智能紅外干手器設(shè)計(jì)目錄摘要 [1]。單片機(jī)引腳圖如圖2.1所示：圖2.1單片機(jī)引腳圖（2）晶振電路晶振是每個(gè)單片機(jī)里必不可缺的一部分，全名為晶體震蕩器，晶振在單片機(jī)系統(tǒng)里的作用非常大，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。晶振可以說(shuō)是單片機(jī)的時(shí)鐘，有著固定穩(wěn)固的頻率，沒(méi)有它的話，單片機(jī)的程序運(yùn)行不了。電路圖如圖2.6所示。圖2.6晶振原理圖（3）復(fù)位電路CPU的復(fù)位可靠性決定著產(chǎn)品系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用復(fù)位電路把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。要在給電路通電時(shí)馬上進(jìn)行復(fù)位操作；在必要時(shí)可以由手動(dòng)操作；根據(jù)程序或者電路運(yùn)行的需要自動(dòng)地進(jìn)行。根據(jù)這個(gè)要求，這里采用的是電平按鈕復(fù)位方式。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇電容值10～30μF，電阻值10kΩ。2.1．2紅外傳感器模塊電路設(shè)計(jì)由于每個(gè)人使用干手器的習(xí)慣不同，有的人手放的比較近，有的人放的比較遠(yuǎn)，所以選用的傳感器必須要求靈敏度高，可檢測(cè)的距離為50厘米到80厘米。所以本設(shè)計(jì)選擇E18-D80NK-N這一型號(hào)的紅外傳感器，它可以自由調(diào)節(jié)檢測(cè)距離的大小，而且這款傳感器最遠(yuǎn)可以檢測(cè)80厘米。它體積小，探測(cè)距離遠(yuǎn)而且可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，成本低廉，符合本設(shè)計(jì)的要求。實(shí)物圖如下圖2.2所示。圖2.2E18-D80NK-N實(shí)物圖2.1．3液晶顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。由于本設(shè)計(jì)為單片機(jī)控制，所以要求顯示器和單片機(jī)系統(tǒng)的接口簡(jiǎn)單可靠，操作方便。最好重量較輕，為節(jié)能減排，選取的顯示器耗電量相對(duì)來(lái)說(shuō)要低，本設(shè)計(jì)需要顯示日期，倒計(jì)時(shí)，需要顯示32位字符的顯示器。所以本設(shè)計(jì)選擇LCD1602A液晶顯示器，LCD1602能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符，工作電壓為5V。STC89C52可以直接和lcd1602液晶顯示模塊連接，電路連接簡(jiǎn)單，重量較輕，而且它的耗電量對(duì)比其他的顯示器來(lái)說(shuō)要低得多。阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母、符號(hào)這些數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存在LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，顯示時(shí)模塊把地址中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母。1602內(nèi)部顯示地址如圖2.3所示。圖2.31602內(nèi)部顯示地址2.1．55V繼電器控制電路設(shè)計(jì)繼電器是一種電子控制器件，在電路中起到保護(hù)電路，控制電路的作用。電磁式繼電器的主要部分有鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈兩端上有一定的電壓時(shí)，會(huì)有一定的電流流過(guò)線圈，根據(jù)電磁效應(yīng)，產(chǎn)生的電磁力大于彈簧的拉力時(shí)，銜鐵就會(huì)吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后，線圈中的電流消失，根據(jù)電磁效應(yīng)，電磁的吸力小于彈簧的拉力，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)釋放。這樣吸合、釋放，就像電路中的開(kāi)關(guān)一樣。繼電器中的的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)的定義為：常開(kāi)觸點(diǎn)為繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)；常閉觸點(diǎn)為處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到信號(hào)輸入時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)高電平使得繼電器中的線圈兩端得到一個(gè)電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，產(chǎn)生的電磁力大于彈簧的拉力時(shí)，銜鐵就會(huì)吸向鐵芯。當(dāng)線圈斷電后，當(dāng)線圈斷電后，線圈中的電流消失，根據(jù)電磁效應(yīng)，電磁的吸力小于彈簧的拉力，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置。就相當(dāng)于電路中的開(kāi)關(guān)。電路如圖2.4所示。VCC接地15VCC接地15圖2.4繼電器電路圖2.1.8總電路圖通過(guò)摁鍵來(lái)顯示當(dāng)前是熱風(fēng)模式還是冷風(fēng)模式，當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)后，單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)給液晶顯示屏，輸出一個(gè)高電平給繼電器，通過(guò)液晶顯示屏來(lái)顯示計(jì)時(shí)時(shí)間，風(fēng)扇是否工作由繼電器的閉合進(jìn)行控制?？傠娐穲D如圖2.5所示圖2.5總電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言選擇本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制，選擇使用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行程序的編寫。3.2單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)環(huán)境本設(shè)計(jì)中單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境是KeiluVision4，KeiluVision4開(kāi)發(fā)軟件是目前51系列單片機(jī)系統(tǒng)的主流程序開(kāi)發(fā)軟件，KeiluVision4是STC公司推出最新一代關(guān)于51系列單片機(jī)處理器的編譯、連接和調(diào)試集成環(huán)境?？梢越档烷_(kāi)發(fā)周期，從而減少很多成本。3.3KeiluVision4軟件開(kāi)發(fā)流程通過(guò)點(diǎn)擊KeiluVision4界面中菜單中“Project”，選擇“NewuVisionProject”，為新建的工程命名后點(diǎn)擊保存來(lái)建立工程，第二步進(jìn)行單片機(jī)型號(hào)的選擇，本次設(shè)計(jì)選擇“STC89C52”，這樣就完成了“Project”的建立；當(dāng)工程建立完畢后，點(diǎn)擊“SourceGroup”，可以往里面添加.c文件，點(diǎn)擊Add就可以編輯了該文件了，也可以把常用的.c文件拷貝到建立的“Project”目錄下面，最后一個(gè)完成的工程軟件就建立完畢了。3.4PL2303串口程序燒寫模塊介紹本設(shè)計(jì)通過(guò)PL2303串口燒寫模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)程序的燒寫。PL2303串口燒寫模塊使用USB接口，由于本設(shè)計(jì)編程工作在筆記本電腦上完成，所以在燒錄程序時(shí)十分的方便。PL2303串口程序燒寫模塊性價(jià)比也特別高，方便使用，十分符合本設(shè)計(jì)要求。PL2303串口燒寫模塊特點(diǎn)：支持USB1.1或USB2.0通信；全面支持WIN98、WINME、WIN2000、WINXP、VISTA、WIN7等操作系統(tǒng)；供電端為USB接口；在對(duì)芯片編程時(shí)可以使用目標(biāo)系統(tǒng)本身電源，也可以使用編程器從USB口取電供給目標(biāo)板，但應(yīng)保證目標(biāo)板電流不大于500mA，以免不能正常編程；可以燒錄的單片機(jī)型號(hào)范圍廣；編程器提供3.3V與5V的電壓輸出接口；速度比并口編程更快更穩(wěn)定，更方便筆記本電腦用戶使用；采用進(jìn)口原裝芯片，能進(jìn)行高速穩(wěn)定編程；模塊如圖3.1所示。圖3.1PL2303串口燒寫模塊PL2303串口燒寫模塊引腳說(shuō)明+5V5V輸出，如果電路板有外接5V供電，則此引腳可不接。GND接GND。RXD接STC89C52的RXD引腳。TXD接STC89C52的RXD引腳。3V33.3V輸出。3.5程序流程圖本次設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)由一個(gè)主程序和一個(gè)中斷程序組成，其中主函數(shù)包括六個(gè)子函數(shù)。程序的主函數(shù)中包含方波初始化和紅外頻率檢測(cè)初始化程序，并根據(jù)標(biāo)志位Flag的狀態(tài)來(lái)執(zhí)行顯示倒計(jì)時(shí)、設(shè)置時(shí)間和按鍵的操作。系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如圖3.2所示。圖3.2系統(tǒng)運(yùn)行流程圖4系統(tǒng)焊接與調(diào)試4.1電路焊接手工焊接主要是由如下四步組成的：第一步開(kāi)始焊接：仔細(xì)清理需要焊接的地方，接下來(lái)讓電烙鐵頭碰到需要焊接的元器件腳下，放上焊錫絲。此處需要注意的是，進(jìn)行焊接相近原件時(shí)一定要注意，要不然很容易把兩個(gè)元器件焊接在一起。第二步給焊接升溫：當(dāng)把需要焊接的地方清理干凈時(shí)，接下來(lái)就是焊接的具體步驟了，仔細(xì)的將燒熱的焊錫絲融化在電子元件的管腳下，加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，2秒左右即可，還需要注意電烙鐵的溫度，溫度過(guò)高容易燒壞電路板，電烙鐵的溫度控制在400度即可，但是也是需要根據(jù)器件種類作出具體區(qū)別的。在焊接過(guò)程中，當(dāng)需要把焊接好的元器件卸下來(lái)，則也需要給焊接處進(jìn)行加熱的，主要操作是首先在焊接處補(bǔ)好焊錫絲，使焊點(diǎn)是圓潤(rùn)的，然后用電洛鐵在焊接處進(jìn)行加熱，在加熱的過(guò)程中就可以直接把元器件卸下來(lái)了，此時(shí)一定要主要時(shí)間，要不然也會(huì)損壞焊盤的。第三部清理焊接面：當(dāng)在完成電子元器件的焊接時(shí)，有的時(shí)候會(huì)觀察到并沒(méi)有焊接上，或者是兩種元器件焊接在一起了的情況，這時(shí)候需要進(jìn)行修改，造成以上兩種情況的主要是兩種原因，第一種是焊錫不夠，焊接點(diǎn)不圓潤(rùn)，這時(shí)需要給焊接處補(bǔ)焊錫，此時(shí)需要注意的是焊錫量不能補(bǔ)多，要不然容易連接到其它期間的引腳的。第二種是焊錫過(guò)多，這時(shí)候可以用電洛鐵放在焊接處輕輕的移動(dòng)，盡可能的把多余的焊錫帶走，要是不行的話，建議使用吸錫器將多余的焊錫吸走。第四部檢查焊點(diǎn)：當(dāng)上面三個(gè)步驟都完成后，需要整體檢查一遍電子元件的位置是否正確，與電路板焊接是否牢固，焊接點(diǎn)是不是圓滿、亮度好、緊固，有沒(méi)有與其它管腳相連在一起了。4.2系統(tǒng)程序調(diào)試軟件調(diào)試步驟如下：(1)在Keil4軟件中先創(chuàng)建一個(gè)工程：?jiǎn)螕舨藛螜谥械摹肮こ獭?，輸入并保存新建工程名“基于單片機(jī)的紅外智能干手器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”。（2）新建用戶源文件：在新建的空白文本中編寫程序源代碼，編碼完成保存文件并文件拓展名“基于單片機(jī)的煤氣報(bào)警器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).c”，新文件創(chuàng)建完成。（3）程序編譯和調(diào)試：?jiǎn)螕艟幾g按鈕，系統(tǒng)會(huì)對(duì)代碼進(jìn)行編譯，會(huì)把編譯結(jié)果放到輸出窗口中，如果有erro信息，則表示編譯未通過(guò)，需要按照提示信息修改沒(méi)有編譯成功的代碼，直到成功為止。（4）若程序編譯成功，則通過(guò)PL2303串口燒寫模塊燒寫程序，開(kāi)始驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否滿足要求，若功能有問(wèn)題，需要繼續(xù)調(diào)試程序，反復(fù)進(jìn)行，直到所有功能都滿足為止。4.3硬件測(cè)試最后一步就是硬件整體測(cè)試了，主要運(yùn)用萬(wàn)用表、直流電源或示波器對(duì)焊接好的板子進(jìn)行整體調(diào)試，主要檢查每一個(gè)器件是不是都正常工作了，主要分為兩個(gè)環(huán)節(jié)動(dòng)態(tài)調(diào)試和靜態(tài)調(diào)試。靜態(tài)調(diào)試，其中靜態(tài)調(diào)試主要分為以下四種：（1）肉眼觀察。主要觀看焊接點(diǎn)是否飽滿，以及相連器件之間是否相連或者器件管腳沒(méi)有焊接好，出現(xiàn)短路現(xiàn)象。（2）使用萬(wàn)用表調(diào)試。首先查看電源是否短路，然后測(cè)量管腳是否連接正確，有沒(méi)有接線錯(cuò)誤。（3）上電檢查。肉眼觀察沒(méi)有問(wèn)題，線路都沒(méi)有任何問(wèn)題的話，接下來(lái)就可以上電了，上電之后觀察各元器件是否正常工作，各個(gè)元件是否可以實(shí)現(xiàn)要求的功能。（4）綜合檢查測(cè)試。這種測(cè)試方法只適合單片機(jī)開(kāi)發(fā)板開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)才能使用這種方法，本文不適宜用這種方法測(cè)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試：在靜態(tài)調(diào)試驗(yàn)證各功能可以實(shí)現(xiàn)之后，進(jìn)一步檢查，多次檢查在實(shí)際應(yīng)用中每個(gè)器件是否按照設(shè)計(jì)要求工作，能否實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的功能，防止器件內(nèi)部損壞，影響系統(tǒng)性能。結(jié)論本設(shè)計(jì)將通過(guò)以單片機(jī)為核心，利用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)人體手部信號(hào)，風(fēng)扇吹風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)干手器的基本功能。冷熱風(fēng)通過(guò)按鍵切換，并有指示燈指示，分別滿足不同溫度天氣的使用，當(dāng)使用者把手放在紅外傳感器下并且紅外傳感器檢測(cè)到人體手部信號(hào)后，并且在液晶顯示器上顯示吹風(fēng)的15秒倒計(jì)時(shí)，可以有效地節(jié)能減排，通過(guò)控制繼電器閉合來(lái)控制電吹風(fēng)的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)干手器的設(shè)計(jì)。這個(gè)課題意義，為了設(shè)計(jì)符合市場(chǎng)需要的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品對(duì)提高人民的生活質(zhì)量，使人們洗手之后能夠有效地防止細(xì)菌的再次擴(kuò)散。本次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)控制，用紅外傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)手部信號(hào)的檢測(cè)。當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到手部信號(hào)后。發(fā)送給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)，通過(guò)液晶顯示屏來(lái)顯示風(fēng)扇工作的剩余時(shí)間，通過(guò)繼電器的閉合來(lái)控制風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)干手器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的自動(dòng)干手器能完成以下功能：（1）可以自動(dòng)識(shí)別人手的靠近與離開(kāi)，當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到人手時(shí)，干手器工作，定時(shí)時(shí)間15秒。（2）冷熱風(fēng)通過(guò)按鍵切換，并有指示燈指示，分別滿足不同溫度天氣的使用。（3）用液晶顯示當(dāng)前的時(shí)間，日期和此次吹風(fēng)機(jī)工作倒計(jì)時(shí)時(shí)間。結(jié)果表明我不但學(xué)到了很多新的知識(shí)，而且鞏固了原來(lái)學(xué)過(guò)的知識(shí)，把所學(xué)的東西貫通起來(lái)，能夠把硬件的知識(shí)和軟件的知識(shí)很好的結(jié)合在一起，學(xué)會(huì)如何使軟件與硬件配合工作。還學(xué)會(huì)了在調(diào)試過(guò)程中遇到問(wèn)題的解決方法，驗(yàn)證電路的可行性，對(duì)自己以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的好處，而且了解到了干手器發(fā)展前景趨于良好的形式，它取代傳統(tǒng)的毛巾、紙巾，對(duì)手進(jìn)行干燥的方式。具有節(jié)能、環(huán)保、人性化的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于賓館酒店、機(jī)場(chǎng)車站、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所的洗手間，希望以本次設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，未來(lái)設(shè)計(jì)出殺菌功能更加完善的干手器，為提高人們的衛(wèi)生水平做出貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)田鵬,李澤滔.基于單片機(jī)的紅外避障系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2015,06：46-48何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:航天航空大學(xué)出版社：2-5,46-50.趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004：590-591李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社：2001,56-64何希才.新型實(shí)用電子電路400例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000年：60-65熊媛.傳感器技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展展望[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2016,10(8):12-15馬建國(guó).電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，2004.1：35-47PeterVanDerLinden著,徐波譯.C專家編程[M].北京:人民郵電出版社,2003：67-71[9]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005.7：145-154[10]王建校.51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,2002：25-27[11]WolfW,孫玉芳等譯.嵌入式計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002：231-234[12]楊振江,蔡德芳.新型集成電路使用指南與典型應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社1998.10：122-125[13]盧本,王君.材料成形過(guò)程的測(cè)量與控制[M].上海:機(jī)械工業(yè)出版社,2005：287-298[14]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京清華大學(xué)出版社,2002：344-359[15]鄭人杰.計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1992：65-78

致謝四年的艱苦跋涉，四個(gè)月的精心準(zhǔn)備，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于到了劃句號(hào)的時(shí)候，心頭如釋重負(fù)，在本論文即將完成之際，謹(jǐn)此向我的指導(dǎo)老師致以衷心的感謝和崇高的敬意！整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程都是在孟老師的悉心指導(dǎo)下完