输入编程脉冲 PROG PSEN 程序存储允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当 AT89S52 LV52 由外部程序存储器取指令 或常数 时 每个机器周期两次 PSEN 有效 既输出 2 个脉冲 但在此期间内 每当访问外部数据存储器时 这两次有效的 PSEN 信号将不出现 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 RST 9 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 5 T1 15 P3 6 WR 16 P3 7 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P2 7 A15 28 PSEN 29 ALE PROG 30 EA VPP 31 P0 7 AD7 32 P0 6 AD6 33 P0 5 AD5 34 P0 4 AD4 35 P0 3 AD3 36 P0 2 AD2 37 P0 1 AD1 38 P0 0 AD0 39 VCC 40 图 3 2 AT89S52 的管脚 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 10 EA VPP 外部访问允许端 要使 CPU 只访问外部程序存储器 地址为 0000H FFFFH 则 EA 端必须保持低电平 接到 GND 端 当 EA 端保持高 电平 接 VSS 端 时 CPU 则执行内部程序存储器中的程序 4 输入 输出引脚 P0 0 P0 7 P1 0 P1 7 P2 0 P2 7 和 P3 0 P3 7 P0 端口 P0 0 P0 7 P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I O 端口 作为 输出口用时 每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 输入 对端口写 1 时 又 可作高阻抗输入端用 P1 端口 P1 0 P1 7 P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 端 口 P1 的输出缓冲器可驱动 吸收或输出电流方式 4 个 TTL 输入 对端口写 1 时 通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位 这时可用作输入口 作输入口 时 因为有内部的上拉电阻 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 P2 端口 P2 0 P2 7 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 端 口 P2 的输出缓冲器可驱动 吸收或输出电流方式 4 个 TTL 输入 对端口写 1 时 通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位 这时可用作输入口 P2 作输入 口使用时 因为有内部的上拉电阻 那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电 流 P3 端口 P3 0 P3 7 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 这是由于 上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89S52 的一些特殊功能 这些特殊功能见表 3 1 7 表 3 1 P3 端口的特殊功能 端口引脚 兼 用 功 能 P3 0RXD 串行输入口 P3 1TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4T0 定时器 0 的外部输入 P3 5T1 定时器 1 的外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 3 2 2 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起使用时候的总称 红外 线发射管 如图 3 3 所示 在 LED 封装行业中主要有三个常用的波段 如 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 11 下 850NM 875NM 940NM 根据波长的特性运用的产品也有很大的差异 850NM 波长的主要用于红外线监控设备 875NM 主要用于医疗设备 940NM 波段的主要用于红外线控制设备 例如 红外线 遥控器 光电开关 光电记数设备等 红外线接收管 如图 3 4 是将红外线光信号变成电信号的 半导体器件 它的核心部件是一个特殊材料的 PN 结 和普通二极管相比 在结 构上采取了大的改变 红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线 PN 结 面积尽量做的比较大 电极面积尽量减小 而且 PN 结的结深很浅 一般小于 1 微米 红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的 没有光照时 反向电 流很小 一般小于 0 1 微安 称为暗电流 当有红外线光照时 携带能量的红 外线光子进入 PN 结后 把能量传给共价键上的束缚电子 使部分电子挣脱共 价键 从而产生电子 空穴对 简称 光生载流子 它们在反向电压作用下 参加漂移运动 使反向电流明显变大 光的强度越大 反向电流也越大 这种 特性称为 光电导 红外线接收二极管在一般照度的光线照射下 所产生的电 流叫光电流 如果在外电路上接上负载 负载上就获得了电信号 而且这个电 信号随着光的变化而相应变化 红外接收管的作用是进行光电转换 在光控 红外线遥控 光探测 光纤通信 光电耦合等方面有广泛的应用 图图 3 33 3 红外线发射管红外线发射管 图图 3 43 4 红外线接收管红外线接收管 3 2 3 数码管 数码管如图 3 5 所示 是一种半导体发光器件 其基本单元是发光二极管 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管 八段数码管比七段数码管多一个 发光二极管单元 多一个小数点显示 按能显示多少个 8 可分为 1 位 2 位 4 位等等数码管 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极 数码管 共阳数码管 如图 3 6 是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成 公共阳极 COM 的数码管 共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 5V 当某一字段发光二极管的阴极为低电平时 相应字段就点亮 当某一字段的阴 极为高电平时 相应字段就不亮 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接 到一起形成公共阴极 COM 的数码管 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上 当某一字段发光二极管的阳极为高电平时 相应字段就点 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 12 亮 当某一字段的阳极为低电平时 相应字段就不亮 本设计需要用到数码管 的动态显示方式 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示 方式之一 动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a b c d e f g dp 的同 名端连在一起 另外为每个数码管的公共极COM 增加位选通控制电路 位 选通由各自独立的 I O 线控制 当单片机输出字形码时 所有数码管都接收 到相同的字形码 但究竟是那个数码管会显示出字形 取决于单片机对位选 通 COM 端电路的控制 所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开 该位就显示出字形 没有选通的数码管就不会亮 通过分时轮流控制各个数 码管的的 COM 端 就使各个数码管轮流受控显示 这就是动态驱动 在轮 流显示过程中 每位数码管的点亮时间为1 2ms 由于人的视觉暂留现象 及发光二极管的余 辉效应 尽管实际上各位数码管并非同时点亮 但只要扫 描的速度足够快 给人的印象就是一组稳定的显示数据 不会有闪烁感 动 态显示的效果和静态显示是一样的 能够节省大量的I O 端口 而且功耗 更低 图图 3 53 5 数码管实物图数码管实物图 图图 3 63 6 数码管原理图数码管原理图 3 2 4 继电器 继电器是一种电子控制器件 如图 3 7 所示 它具有控制系统 又称输入回 路 和被控制系统 又称输出回路 通常应用于自动控制电路中 它实际上 是用较小的电流去控制较大电流的一种 自动开关 故在电路中起着自动调 节 安全保护 转换电路等作用 图 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 13 3 73 7 继电器原理图继电器原理图 电磁式继电器一般由铁芯 线圈 衔铁 触点簧片等组成的 只要在线圈 两端加上一定的电压 线圈中就会流过一定的电流 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 在弹簧的反作用力返回原来的位置 使动触点与原来的静触点 常闭触点 释 放 这样吸合 释放 从而达到了在电路中的导通 切断的目的 对于继电器的 常 开 常闭 触点 可以这样来区分 继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点 称为 常开触点 处于接通状态的静触点称为 常闭触点 3 3 晶振电路 晶体振荡器 在单片机系统里晶振的作用非常大 它结合单片机内部的电 路 产生单片机所必须的时钟频率 单片机的一切指令的执行都是建立在这个 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 作用是为系统提供基本的时钟信号 通常一个系统共用一个晶振 便于各部分 保持同步 有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振 而通过电子调整频率 的方法保持同步 电路图如图 3 8 所示 图图 3 83 8 晶振原理图晶振原理图 3 4 复位电路 复位操作完成单片机片内电路的初始化 使单片机从一种确定的状态开始 运行 当AT89S52单片机的复位引脚RST出现5ms以上的高电平时 单片机就完 成了复位操作 如果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脱离复位状态 根据这个要求 这里采用的是电平按钮复位方式 上电后 由于电容充电 使RST持续一段高电平时间 当单片机已在运行之中时 按下复位键也能使 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 14 RST持续一段时间的高电平 从而实现上电且开关复位的操作 通常选择电容 值10 30 F 电阻值10k 电路图如图3 9所示 图图 3 93 9 复位电路图复位电路图 3 5 显示电路 电路采用 2 位共阳数码管 把 7 段数码管按顺序接到单片机的 P0 端口 而数码管的位选接到 P2 0 和 P2 1 端口 当单片机检测到信号输入时 数码管 将显示干手器的工作时间并进行倒计时 电路如图 3 10 所示 图图 3 103 10 数码管显示电路图数码管显示电路图 3 6 开关电路 开关电路用来控制吹风机的开与关 是由电吹风 继电器 K1 组成 当单 片机检测到信号时 输出端输出高电平使得继电器中的线圈两端得到一个电压 线圈中就会流过一定的电流 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用 力返回原来的位置 使动触点与原来的静触点 常闭触点 释放 这样吸合 释放 从而达到了在电路中的导通 切断的目的 电路如图 3 11 所示 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 15 图图 3 113 11 继电器电路图继电器电路图 3 4 5 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得到的方波信号送至单 片机 从而实现对人体信号的采集 电路如图 3 12 所示 图图 3 123 12 红外感应电路图红外感应电路图 3 4 6 执行电路 执行电路主要是电吹风 当接到冷风档时 电动机驱动转子带动风叶旋转 当风叶旋转时 空气从进风口吸入 由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出 从而得到冷风 若在电动机接通的基础上电热丝也接通到电路上 装在风嘴中 的发热支架上的发热丝变热并由电动机风扇吹出 则吹出的是热风 自动干手 器主要就是通过控制电动机和电热丝的开关来实现冷风和热风的选择 电路如 图 3 13 所示 图图 3 133 13 电吹风电路图电吹风电路图 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 16 第 4 章 软件设计 本系统软件设计包含一个主程序和一个中断程序 其中主函数包括六个子 函数 4 1 主程序的设计 程序的主函数中包含方波初始化和红外频率检测初始化程序 并根据标志 位 Flag 的状态来执行显示倒计时 设置时间和按键的操作 主程序的流程图如 图 4 1 所示 图图 4 14 1 主程序流程图主程序流程图 4 2 定时中断程序的设计 4 2 1 实现功能 中断程序主要实现了检测接收频率是否符合发射频率 当延时检测接收频 率也符合要求时 数码管显示设定时间并倒计时 继电器闭合使得电吹风工作 开开始始 方方波波初初始始化化 红红外外频频率率检检测测初初始始化化 Flag RUNNING Flag SETTIME 获获得得按按键键值值key Key 1 Key 2 显显示示倒倒计计时时 显显示示设设置置时时间间 No No NO Yes Yes 设设置置时时间间减减 设设置置时时间间加加 YES YES NO 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 17 中中断断入入口口 F Fl la ag g R RU UN NN NI IN NG G F Fl la ag g I IN NV VE ER RI IF FY Y F Fl la ag g S SE ET TI IN NG GT TI IM ME E 计计数数值值加加一一 倒倒计计时时结结束束 停停止止吹吹风风 计计数数值值加加一一 c ct tr rl lc co ou un nt t 确确认认时时间间到到 F Fl la ag g H HA AV VE E I IN NV VE ER RI IF FY Y Y Ye es s Y Ye es s N No o N No o Y Ye es s Y Ye es s N NO O 计计数数值值加加一一 显显示示时时间间到到 Y Ye es s 停停止止显显示示设设置置时时间间 判判断断是是否否有有物物体体 N No o F Fl la ag g S ST TA AR RT T F Fl la ag g H HA AV VE E I IN NV VE ER RI IF FY Y F Fl la ag g I IN NV VE ER RI IF FY Y Y Ye es s Y Ye es s 开开吹吹风风 Y Ye es s N No o c ct tr rl lc co ou un nt t 0 0 停停止止吹吹风风 c ct tr rl lc co ou un nt t N No o Y Ye es s N No o 频频率率计计数数清清零零 重重载载定定时时值值 开开定定时时器器 N No o 退退出出中中断断 4 2 2 中断流程图 图图 4 24 2 中断函数流程图中断函数流程图 4 2 3 关键技术 单片机定时器 计数器在测量控制系统中 常常需要实时时钟 以实现定时 或延时控制 也常常需要有计数器 以实现外界事件进行计数 MSC 52 单片 机内部有 3 个 16 位可编程定时器 计数器 T0 T1 和 T2 可编程其功能 如工 作方式 定时时间 量程 启动方式等 均可由指令来设置完成 每个定时器 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 18 的计数信号来自片内振荡器的 12 分频信号 即每个机器周期 计数器加 1 直 至溢出 而计数方式是外部脉冲从引脚 t0 或 t1 加入 外部脉冲的下降沿将触发 计数器计数 直至溢出 定时器方式寄存器 TMOD 主要用于选定定时器的工作 方式 定时器控制寄存器 TCON 主要控制定时器的启动与停止 在使用定时器 计数器前 需要对其进行初始化设置 大致步骤如下 a 确定工作方式 对 TMOD 赋值 b 预置定时或计数初值 可直接将初值写入 TH0 TL0 或 TH1 TL1 c 根据需要开放定时器 计数器的中断 直接对 IE 赋值 d 启动定时器 计数器 若已规定用软件启动 GATE 1 则需要给外加引脚 启动电平 当实现了启动要求之后 定时器 计数器即按规定的工作方式和 初值开始计数或定时 定时工作方式有四种 不同的工作方式 计数的位数不同 则最大计数值也不 同 若最大计数值为 M 则各种方式下 M 的值如下 工作方式 0 M 2 13 8192 工作方式 1 M 2 16 65536 工作方式 2 M 2 13 256 工作方式 3 T0 分为两个 8 位计数器 所以两个 M 值均为 256 因为定时器 计 数器是 加 1 计数 并在计满溢出是产生中断请求 因而定时器 计数器的初 值也可这样计算 X M 计数值 公式 1 定时器控制字有两个分别为 TNOD 和 TCON 定时器 计数器的方式寄存器 TMOD TMOD 是一个 8 位的特殊功能寄存器 对应的地址是 89H 不可位寻址 主要实现三个功能 1 确定选择定时器还是计数器 2 选择何种工作方式 3 是否借用外中断控制定时器和计数器的启停 TMOD 的低 4 位是控制 T0 的字段 T0 P3 4 定时器 计数器 0 外部事件脉 冲输入端 TMOD 的高 4 位是控制 T1 的字段 T1 P3 5 定时器 计数器 1 外部事件脉 冲输入端 M1 TMOD 5 M0 TMOD 4 用 M1 M0 来控制定时器 计数器的 4 种工作方式 方式 0 M1 0 M0 0 13 位定时 计数方式 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 19 方式 1 M1 0 M0 1 16 位定时 计数器 方式 2 M1 1 M0 0 8 位初值自动重新装入的 8 位定时 计数器 方式 3 M1 1 M0 1 仅适用于 T0 分为两个 8 位计数器 T1 停止计数 定时器 计时器控制寄存器 TCON TCON 是一个 8 位的特殊功能寄存器 对应的地址为 88H 可为寻址 控制字的格式和含义 TF1 TCON 7 TF0 TCON 5 T1 T0 计数溢出标志位 设计的程序用 TO 计数 T1 计时 T0 T1 都工作于自启动 方式 2 故 TMOD ox15 本程序需要用 10ms 的定时 由单片机晶振 Fosc 12MHz 所以机器周期 T 12 t0 12 1 12MHz 1us 设定定时器 T1 初始值为 X 则 2 16 X 1us 10ms 从而可知定时器 T1 初始值 X 65536 10000 55536 d8f0H 因而可 得到定时 10ms 计算频率的程序 define TIMER H 0 xd8 define TIMER L 0 xf0 定时计数器 T2 具有时钟输出方式 当 RCLK TCLK 0 T2OE 1 C T 0 时 T2 处于时钟输出方式 T2 的溢出脉冲从 P1 0 输出 输出脉冲的频率 f 由 下式决定 f Fosc 4 65536 RCAP2H RCAP2L 本设计需要产生一个 20 KHz 的方波信号来调制红外线发射 由 20 1000 12 1000000 65536 RCAP2H RCAP2L 得 RCAP2H RCAP2L 65386 ff6aH define RCAP2 H 0 xff define RCAP2 L 0 x6a 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 20 第 5 章 系统制作及调试 5 1 软件调试 本设计系统的控制程序是采用 C51 语言编程 编程所采用的软件是 Keil uVision3 MCS 51 编程软件 关于单片机 C 语言软件调试 在语句中出现的语 法错误 该软件会提示出来 以便于更正 因此 软件调试主要的工作是检查 头文件是否正确 是否与单片机的端口地址相匹配 其次 就是检查初始化程 序的正确性 根据设计的要求定义正确的初始化程序 为后面程序的执行做好 铺垫作用 然后就是根据软件实现步骤逐个检查程序的可行性 以及程序的嵌 套性是否都能达到设计的要求 在编译的过程中发现软件找不到 T2 定时器 经过多次检查是自己漏写了头文件 sfr T2MOD 0 xC9 经过改正后系统达 到了初步预期的结果 在调试的时候发现红外感应误判的情况较严重 经过修 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之后才进行相 应的操作 使得误判的情况基本消失 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 21 结 论 经过一个学期的努力 顺利的完成了毕业设计所要求的任务 期间 我收 集了大量的关于红外感应和单片机方面的资料 经过比较分析得出此设计方案 本课题设计的自动感应干手器 硬件方面的主要设计在于主动式红外感应 电路和单片机控制电路的设计和制作 然后用电吹风就能实现冷风和热风的功 能了 这样就能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控制的干手器能够实现自动识别人手的伸进与 离开 在人手伸进干手器可工作范围内 干手器工作 手离开则立刻停止工作 用数码管显示干手机设定的时间并在干手机工作时显示此次工作倒计时时间 当不工作时不显示任何时间 使用选择开关选择输出冷风或热风 分别满足不 同温度天气的使用 这个课题意义 为了设计符合市场需要的环保节能产品对提高人民的生活 质量 使人们洗手之后能够有效地防止细菌的再次扩散 干手器发展前景趋于良好的形式 原因是它取代传统的毛巾 纸巾 对手 进行干燥 具有节能 环保 人性化的优点 被广泛应用于宾馆酒店 机场车 站 体育场馆等公共场所的洗手间 通过毕业设计我不但学到了很多新的知识 而且巩固了原来学过的知识 把所学的东西贯通起来 能够把硬件的知识和软件的知识很好的结合在一起 学会如何使软件与硬件配合工作 还学会了在调试过程中遇到问题的解决方法 验证电路的可行性 对自己以后的学习和工作有很大的好处 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 22 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 23 致 谢 不知不觉 毕业设计就要结束了 我的毕业论文也已经整理完毕 达到了 预期的结果 毕业设计的完成意味着我的大学学习生活即将结束 从此我将进 入一个新的人生旅途 开始一段崭新的生活和工作 在此 我衷心地感谢所有 在我上课期间教过我知识的老师 老师渊博的学识 严谨的治学态度和为人给了我很大的教育 这些将使我 终身受益 在此 我衷心感谢老师给予我的帮助和教育 真诚感谢给予我热情 帮助和关注的所有人 在校期间 这里给我留下了美好的回忆 特别是在我即将踏上工作岗位的 同时 毕业设计整个过程给了我这样一个锻炼的机会 使我加深了对以前知识 的理解和巩固 拓宽了知识面 也提高了我对所学知识的综合应用能力 祝愿 母校能够培养更多对社会有贡献的人才 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 24 参考文献 1 单片机微型计算机与接口技术 M 李群芳 张士军 黄建 北京 电子工业出版 社 2005 2 单片机原理及接口技术 第 3 版 M 李朝青编 北京航天航空大学出版社 2005 3 单片机原理与接口技术 李华 北京 清华大学出版社 33 80 4 单片机 C51 程序设计教程与实验 M 祁伟 杨亭 北京 北京航空航天大学出版社 2006 5 电路设计与制版 Protel 98 M 谈世哲 胡少宏 北京 人民邮电出版社 1998 6 张茂青 吴坚 胡继康等 AVR 单片机在新型干手机中的应用 J 江苏电器 2003 03 27 29 38 7 现代电子技术 张杨 2011 01 143 145 8 Tomas C Bartee Computer Architecture and Logic Design McGraw Hill Inc 1991 9 模拟电子电路基础 王卫东 西安电子科技大学出版社 2003 2 10 数字电子技术基础 第五版 阎石 高等教育出版社 2006 5 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 25 附 录 附录 1 单片机控制原理图 附录 2 红外感应原理图 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 26 附录 3 单片机控制程序 include sfr T2MOD 0 xC9 define TIMER H 0 xd8 定时器 1 的初值 10ms 的定时计算接收频 率 define TIMER L 0 xf0 define RCAP2 H 0 xff 定时器 2 的初值 20kHz 的红外发射频率 define RCAP2 L 0 x6a define FREQUENT MIN 190 频率比较范围 define FREQUENT MAX 220 define START 1 define STOP 2 define RUNNING 3 define INVERIFY 4 define HAVE INVERIFY 5 define SETINGTIME 6 define LEDPORT P0 define KEYPORT P1 sbit LED 0 P2 1 sbit LED 1 P2 0 sbit Relay 0 P1 3 sbit KEY 0 P1 6 sbit KEY 1 P1 5 sbit KEY 3 P1 4 void Time2 xkHz inital 方波发生初始 化 void frequent test inital 红外频率检测初 始化 void Start timing unsigned char settime 开始倒计时 void LED bit print unsigned char num unsigned char printdata void LED all print unsigned char printdata 西南科技大学高等教育自学考试毕业论文 27 void delayms unsigned int ms unsigned char GetKeyboardVal volatile unsigned int timecount settimecounter vola