緒論研究背景和意義隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長和生活水平的提升,人們開始追求更為優(yōu)質(zhì)的生活。溫度作為一種普遍存在的物理量，在人們的日常生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，暖手器作為一種提供溫暖的產(chǎn)品，其市場需求不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)也在不斷提高。然而，目前市面上的大部分暖手器存在安全隱患大、能耗高等問題。這些問題不僅影響了用戶的使用體驗，還可能對用戶的安全造成威脅。因此，設(shè)計并制作一種基于單片機的智能暖手器，旨在解決這些問題，提高產(chǎn)品的安全性和能效，具有重要的研究價值和市場意義。本文對智能暖手器的設(shè)計進(jìn)行了探討，其作用在于：不僅可以提高暖手器的性能和安全性，還可以推動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。同時，這種智能暖手器的研發(fā)和推廣，也有助于滿足人們對高品質(zhì)生活的追求，提高人們的生活質(zhì)量。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀科技較量，技術(shù)競爭成為現(xiàn)如今各國之間是否強大的評判標(biāo)準(zhǔn)，在智能相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，本人國由于起步較晚，之前的關(guān)注度也較為低，但隨著國人的覺醒，本人國越來越多的發(fā)展智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在面臨國外的技術(shù)打壓下，仍突破層層技術(shù)難關(guān)，創(chuàng)造出屬于本人們國家的智能產(chǎn)物。根據(jù)本文的課題研究，目前國內(nèi)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和消費者需求的升級，基于單片機的智能暖手器設(shè)計與制作已經(jīng)逐漸從簡單的溫度控制向更多功能拓展。例如，一些智能暖手器不僅具備溫度調(diào)節(jié)功能，還加入了手勢識別、語音控制等先進(jìn)的人機交互技術(shù)，使得用戶可以更加方便地操作和控制暖手器。此外，國內(nèi)的研究者和企業(yè)還在探索將智能暖手器與其他智能設(shè)備（如智能手機、智能家居系統(tǒng)）進(jìn)行聯(lián)動，以實現(xiàn)更加智能化的生活體驗。在國際上，智能暖手器的研發(fā)同樣呈現(xiàn)出多元化和智能化的趨勢。一些國際知名品牌推出的智能暖手器不僅在設(shè)計上追求美觀和時尚，還在功能上追求創(chuàng)新和實用性。例如，一些智能暖手器采用了先進(jìn)的加熱技術(shù)和材料，如石墨烯加熱片等，以實現(xiàn)更快速、更均勻的加熱效果。同時，國際上的研究者還在探索將智能暖手器與可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測設(shè)備等進(jìn)行結(jié)合，以提供更加個性化和全面的健康服務(wù)。然而，盡管基于單片機的智能暖手器在國內(nèi)外都取得了顯著的進(jìn)展，但仍存在一些挑戰(zhàn)和問題。首先，如何進(jìn)一步提高暖手器的加熱效率和保溫性能，降低能耗和減少對環(huán)境的影響仍然是一個重要的研究方向。其次，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和消費者需求的升級，如何設(shè)計出更加智能化、個性化、多樣化的智能暖手器也是一個需要解決的問題。此外，如何確保智能暖手器的安全性和穩(wěn)定性也是一個不容忽視的問題。未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和消費者需求的升級，智能暖手器將會更加智能化、個性化、多樣化，為用戶提供更加舒適、便捷的使用體驗。同時，也需要解決一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)和問題，以確保智能暖手器的性能和安全性。文獻(xiàn)綜述本論文的課題是基于單片機的智能暖手器設(shè)計與制作，本人通過閱讀馮志彬和雷艷敏所著的《基于單片機的暖手寶的設(shè)計與實現(xiàn)》的內(nèi)容，主要了解整個方案設(shè)計流程，對該系統(tǒng)進(jìn)行了深刻的分析與方案設(shè)計。并學(xué)習(xí)到了繼電器加熱電路的設(shè)計，當(dāng)暖手寶的溫度低于設(shè)定值時，要對暖手寶進(jìn)行加熱，達(dá)到設(shè)定的溫度值時，暖手寶就會停止加熱，防止在使用過程中因為無人看管或被遺忘，持續(xù)加熱，造成電能的浪費，同時也會存在安全隱患[1]。本人在設(shè)計硬件方面時通過閱讀了唐靜所著的《基于單片機的溫控系統(tǒng)設(shè)計》進(jìn)行了硬件方面的學(xué)習(xí)，開拓了本人的設(shè)計思路。學(xué)會了器件選型的方法，還有怎么設(shè)計相對應(yīng)的方案。該文是采用溫度傳感器獲取當(dāng)前溫度值，并通過單片機將該溫度值與鍵盤輸入的溫度值進(jìn)行比較，若前者溫度值小于后者溫度值時，系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，反之停止加熱[8]。在軟件設(shè)計部分閱讀了王一然所著《基于單片機的定時溫控系統(tǒng)設(shè)計與研究》，采用了模塊化設(shè)計，根據(jù)軟件編程的主要思想和需要遵循的要求，分別對系統(tǒng)的主程序進(jìn)行了流程規(guī)劃和程序設(shè)計，從整體到局部，從局部再細(xì)化，進(jìn)而實現(xiàn)對溫度的控制[9]。本設(shè)計是基于單片機的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的智能暖手器的設(shè)計與制作，利用傳感器收集信息，然后將其傳送至主控單元上的單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而執(zhí)行相應(yīng)操作，通過單片機的計算和控制能力，實現(xiàn)智能化的控制功能。在設(shè)計該系統(tǒng)之前，查找了相關(guān)的文獻(xiàn)。本人通過學(xué)習(xí)趙君所著的《基于8051單片機的溫度控制系統(tǒng)》了解了溫度控制的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及單片機的特點及廣泛應(yīng)用。論文主要工作及章節(jié)安排鑒于這一課題選題的背景和相關(guān)性，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于單片機的智能暖手器設(shè)計與制作，這款暖手器采用51單片機作為控制平臺，主要是建立在單片機最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和詳細(xì)的設(shè)計要求，在此基礎(chǔ)上，對具體的電路板進(jìn)行了焊接，并對其進(jìn)行了程序調(diào)試。對暖手器進(jìn)行控制，結(jié)合傳感器技術(shù)和單片機原理與應(yīng)用相關(guān)知識實現(xiàn)功能。這個設(shè)計方案運用傳感器組件收集信息并將其傳輸至主控單元51單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以執(zhí)行相應(yīng)動作，充分利用單片機的計算和控制功能，實現(xiàn)智能化控制。時鐘模塊采用獨立的時鐘芯片進(jìn)行時間控制。利用紅外線感應(yīng)器來完成避障的功能，控制裝置對資料進(jìn)行處理，并將各個模組的信號進(jìn)行順序和合理的整合，從而完成相應(yīng)的動作，達(dá)到智能化的控制。為達(dá)到設(shè)計作品所需效果，本系統(tǒng)由電源部分、時鐘元件、按鍵元件、LCD顯示模塊、紅外線避障等部分組成。本文所做主要工作內(nèi)容：通過查閱文獻(xiàn)了解目前基于單片機的暖手器發(fā)展現(xiàn)狀和主要技術(shù)應(yīng)用，了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)，找出解決方案。確定基于單片機的只能暖手器的功能、文獻(xiàn)綜述、設(shè)計制作硬件電路、軟件架構(gòu)的設(shè)計、軟件編程、軟件調(diào)試，溝通和交流，進(jìn)行階段性工作文件的整理，編寫報告、完成實物設(shè)計、撰寫畢業(yè)論文。本文描述了利用單片機設(shè)計實現(xiàn)的智能暖手器。第一部分緒論介紹了背景意義，國內(nèi)外現(xiàn)狀，和本人的一些文獻(xiàn)綜述，明確了本文的研究目的和意義，為后續(xù)設(shè)計制作奠定了理論基礎(chǔ)。第二章本人將詳細(xì)闡述智能暖手器的總體設(shè)計方案。具體包括設(shè)計目標(biāo)、系統(tǒng)架構(gòu)、功能模塊劃分等。本人將根據(jù)用戶需求和市場調(diào)研，確定智能暖手器的功能特點和技術(shù)指標(biāo)，并構(gòu)建合理的系統(tǒng)架構(gòu)，確保各模塊之間的協(xié)調(diào)性和可擴(kuò)展性。在本章中，本人將對本項目的整體設(shè)計方案進(jìn)行了驗證。在此基礎(chǔ)上，對不同的技術(shù)方案進(jìn)行對比分析，評價其可行性及經(jīng)濟(jì)性。第三章介紹本文中對這次系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。在硬件設(shè)計部分，本人將對該智能暖手機的硬件及電路進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。其中包括單片機的選型，電源電路的設(shè)計，光電開關(guān)的設(shè)計，LCD的顯示等。在此基礎(chǔ)上，提出了一種新的解決方案，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在思考和研究了不同傳感器模塊的特點和成本后，最終決定設(shè)計單片機最小系統(tǒng)、電源模塊、時鐘模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊、紅外障礙模塊。第四章主要講系統(tǒng)軟件設(shè)計。在這個部分中，本人將闡述智能暖手器的軟件架構(gòu)和程序設(shè)計。具體包括按鍵控制算法設(shè)計、液晶顯示設(shè)計、系統(tǒng)程序流程設(shè)計等。本人將根據(jù)硬件設(shè)計和總體設(shè)計方案的要求，選擇合適的編程語言和開發(fā)工具，編寫高效、穩(wěn)定的程序代碼，實現(xiàn)智能暖手器的各項功能。先介紹了51單片機的軟件方面的設(shè)計，主要先提出了大致的設(shè)計流程，然后在完成了各模塊的功能子程序和主要功能模塊的程序設(shè)計后用Keil5軟件編寫并燒錄到開發(fā)板實現(xiàn)最終效果。第五章描寫了系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試。在軟硬件調(diào)試部分，本人將介紹智能暖手器的調(diào)試過程和測試結(jié)果。具體包括對硬件電路進(jìn)行測試和調(diào)試，確保各模塊正常工作；對軟件程序進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能；進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，驗證系統(tǒng)整體的功能和性能。第六章主要是對本次設(shè)計做了總結(jié)。在總結(jié)部分，本人將對整個論文的研究工作進(jìn)行回顧和總結(jié)。具體包括對智能暖手器設(shè)計與制作過程中的總結(jié)，對論文的研究成果進(jìn)行歸納和展望，提出未來的研究方向和改進(jìn)措施。分析和總結(jié)了本篇論文所進(jìn)行的所有工作，列出所實現(xiàn)的成果和創(chuàng)新，思考了所做工作的不足之處，并提出了下一階段的展望?？傮w設(shè)計方案方案論證方案一：采用如圖2-1的電路框圖，用紅外感應(yīng)傳感器來實現(xiàn)。當(dāng)手觸摸到紅外線接收器發(fā)射出的紅外線脈沖時，將紅外訊號用來對手部進(jìn)行加熱，紅外線訊號被反射回紅外線接收器，再經(jīng)由紅外線接收器將紅外線訊號轉(zhuǎn)化為電訊號，再經(jīng)由訊號放大，再送至MCU的輸入輸出端，完成檢測。當(dāng)檢測到信號時，就會馬上通過軟件控制LCD定時，同時讓繼電器關(guān)閉，以此來控制風(fēng)扇的啟動，實現(xiàn)暖手器的設(shè)計。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11方案一電路框圖方案二：如圖2-2方案，利用熱釋電傳感器處理器芯片BIS0001與人體熱釋電探針構(gòu)成紅外傳感模塊，利用熱釋電傳感器（PIR）的檢測距離，將檢測到的人體紅外光信號轉(zhuǎn)化為低頻率（0.5-9Hz）電信號輸入BISS0001的運放。BISS0001運放的輸入端經(jīng)放大、濾波及處理后，輸出一高電平的控制訊號，該訊號具有規(guī)定的延時。所得到的高電平訊號被送到一個微型控制器端，這個端也可以用來捕獲身體訊號。通過單片機對人體信號進(jìn)行檢測，通過數(shù)字管對計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，同時控制繼電器對電吹風(fēng)的開關(guān)進(jìn)行控制，從而達(dá)到暖手的目的。圖STYLEREF1\s22方案二電路框圖系統(tǒng)方案對比論證從以上兩種方案不難得出結(jié)論，第一種方案簡單，系統(tǒng)穩(wěn)健，符合設(shè)計要求。第二種方案比較復(fù)雜，輸出信號有延遲，在感應(yīng)人體信號時穩(wěn)定性不高。因此，在設(shè)計智能暖手器時，應(yīng)綜合考慮第一種電路的選擇，以達(dá)到成本低、穩(wěn)定性好的目的。硬件電路的設(shè)計硬件系統(tǒng)設(shè)計該系統(tǒng)的硬件包括：晶振，復(fù)位，LCD，繼電器，紅外傳感等。本課題采用STC89C51單片機來實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。紅外探測器是用來采集人體信號的。在手觸摸暖手機時，所發(fā)出的紅外線脈沖被反射回紅外線接收器，然后將其轉(zhuǎn)化為電訊號，再經(jīng)過運放電路的放大，形成一方波訊號，送至MCU的輸入輸出端，完成人體訊號的采集。利用單片機對人體信號進(jìn)行檢測，通過軟件對LCD讀數(shù)器進(jìn)行控制，使繼電器動作動作，達(dá)到對負(fù)荷切換的目的。圖STYLEREF1\s31硬件設(shè)計系統(tǒng)框圖硬件電路芯片介紹單片機STC89C51介紹STC89C51單片機它有很多優(yōu)點，它功耗低但性能高，它將單片機和閃存結(jié)合到一起，變成一個芯片，來滿足多種嵌入式應(yīng)用的需求。它的標(biāo)準(zhǔn)也包括很多，存儲器就有4K快閃和512字節(jié)隨機存儲兩種，它還有32位輸入輸出線路，兩個16位定時器計數(shù)器等等。另外，它為了節(jié)電，還有靜態(tài)操作模式，并且有兩種方式達(dá)到這個效果，一種是在空閑狀態(tài)，CPU會停止運作，但是RAM，計時器，串行端口等中斷是一直持續(xù)運作的。在斷電保護(hù)方式下，內(nèi)存保持不變，振蕩器停止工作，直至下次中斷或硬件重置為止。最高可達(dá)35兆赫，6兆赫，12兆赫。在表3-2中列出了STC89C51的主要功能，其中的DIP模塊的設(shè)計見圖3-3。表3-2STC89C51主要功能主要功能特征兼容MCS51指令系統(tǒng)4K可反復(fù)擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM2個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能圖3-3STC89C51DIP封裝圖最小系統(tǒng)由微處理器和電源，時鐘，復(fù)位電路組成。為了保證微處理器的正常工作，單片機作為核心部件是必不可少的。圖3-4單片機最小系統(tǒng)原理框圖時鐘電路STC89C51單片機的時鐘信號一般有兩種：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。內(nèi)部時鐘如圖3-5。在內(nèi)部時鐘電路中，由兩塊被稱作晶振的外部石英晶體組成，與單片機的XTAL1（18）、XTAL2（19）相連，從而構(gòu)成了一種自激式振蕩器，讓單片機有了時鐘脈沖輸出。在這個例子中，為了頻率穩(wěn)定和快速振動，使用的電容是C1、C2，電容值在5至30pF之間，一般為30pF。晶體振動的頻率在CYS1.2-12兆赫之間，可自由調(diào)節(jié)，一般在12兆赫和6兆赫之間。圖3-5內(nèi)部時鐘電路復(fù)位電路把單片機它的RST引腳設(shè)置為高電平，并且讓它維持兩個循環(huán)周期再復(fù)位，如果它還在高電平位置上，那就進(jìn)入循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。本人這個電路用的就只是最簡單的上電式自復(fù)位電路，它通過外置回路中的電容就可以進(jìn)行充放電，從而就實現(xiàn)了上電自復(fù)位。VCC上升的時間小于一毫秒的時候，系統(tǒng)才能自動恢復(fù)到原來的狀態(tài)。手動復(fù)位時，除了打開復(fù)位外，還需要對按鍵進(jìn)行按壓。本設(shè)計主要是對按鍵進(jìn)行的手動復(fù)位。這個復(fù)位也分為電平和脈沖兩種復(fù)位方式。圖3-6復(fù)位電路STC89C51中斷技術(shù)概述在實時監(jiān)控系統(tǒng)中，單片機需要對它接收到的中斷請求進(jìn)行十分快速的響應(yīng)，這就需要用到片內(nèi)中斷技術(shù)了。如果一個中斷請求發(fā)送過來了，并且單片機接收到了，這個請求也被允許，那么單片機就得馬上停止當(dāng)前在運行的程序，并轉(zhuǎn)換為一個中斷服務(wù)來處理該中斷要求。當(dāng)完成了一個中斷服務(wù)請求之后，一個中斷服務(wù)管理器應(yīng)該回到原來的被中斷的那個點。這個大概的過程如圖3-7。圖3-7中斷響應(yīng)和處理過程要是沒有中斷程序的話，那么CPU的大多數(shù)時間都會被浪費掉，它會一直檢測這些發(fā)送過來的請求，不能中斷，就只能按照先來后到的順序一個個運行了，就會大大降低運行的速度，這個問題就叫“忙等待”問題，但如果采用中斷技術(shù)的話，就會按照請求的優(yōu)先級來運行，這樣就會很好的提高運行速度。光電開關(guān)光電開關(guān)是以光強度的改變?yōu)殡娦盘杹砜刂频?。它一般有發(fā)射，接收和檢測，在接收機之后是對均方根信號進(jìn)行濾波和利用的檢測電路。另外，作為光開關(guān)的構(gòu)成元素，還包括發(fā)光層和光導(dǎo)纖維。三角反射器是一種新型的發(fā)射器件，它是一種剛性結(jié)構(gòu)。它是一種很小的三角形圓錐反光材料，實際上，這種反光材料能準(zhǔn)確地把光線從反光板上反射回來。發(fā)射角度可以從光學(xué)軸的0-25個角度改變，因此，射出的光線接近于單一的光線，然后被反射回來。類別與運作方式：(1)光電槽式開關(guān)光傳送器與受光器分別位于槽體的兩端，且均為溝槽式光電開關(guān)。發(fā)射機應(yīng)該發(fā)出紅外或者是可見光，接收機應(yīng)該能夠接收到不受阻擋的光。然而，如果被縫隙中的對象擋住了光線，則需要使用光電開關(guān)。開關(guān)的輸出來將會關(guān)閉或者打開負(fù)載電流，這樣就可以實現(xiàn)控制。受總體設(shè)計所限，其檢測范圍一般僅為數(shù)厘米。(2)防反射光電開關(guān)若將發(fā)光器與受光器分離，可增大探測距離。將發(fā)光器與受光器組合而成的一種光開關(guān)，被稱作“抗反射式”光開關(guān)。它的檢測距離可以達(dá)到數(shù)米到數(shù)十米。所述發(fā)光器及所述光接收機分別采用兩面路徑探測對象，所述遮擋光路探測對象，所述光接收機根據(jù)所述開關(guān)輸出控制信號進(jìn)行工作。(3)反射器光電開關(guān)采用反射原理實現(xiàn)光電控制的光學(xué)收發(fā)一體化，在其前端設(shè)有反射器-反射器的光電轉(zhuǎn)換裝置。通常，由一個光源發(fā)射出來的光線被反射到一個反射鏡上，然后由接收機接收；若因接收物而造成光路阻塞，使接收器不能接受光線，那么就啟動光電開關(guān)，并由開關(guān)輸出發(fā)送一個控制信號。(4)漫反射光電開關(guān)其探測頭也配有熒光裝置和光接收器，但正面沒有反射器。在正常情況下，光接收器的發(fā)光體發(fā)出的光無法被探測到。當(dāng)檢測到物體穿過光遮擋器并將部分光線反射回來時，光接收器就會接收到光信號，這就是開關(guān)的輸出。液晶顯示LCD1602為一次可顯示16x02的32個字符的工業(yè)用液晶顯示器。在我們的生活中，LCD已經(jīng)是司空見慣的事情了。液晶顯示模組作為計算器、萬用表、電子鐘及眾多消費電子產(chǎn)品中的應(yīng)用元件，以數(shù)字、特殊符號及圖表為主。在單片機的人機通訊界面中，通常采用光管、發(fā)光二極管、LCD等輸出模式。目前使用最多的是光管及數(shù)碼發(fā)光二極管，因為它們的軟硬件相對來講都比較簡單。它有很多優(yōu)點，比如CRT顯示器它的亮度就不固定，不能維持一個亮度，需要經(jīng)常更新，但是LCD就可以在接收到信號后，一直維持一個亮度范圍。這樣，液晶顯示屏就有了高品質(zhì)的圖象，不會出現(xiàn)跳動。并且，它的顯示都是數(shù)字，這樣對于程序的編寫和硬件的操作都會比較簡單，就很方便可靠。此外，它的重量也很輕，功耗對于其他的顯示器來說，也是更低的。液晶1602模組內(nèi)的文字記憶體含有160種不同的圖案文字，這些多種多樣的圖案文字構(gòu)成了多種編碼，每種編碼也代表了不同意思，而且都是固定唯一的，并且很方便在屏幕上顯示，便于觀察。其讀取，寫入，顯示和光標(biāo)定操作均由一個“1”代表“高電平”，“0”代表““低”。但是要指出，LCD模組的顯示速度較慢，所以在執(zhí)行指令前，必須先確認(rèn)模塊的狀態(tài)是不是空閑的，如果不是空閑的，那么就說明這個指令是無效的。如果想要顯示一個字符，那么必須先輸入你想要被顯示的一個地址，也就是說，你要讓你的模塊知道你想要在什么地方顯示這個字符。圖3-8液晶顯示電路圖基本組成晶振電路晶振，晶振在單片機系統(tǒng)中占有很大的地位，它負(fù)責(zé)把單片機的內(nèi)部的所有電路綜合到一起，生成需要的可以有效控制單片機的時鐘頻率。因此，晶振起著至關(guān)重要的作用，整個系統(tǒng)都需要它來負(fù)責(zé)生成一個最基本的時鐘信號來工作。在一些通訊系統(tǒng)中，基本頻率與RF頻率是由不同的晶體組成，并由電子頻率控制以維持其同步。原理圖如圖3-9所示。圖STYLEREF1\s39晶振原理圖復(fù)位電路如果一個程序想要被順利運行，那么就需要初始化，同樣的硬件電路也是需要的，而復(fù)位電路就完成了這個工作，讓單片機可以順利的在我們想要的狀態(tài)下工作。如果RST保持高電平，則微控制器處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，并非法執(zhí)行程序。因此，復(fù)位后必須能退出復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)這一要求，這里采用了電平按鈕復(fù)位法。啟動之后，RST將因為電容充電而一直維持高電平.當(dāng)微控制器按下重置鍵時，RST仍將維持高電平，以實現(xiàn)開、重置操作。一般選用10-30微弗和10千歐姆的電容器。電路如圖3-6所示。繼電器電路有一種電磁效應(yīng)，它是當(dāng)單片機探測到一個輸入信號后，它就會輸出一個高電平，然后繼電器的線圈也會受到一個電壓信號，并且在這個線圈中是有一定的電流在流動的，然后在電磁力的作用下，常開觸電就會被連接起來。閉合線圈后，電樞受到彈力的作用，電樞恢復(fù)原位，從而將動觸頭與原始靜觸頭（常閉觸點）分離。這樣的吸力會被釋放，因此可以驅(qū)動斷路。電路如圖3-10所示。圖3-10繼電器電路光電傳感器電路在用手觸摸暖手器的時候，光電開關(guān)會探測到，發(fā)出的紅外線脈沖會被反射回去，由紅外線接收器接受，并將其轉(zhuǎn)化為電訊號，再由運放電路將訊號放大，再送至微處理器，完成對人體訊號的取樣。電路如圖3-11所示。圖3-11光電開關(guān)電路圖軟件系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)環(huán)境Keil是一個不可或缺的工具，它為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供了全面而高效的支持。它作為一個集成開發(fā)環(huán)境（IDE），集成了代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器、仿真器等多種工具，為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供了一站式的解決方案。首先，Keil的編譯器具有高效且高度優(yōu)化的特點，能夠生成針對特定嵌入式系統(tǒng)的緊湊且高效的代碼。它支持多種編程語言，包括C、C++和ASM，使得開發(fā)人員能夠根據(jù)項目的需求選擇最合適的語言。這意味著開發(fā)人員可以利用這些語言的優(yōu)勢，提高代碼的可讀性、可維護(hù)性和性能。除編譯器外，Keil還提供強大的調(diào)試和模擬功能。這使得開發(fā)人員可以在沒有真實硬件的情況下進(jìn)行開發(fā)和測試，加快了開發(fā)速度。通過源碼級調(diào)試，開發(fā)人員可以逐行跟蹤代碼的執(zhí)行過程，查找和修復(fù)潛在的錯誤。同時，硬件仿真功能使得開發(fā)人員能夠模擬硬件的行為，進(jìn)一步加快開發(fā)速度。此外，Keil也支持像KeilRTX這樣的實時操作系統(tǒng)。它使開發(fā)者能夠開發(fā)多任務(wù)，多執(zhí)行緒的嵌入式軟體。利用RTOS，開發(fā)者可以方便地對任務(wù)及資源進(jìn)行管理，從而改善了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。這對于開發(fā)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)來說是非常重要的。不僅如此，Keil還支持多種第三方庫和插件，如CMSIS、MDK-ARM等。這些庫和插件能夠幫助開發(fā)人員簡化開發(fā)過程，提高開發(fā)效率和程序質(zhì)量。綜上所述，Keil作為一個功能強大且易于使用的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，為開發(fā)人員提供了全面的工具和功能支持。從編程到調(diào)試，從單任務(wù)到多任務(wù)，從小型項目到大型項目，Keil都能滿足開發(fā)人員的需求，幫助他們高效地進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。下面就是本人用Keil創(chuàng)建的工程文件，如圖4-1。圖4-1工程文件軟件主程序的架構(gòu)在整個體系結(jié)構(gòu)上，在此基礎(chǔ)上，介紹了一種以MCU為核心的硬件設(shè)計方案。本軟件的主要功能有：方波初始化，紅外測頻初始化，以及根據(jù)標(biāo)記位的位置，完成了顯示倒計時，設(shè)定時間，以及鍵的操作。圖4-2顯示了主要程序的流程圖。圖STYLEREF1\s42主程序流程圖液晶顯示模塊液晶顯示模塊通過單片機的I/O口與LCD屏幕連接，在代碼4-3程序開始時，需要對液晶顯示模塊進(jìn)行初始化，包括設(shè)置顯示模式、字體大小、背景顏色等。這需要通過向液晶顯示模塊發(fā)送一系列控制指令來完成。代碼4-4初始化顯示代碼voidInit_LCD1602(){ LCD1602_EN=0; LCD1602_RW=0; //設(shè)置為寫狀態(tài) LCD1602_write_com(0x38); //顯示方式設(shè)置 LCD1602_write_com(0x0c); //顯示開關(guān)、是否有游標(biāo)、閃爍設(shè)定 LCD1602_write_com(0x06); //寫一個字符后指針加一 LCD1602_write_com(0x01); //清屏指令}接下來對LCD1602進(jìn)行寫指令，如代碼4-5，以及寫數(shù)據(jù)，見代碼4-6所示。代碼4-5寫指令voidLCD1602_write_com(unsignedcharcom){ LCD1602_RS=0; LCD1602_delay_ms(1); LCD1602_EN=1; LCD1602_PORT=com; LCD1602_delay_ms(1); LCD1602_EN=0;}代碼4-6寫數(shù)據(jù)voidLCD1602_write_data(unsignedchardat){ LCD1602_RS=1; LCD1602_delay_ms(1); LCD1602_PORT=dat; LCD1602_EN=1; LCD1602_delay_ms(1); LCD1602_EN=0;}按鍵程序設(shè)計這次設(shè)置了四個按鍵，分別是設(shè)置鍵、加鍵、減鍵和冷熱風(fēng)切換按鍵，當(dāng)按下設(shè)置鍵后，可以對LCD顯示屏上的數(shù)字進(jìn)行更改設(shè)置，通過加減鍵來進(jìn)行增加或減小操作，通過冷熱切換鍵還隨時切換出風(fēng)，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的效果，如下圖4-5為按鍵程序設(shè)計流程圖，部分代碼見代碼4-6所示。圖STYLEREF1\s45按鍵程序設(shè)計流程圖代碼4-6按鍵部分控制代碼//按鍵掃描函數(shù)voidkeyscan(){ if(key1==0)//設(shè)置鍵按下 { delay(5);//延時 if(key1==0) { delay(20); while(!key1); keynum++; if(keynum==9) keynum=1;//返回...if(keynum!=0)//當(dāng)設(shè)置鍵按下時才能操作 { if(key2==0)//加鍵 { delay(5); if(key2==0) { delay(20); while(!key2);//按鍵松開系統(tǒng)調(diào)試單片機的應(yīng)用程序可以劃分為三個步驟：(1)硬件設(shè)計和調(diào)試.如布線等.(2)軟件的編寫與調(diào)試。這其中涉及到了項目的概念設(shè)計、編寫程序、運行，糾錯再改正等等。(3)軟硬聯(lián)調(diào)。程序能不能正常下載到單片機中，效果能不能實現(xiàn)等等。調(diào)試硬件的時候，首先檢查各個線路，對照原理圖或者PCB布線圖，看是否都連接正確，再用萬用表檢查有沒有哪里出現(xiàn)短接了，及時調(diào)整更改，本人在檢查的時候就發(fā)現(xiàn)了有元件的正負(fù)極接反了，又用電烙鐵取下重新焊接，完成之后又接通電源，看各個元件是否能夠正常工作，然后發(fā)現(xiàn)有的燈不亮了，按鍵沒有反應(yīng)了，檢查了半天線路問題，都沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，最后發(fā)現(xiàn)原來是有的焊點虛焊漏焊了，重新焊好連接好后，重新燒錄程序，但是效果不是很理想，又去檢查了VCC和接地都是否正確，又加了個上拉電阻，讓效果更穩(wěn)定，最終基本實現(xiàn)了自己預(yù)想的效果，單片機也可以正常工作了。這次的項目程序編寫用的keil5，相對來說還是方便很多的，改錯的時候也有提示，在軟件調(diào)試的時候，一定要檢查頭文件是不是正確的，創(chuàng)建工程文件的時候其他文件的編寫是不是也定義了相關(guān)聯(lián)的文件，和單片機的引腳地址對不對應(yīng)，這些都是會報錯的點。其次，檢查初始化程序，看是不是滿足設(shè)計要求，給下面的程序運行打好基礎(chǔ)；然后，根據(jù)本軟件的具體實現(xiàn)步驟，對它進(jìn)行逐個測試，并對它的嵌套性進(jìn)行測試。在調(diào)試過程中由于沒有對lcd程序中h1宏定義導(dǎo)致報錯，加了一個define宏定義就可以了。并且，在編寫程序時要注意各程序之間的交互問題，要讓頭文件包含函數(shù)聲明和類型定義，源文件實現(xiàn)頭文件中已經(jīng)聲明的函數(shù)，才可以進(jìn)一步利用他們來創(chuàng)建額外的函數(shù)定義。最終整體的調(diào)試，主要檢查的是按鍵管不管用，配線是不是正確的。通過檢查來改善各個模塊和功能，使整個系統(tǒng)能夠滿足預(yù)定的目標(biāo)。結(jié)論本文詳細(xì)闡述了基于單片機的智能暖手器的設(shè)計與制作過程。從選題背景、總體設(shè)計、硬件與軟件實現(xiàn)，到最終的調(diào)試與測試，每一步都凝聚了本人的汗水與智慧。在選題背景中，本人認(rèn)識到傳統(tǒng)的暖手器在溫度控制、節(jié)能環(huán)保和便攜性等方面存在不足，因此提出了基于單片機的智能暖手器的設(shè)計方案。這一方案旨在解決傳統(tǒng)暖手器的痛點，為用戶提供更加舒適、安全、節(jié)能的使用體驗。在總體設(shè)計部分，本人明確了系統(tǒng)的架構(gòu)和功能模塊劃分，為后續(xù)的硬件和軟件設(shè)計提供了清晰的指導(dǎo)。在對多種技術(shù)方案進(jìn)行對比分析之后，本人選出了最符合該課題的MCU型號以及其它的硬件部件，以保證該系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，同時，本人還搜集了許多有關(guān)紅外傳感器和單片機的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了對比和分析，最終制定出了這個設(shè)計方案。通過一學(xué)期的刻苦學(xué)習(xí)，使我在畢業(yè)設(shè)計階段達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。本文所研制的一款以單片機為核心的智能取暖器，其硬件部分主要是對LCD電路及單片機的控制電路進(jìn)行了設(shè)計與制造，再通過外部負(fù)載來完成對空調(diào)的冷風(fēng)與熱風(fēng)的控制。從而完成了一種以單片機為核心的智能取暖器的設(shè)計和制造。在整個設(shè)計與制作過程中，本人遇到了一些技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，但通過不斷嘗試和創(chuàng)新，成功地克服了這些困難，并實現(xiàn)了智能暖手器的設(shè)計與制作。這次研究不僅提高了本人的項目實踐能力和創(chuàng)新精神，也為本人今后從事相關(guān)領(lǐng)域的研究工作提供了寶貴的經(jīng)驗和參考。本設(shè)計所制作的基于單片機控制的暖手器能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別人手的靠近與離開，在人手靠近暖手器可工作范圍內(nèi)，暖手器工作，為了便于測試效果，暫定工作時間為15秒。利用LCD顯示出溫控器的當(dāng)前時刻，并在此工作的倒計時。根據(jù)需要，可根據(jù)需要，通過按鈕來選擇冷風(fēng)機還是熱風(fēng)機。通過本次畢業(yè)設(shè)計，本人不但學(xué)到了很多新的東西，而且鞏固了原來學(xué)過的知識，把所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行了綜合，把軟硬件的知識結(jié)合起來，掌握了軟硬聯(lián)調(diào)的方法。同時也了解了如何在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的一些問題，并對電路的可行性進(jìn)行了論證，為今后的研究與工作打下了堅實的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)馮志彬,雷艷敏.基于單片機的暖手寶的設(shè)計與實現(xiàn)[J].長春大學(xué)學(xué)報,2016,26(12):25-28.張卓鈞,戴圣偉,曾維陽等.基于單片機的智能溫變暖手寶的設(shè)計[J].軟件,2020,41(10):19-21+30.王大雷,何康.基于STC89C51單片機的智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].陰山學(xué)刊(自然科學(xué)版),2018