畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于紅外收發(fā)信號(hào)的自動(dòng)洗手器系統(tǒng)

1、摘 要本文設(shè)計(jì)的紅外自動(dòng)洗手器是一個(gè)多功能的紅外自動(dòng)洗手器，區(qū)別于市面上的普通的自動(dòng)洗手器，它不僅實(shí)現(xiàn)了能夠在紅外感應(yīng)的范圍內(nèi)，自動(dòng)出水，而且能夠通過(guò)按鍵設(shè)定紅外感應(yīng)的距離，沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的紅外感應(yīng)距離，洗手不工作，不會(huì)出水，并且通過(guò)lcd液晶顯示測(cè)出物體或手到紅外接收、發(fā)送頭的距離和按鍵所設(shè)定的紅外感應(yīng)距離。不僅達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且也拓展了一些功能。本文所設(shè)計(jì)的紅外自動(dòng)洗手器主要是由紅外線傳感器電路，放大電路，單片機(jī)，繼電器，水泵及電源電路，lcd液晶顯示和功能按鍵組成。電路采用紅外線接收與發(fā)射電路，根據(jù)yc-5000紅外反射傳感器原理所制作；單片機(jī)控制紅外感應(yīng)的距離，通過(guò)按鍵輸入讀取單片機(jī)內(nèi)部

2、的c語(yǔ)言程序能夠?qū)Ω袘?yīng)距離進(jìn)行設(shè)定；通過(guò)繼電器控制電路的開(kāi)關(guān)，lcd顯示紅外感應(yīng)的距離和所需要設(shè)定感應(yīng)的距離，功能按鍵控制紅外感應(yīng)的距離。該系統(tǒng)反應(yīng)速度較快，功耗小，靈敏度較好。本設(shè)計(jì)滿足了人們對(duì)物質(zhì)的需求，方便了人們的生活，又提高了產(chǎn)品的科學(xué)性。以適應(yīng)當(dāng)今品種多批量小的電子市場(chǎng)的需求，大大提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。關(guān)鍵詞：紅外傳感器；自動(dòng)洗手器；水泵；單片機(jī)48abstractthis design of infrared automatic washing device is a multifunctional infrared automatic washing device, diffe

3、rent from ordinary market automatic washing device, it can be achieved not only within the framework of infrared sensors, automatic water, and can be set through the keypad ir sensing distance, not to set the distance of infrared sensors, hand-washing does not work, no water, and measured through th

4、e lcd liquid crystal display objects or hands to infrared receiver, sending heads and key set from the infrared sensing distance. not only meet the design requirements, but also expanded features. this infrared automatic wash designed mainly by the infrared sensor device circuit, amplifier circuit,

5、mcu, relays, pumps and power supply circuits, lcd liquid crystal display and function key component. circuit with infrared receiver and transmitter circuit, according to yc-5000 produced by infrared reflectance sensor principle; mcu infrared sensing distance, through the key input, mcu c-language pr

6、ogram within the sensing distance can be set; through the relay control circuit switches, lcd display infrared sensing distance and the need to set the distance sensor, infrared sensor function keys control the distance. the system response speed, low power consumption, better sensitivity. designed

7、to meet the needs of people for material to facilitate peoples lives, but also improves the scientific products. to adapt to todays variety of small-volume electronic market demand, greatly enhanced the competitiveness of products in the market.key words: infrared sensor;infrared automatic washing d

8、evice;pump; mcu目 錄引言1 緒論1.1 課題背景1.2 課題的目的及意義2方案比較2.1 射頻放大部分2.2 正交解調(diào)部分2.3 頻率合成部分2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3 設(shè)計(jì)制作的基本概念3.1 射頻放大器3.2 正交解調(diào)器3.3 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換4 芯片介紹4.1 stc-52單片機(jī)4.2 adl5530簡(jiǎn)介4.3 ad8347簡(jiǎn)介4.3.si4133簡(jiǎn)介4.3.ad9288簡(jiǎn)介5 總體設(shè)計(jì)和原理5.1 基本原理和實(shí)現(xiàn)功能5.2 紅外自動(dòng)洗手器總體設(shè)計(jì)的原理框圖5.2.1射頻放大電路5.2.2頻率合成器電路5.2.ad9288模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5.2.正交解調(diào)電路5.2.7電源濾波電路6軟

9、件設(shè)計(jì)概述6.1 protel dxp軟件6.2 keilc軟件6.3 txline 軟件6.4 總體流程圖設(shè)計(jì)原理7電路板的制作與調(diào)試7.1電路板的制作7.2 pcb元件布局、布線基本規(guī)則7.2.1元件布局基本規(guī)則7.2.2 元件布線規(guī)則7.2.3 pcb設(shè)計(jì)過(guò)程抗干擾設(shè)計(jì)規(guī)則原理7.2.4 特性阻抗線的設(shè)計(jì)7.2.5 差分信號(hào)線的設(shè)計(jì)7.2.6 高速pcb板的設(shè)計(jì)技巧7.2.7 射頻板的抗干擾設(shè)計(jì)7.3電路板的調(diào)試8 結(jié)論 謝 辭參考文獻(xiàn)附錄 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第48 頁(yè) 共49頁(yè)引言當(dāng)今，現(xiàn)代化技術(shù)高速發(fā)展，自動(dòng)化成為高科技的代名詞，大部分的自動(dòng)化設(shè)備都是機(jī)電的結(jié)

10、合體，而在控制方面則多數(shù)由單片機(jī)來(lái)完成。單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，由單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能化測(cè)控設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件；軟件是指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才可能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程一般包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟

11、件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試幾個(gè)階段。這幾個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段并不是相互獨(dú)立、各自進(jìn)行的，而應(yīng)根據(jù)開(kāi)發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。自動(dòng)控制系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。而此次設(shè)計(jì)的實(shí)用新型的紅外自動(dòng)洗手器，其主要特點(diǎn)是采用遠(yuǎn)紅外信號(hào)控制自動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，當(dāng)手靠近時(shí)洗手器自動(dòng)工作，手離開(kāi)后自動(dòng)停止，控制準(zhǔn)確，適合于在醫(yī)院、餐館、旅社、商店等公共場(chǎng)所，洗手能有效的控制疾病傳染。自動(dòng)洗手器的感應(yīng)部分就是紅外三極管傳感器。根據(jù)紅外傳感器功能可以制造出多種產(chǎn)品，洗手器只是其中的一種。在傳感器原理及其應(yīng)用之中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了紅外傳感器，但是只是限于理論知識(shí)，沒(méi)有把它應(yīng)用到實(shí)際之中。通過(guò)這次對(duì)自動(dòng)洗手器的畢

12、業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)紅外傳感器又有了更新的認(rèn)識(shí)。在這次設(shè)計(jì)中，我采用的組成部件是紅外線反射開(kāi)關(guān)，放大電路，單片機(jī)，直流繼電器，水泵及電源變換電路，lcd5620和功能按鍵。它能夠?qū)崿F(xiàn)的功能是紅外線接收與發(fā)射，由單片機(jī)控制電路開(kāi)關(guān)的時(shí)間，直流繼電器控制電路的開(kāi)關(guān)，lcd5620顯示紅外感應(yīng)的距離和需要設(shè)定的感應(yīng)距離。在許多場(chǎng)所自動(dòng)洗手器已經(jīng)非常的常見(jiàn)，它的類型也有很多種，但是我們必須設(shè)計(jì)出最優(yōu)的產(chǎn)品使它的原理清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件最少，性價(jià)比最高。1 緒論1.1 課題背景現(xiàn)代化居家系統(tǒng)要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)引入智能化的概念。在傳統(tǒng)的居家系統(tǒng)中，使用普通開(kāi)關(guān)來(lái)控制，比較浪費(fèi)資源。但近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)

13、展和科技的進(jìn)步，人們對(duì)節(jié)能和科學(xué)管理提出了更高的要求，使得智能化領(lǐng)域的地位越來(lái)越重要。而在商品房的建設(shè)熱潮中，各大樓盤和房地產(chǎn)商也意識(shí)到了智能化的重要性。使用智能控制系統(tǒng)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢(shì)。紅外線自動(dòng)感應(yīng)洗手器由于觸發(fā)的時(shí)候不需要人像普通洗手器具那樣需要開(kāi)閥，而是通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)接受和發(fā)射紅外線最終控制水泵的開(kāi)啟，當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到有物體在感應(yīng)范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，自動(dòng)關(guān)掉。因?yàn)椴煌谄胀ǖ南词制骶?，不需要開(kāi)關(guān)控制，從而避免了大家忘記關(guān)掉時(shí)所避免水資源的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能效果。 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，這就要求更加節(jié)能和環(huán)保的智能化控制產(chǎn)品的出現(xiàn)，以滿足人們對(duì)高質(zhì)量生活的

14、需求，恰恰剛好自動(dòng)感應(yīng)洗手器和開(kāi)關(guān)的問(wèn)世滿足了人們的要求，具有很大的市場(chǎng)前景。 紅外智能節(jié)能開(kāi)關(guān)是以成熟的紅外感應(yīng)技術(shù)為平臺(tái)，加入更多的高新技術(shù)元素而形成的一種具有廣闊市場(chǎng)前景的高科技產(chǎn)品，它的自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)不需要人們手動(dòng)操作，而是自動(dòng)感應(yīng)有物體最終實(shí)現(xiàn)它的自動(dòng)控制功能。1.2 課題的目的及意義“節(jié)本降耗”是每個(gè)企業(yè)追求的目的，傳統(tǒng)的水龍頭、衛(wèi)生間供水等設(shè)施，使用起來(lái)不是特別的方便，而且很浪費(fèi)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，我響應(yīng)了國(guó)家的號(hào)召“節(jié)本降耗”的精神，設(shè)計(jì)了紅外線自動(dòng)洗手器，不但可以節(jié)約用水，而且還降低了公司內(nèi)部成本，達(dá)到了“節(jié)本降耗”的目的。原本只在賓館、飯店里使用的自動(dòng)感應(yīng)洗手器也開(kāi)始走進(jìn)百姓家

15、庭。用手去擰水龍頭本身就不太科學(xué)：先用臟手?jǐn)Q開(kāi)水龍頭，污染了開(kāi)關(guān)，洗完手再用干凈的手去關(guān)水龍頭，又把干凈的手弄臟了。而自動(dòng)感應(yīng)洗手器卻能做到：當(dāng)手或接水工具伸到出水口附近時(shí)，龍頭自動(dòng)出水；移開(kāi)后，水自動(dòng)斷流，使用方便衛(wèi)生，在克服了傳統(tǒng)水龍頭跑冒滴漏的同時(shí)，還令家庭裝修更上一層樓。2 方案比較2.1 紅外發(fā)射與接收部分方案一：由光敏三極管作為接收裝置。此元器件能夠起到開(kāi)關(guān)作用更重要的是它能夠放大電路能夠很好的接收和發(fā)射紅外線。方案二：由紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管組成。能夠發(fā)射和接收紅外線但元器件本身不具有放大信號(hào)的功能，可能存在靈敏度不高的問(wèn)題。方案三：由光敏二極管作為接收裝置。同二。根據(jù)情

16、況，選擇方案一。2.2 電源變換電路方案：采用優(yōu)質(zhì)220v/15v*2，3w的成品電源變壓器。能夠提供低電壓，以免燒壞元器件，而且價(jià)格也不貴。方案二：直接采用220v的交流電源。電壓太高，容易損壞元器件，為了避免燒壞，還得采用較復(fù)雜的保護(hù)電路。方案三：采用優(yōu)質(zhì)220v/15v*2，3w的成品電源變壓器。同方案一。方案四：電源電路采用保護(hù)二極管、電源燈、濾波電容和集成穩(wěn)壓電路mc7812t及mc7805t組成。根據(jù)情況，選擇方案四。2.3 控制和延時(shí)電路方案一：直流固態(tài)繼電器和555延時(shí)裝置組成。元器件較少，而且反應(yīng)比較靈敏，更重要的是可以隨時(shí)調(diào)節(jié)電路的延時(shí)時(shí)間，價(jià)格一般。方案二：由二極管和門電

17、路組成。元器件較多，電路復(fù)雜。而且功耗大，價(jià)格也較貴。方案三：由二極管和反相器組成。元器件最多的選擇，電路最復(fù)雜，但價(jià)格比較便宜，適合家庭使用。方案四：用單片機(jī)由單片機(jī)控制電路開(kāi)關(guān)，延時(shí)電路由單片機(jī)程序控制，控制直流繼電器控制工作燈的亮滅和水泵的開(kāi)關(guān)，lcd5620顯示紅外感應(yīng)的距離和需要設(shè)定的感應(yīng)距離。擇優(yōu)選擇，選擇方案四。2.4 顯示部分方案一：led數(shù)碼管靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制led，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的數(shù)據(jù)。只要當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)沒(méi)有變化，就無(wú)須理睬數(shù)碼顯示管。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的cpu時(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每

18、一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)具有鎖存功能的i/o口，該接口用于筆畫段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字型數(shù)據(jù)代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示要發(fā)送的字型。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的字型碼。方案二：led數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的8個(gè)筆畫字段（ag和dp）同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極com各自獨(dú)立接受i/o線控制。cpu向字段輸出端口輸出字型碼時(shí)，所有顯示器接受相同的字型碼，但究竟使那一位則由i/o線決定。動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制每個(gè)顯示器的com端，使每個(gè)顯示器輪流電亮。在輪流點(diǎn)亮過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)

19、光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。方案三：液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了?？刹捎贸Ｒ?jiàn)的lcd1602字符型lcd模塊，介紹該模塊的簡(jiǎn)單使用。lcd1602可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0-d7，和rs、r/w、en三個(gè)控制端口，工作電壓為5v，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。通過(guò)比較，選擇方案三。3 設(shè)計(jì)制作的基本概念3.1 傳感器3.1.1傳感器定義信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開(kāi)發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中

20、得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來(lái)越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為系統(tǒng)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來(lái)越明顯。最廣義地來(lái)說(shuō)，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)(iec:international electrotechnical committee)的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。按照gopel等的說(shuō)法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字)能力的傳感器”。傳感器是傳

21、感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。3.1.2傳感器的分類根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類；傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被

22、測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。常見(jiàn)傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和工作原理列于下表。 1.按照其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 熱敏傳感器 2.按照其原理，傳感器可分類為： 振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳

23、感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。 以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 數(shù)字傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 膺數(shù)字傳感器將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 3.1.3傳感器靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或

24、以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。(1)線性度：指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。 (2)靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用s表示靈敏度。 (3)遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為

25、遲滯差值。 (4)重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。 (5)漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，次現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。3.1.4傳感器動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入

26、信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。3.2 紅外線紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.751000m。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.751.50m之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線

27、，波長(zhǎng)為6.0l000m 之間。3.3 紅外傳感器的概念紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計(jì)，用于輻射和光譜測(cè)量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測(cè)距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。紅外傳感器根據(jù)探測(cè)機(jī)理可分成為：光子探測(cè)器（基于光電效應(yīng)）和熱探測(cè)器（基于熱效應(yīng)）。4 芯片介紹4.1 mcs-51單片機(jī)mcs-51

28、單片機(jī)是美國(guó)intel公司于1980年推出的產(chǎn)品，與mcs-48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，并其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理單片機(jī)與pc串口通信在數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制領(lǐng)域有相當(dāng)重要的意義。，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。mcs-51把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊心片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，可靠性更高，運(yùn)行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，抗干擾能力加強(qiáng)，工作亦相對(duì)穩(wěn)定。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件

29、。4.1.1mcs-51單片機(jī)的基本組成8位cpu4kbytes 程序存儲(chǔ)器(rom)128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)32條i/o口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令21個(gè)專用寄存器2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)一個(gè)全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kb外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kb邏輯操作位尋址功能雙列直插40pindip封裝單一+5v電源供電圖4.1 mcs-51片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖4.1.2mcs-51單片機(jī)的外部引腳說(shuō)明圖4.2 mcs-51單片機(jī)引腳分配圖40個(gè)引腳分為四類：電源、地2條；時(shí)鐘2條；控制4條；i/o線32條。如圖24.1.3i/o口線功能4

30、個(gè)8位并行 i/o 接口引腳 p0.0p0.7 、p1.0p1.7 、p2.0p2.7和 p3.0p3.7為多功能引腳，可自動(dòng)切換用作數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和或i/o 接口外部引腳。(1)p0.0-p0.7(39-32)：雙向i/o口p0。第二功能是在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低8位地址和8位數(shù)據(jù)線；在對(duì)8751編程和校驗(yàn)時(shí)，用于數(shù)據(jù)的輸人輸出。po口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls型ttl負(fù)載。(2)pl. 0-pl. 7(1-8)：雙向i/o口pl。p1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流)4個(gè)ls型ttl負(fù)載，在對(duì)eprom編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。在8052單片機(jī)中p1. 0還用作

31、定時(shí)器2的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸人端t2，p1. 1還用作定時(shí)器2的外部控制端。(3)p2. 0-p2. 7(21-28）：雙向i/o口p2。p2口可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型ttl負(fù)載。第二功能是在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高8位地址。在對(duì)eprom編程和校驗(yàn)時(shí)，它接收高位地址。(4)p30-p3.7(10-17）：雙向i/o口p3。p3口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型ttl負(fù)載。4.1.4控制線ale(30)：地址鎖存允許信號(hào)端；在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用來(lái)鎖存由po口送出的低8位地址信號(hào)。在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale以振蕩頻率16的固定速率輸出脈沖信號(hào)。因此它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘。但要注意，只要

32、外接有存儲(chǔ)器,ale端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號(hào)psen(29)：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)端；它是外部程序存儲(chǔ)器rom的讀選通信號(hào)。在執(zhí)行訪問(wèn)外部rom指令時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生psen信號(hào)；而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram或訪問(wèn)內(nèi)部rom時(shí)，不產(chǎn)生psen信號(hào)。ea/vpp(31)：程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)端和編程電源輸入端；它是訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。當(dāng)ea高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器pc的值超過(guò)offfh（對(duì)8051/80051/8751)或1 fffh（對(duì)8052)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)ea保持低電平時(shí)，只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。第二功

33、能vpp為對(duì)8751片內(nèi)eprom的21 v編程電源輸入。rst/vpd（9）：rst是復(fù)位信號(hào)輸人端；rst是復(fù)位信號(hào)輸人端。當(dāng)此輸人端保持兩個(gè)機(jī)器周期( 24個(gè)振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。第二功能是vpd ，即備用電源輸人端。當(dāng)主電源發(fā)生故障，降低到規(guī)定的低電平以下時(shí)，vl，1。將為片內(nèi)ram提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在ram中的信息不丟失。xtall（19）： 接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，此腳應(yīng)接地。 xtal2（18）： 接外部晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。使用單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用來(lái)接外部晶體的兩端和微調(diào)電容

34、。當(dāng)單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，則用來(lái)輸入時(shí)鐘脈沖。vss（20）： 接地端。vcc（40）： 電源端，接十5vadc0809：adc0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。1主要特性：1）8路8位ad轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s。4）單個(gè)5v電源供電。5）模擬輸入電壓范圍05v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-4085攝氏度。 7）低功耗，約15mw。 2內(nèi)部結(jié)構(gòu):adc0809是cmos單片型逐次逼近式ad轉(zhuǎn)

35、換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1322所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹型da轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 3外部特性（引腳功能）: adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1323所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 start： ad轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 eoc： ad轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平

36、有效。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一5v。 gnd：地。 adc0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到ad轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示ad轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸

37、出到數(shù)據(jù)總線上。4.2 adc0832簡(jiǎn)介adc0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道a/d轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用adc0832可是使我們了解a/d轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 adc0832 具有以下特點(diǎn)： 8位分辨率； 雙通道a/d轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與ttl/cmos相兼容； 5v電源供電時(shí)輸入電壓在05v之間； 工作頻率為250khz，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32s； 一般功耗僅為15mw； 8p、14pdip（雙列直插）、picc多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為0c to +70c，

38、工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40c to +85c； 芯片接口說(shuō)明： cs_ 片選使能，低電平芯片使能。 ch0 模擬輸入通道0，或作為in+/-使用。 ch1 模擬輸入通道1，或作為in+/-使用。 gnd 芯片參考0 電位（地）。 di 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 do 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 clk 芯片時(shí)鐘輸入。 vcc/ref 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 adc0832 為8位分辨率a/d轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)

39、誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)di 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下adc0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將do和di 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)adc0832未工作時(shí)其cs輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，clk 和do/di 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端clk 輸入時(shí)鐘脈沖，

40、do/di端則使用di端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前di端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前di端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。4.3 tlc5620簡(jiǎn)介4.3.1tlc5620的定義tlc5620c和tlc5620i是帶有緩沖基準(zhǔn)輸入端的四路8位電壓輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（dac）。dac產(chǎn)生范圍在基準(zhǔn)電壓一倍或兩倍與地之間的輸出電壓，且dac是單調(diào)變化的。器件使用簡(jiǎn)單，用單5v電源工作。器件包含上電復(fù)位功能以確?？芍貜?fù)啟動(dòng)。通過(guò)簡(jiǎn)單的3線串行總線可對(duì)tlc5620c和tlc5620i實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，此總線與cmos兼容且易于與所有常用的微處理器和

41、微控制器器件接口。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)，2個(gè)dac選擇位以及1個(gè)范圍（range）位組成。后者允許在一倍或二倍輸出范圍之間作出選擇。dac寄存器是雙緩沖的，允許完整的新數(shù)值組寫入器件，然后dac輸出通過(guò)ldac端的控制同時(shí)更新。數(shù)字輸出端的特點(diǎn)是帶有斯密特（schmitt）觸發(fā)器，該電路具有高的噪聲抑制能力。4.3.2tlc5620的特點(diǎn)tlc5620數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器具有以下特點(diǎn)：四路8位電壓輸出dac5v單電源工作串行接口高阻抗基準(zhǔn)輸入可編程1至2倍輸出范圍可方便地同時(shí)更新內(nèi)部上電復(fù)位低功耗半緩沖輸出4.4 lcd1602介紹工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。圖4.1 l

42、cd1602管腳圖1602字符型lcd通常有14條引腳線或16條引腳線的lcd，多出來(lái)的2條線是背光電源線。vcc(15腳)和地線gnd(16腳)，其控制原理與14腳的lcd完全一樣，其中： 表1 lcd1602管腳說(shuō)明引腳符號(hào)功能說(shuō)明1vss一般接地2vdd接電源（+5v）3v0液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度）。4rsrs為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。5r/wr/w為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。6ee(或en)端為

43、使能(enable)端，下降沿使能。7db0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10db3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光 電源負(fù)極寄存器選擇控制表：表2 lcd1602寄存器控制表rsr/w操作說(shuō)明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（db7），以及讀取

44、位址計(jì)數(shù)器（db0db6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)5 總體設(shè)計(jì)和原理cs-51器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是總體總體5.1 基本原理和實(shí)現(xiàn)功能電路硬件電路主要分為紅外反射傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、lcd顯示電路、按鍵控制功能及繼電器控制電路這五個(gè)部分。當(dāng)沒(méi)有通過(guò)按鍵設(shè)定紅外反應(yīng)距離時(shí)，紅外反應(yīng)距離達(dá)到設(shè)計(jì)要求20cm范圍內(nèi)能檢測(cè)到有物體靠近時(shí)，水泵工作，正常出水。當(dāng)手離開(kāi)一段很短的時(shí)間，水泵能繼續(xù)工作，出水連續(xù)。當(dāng)通過(guò)按鍵設(shè)定了紅外反應(yīng)感應(yīng)距離以后，當(dāng)物體沒(méi)有進(jìn)去感應(yīng)距離范圍內(nèi)，水泵不工作；當(dāng)物體進(jìn)入感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，水泵才會(huì)工

45、作。紅外反射傳感器的基本工作原理當(dāng)感應(yīng)到物體的接近，產(chǎn)生電信號(hào)通過(guò)adc0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和tlc5620數(shù)模轉(zhuǎn)換電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編寫程序來(lái)控制系統(tǒng)。紅外感應(yīng)部分根據(jù)紅外反射接受產(chǎn)生一個(gè)電壓值v0，物體離紅外感應(yīng)部分越近產(chǎn)生的電壓值v0越大,范圍大約在05v之間，這個(gè)電壓值不是線形的，然后反饋在adc0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，然后再與通過(guò)按鍵對(duì)單片機(jī)程序設(shè)定tlc5620數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的一個(gè)電信號(hào)v1，通過(guò)對(duì)v0和v1的電壓值的比較對(duì)水泵是否工作發(fā)出指令，當(dāng)v0v1時(shí)，通過(guò)比較器比較以后，比較結(jié)果為1，即對(duì)水泵發(fā)出工作指令。當(dāng)v0v1時(shí)，通過(guò)比較器比較以后不為1，即對(duì)水泵不發(fā)出工作指令。5.2 紅

46、外自動(dòng)洗手器總體設(shè)計(jì)的原理框圖紅外反射傳感器adc0832tlc5620mcu51lcd1602顯示：紅外反射光強(qiáng)度和傳感器靈敏度數(shù)值鍵盤：設(shè)置傳感器判斷閥值 即 傳感器反應(yīng)距離繼電器：控制水泵開(kāi)關(guān)及工作指示燈圖5.1 紅外自動(dòng)洗手器原理框圖5.2.1單片機(jī)控制系統(tǒng)及顯示電路單片機(jī)采用at89c52或其兼容系列，系統(tǒng)采用12mhz高精度的晶振，以獲得較溫度的時(shí)鐘頻率，并減小測(cè)量誤差。vcc上電時(shí)，復(fù)位電路的電容充電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒以后，c充滿電，10k電阻上電流降為0，電壓也為0，單片機(jī)便開(kāi)始進(jìn)入工作狀態(tài)。進(jìn)入工作狀態(tài)的單片機(jī)便能夠運(yùn)行燒錄進(jìn)入單片機(jī)的程序。晶

47、振是單片機(jī)工作比不可少的元器件。單片機(jī)單片機(jī)訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇12mhz晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12us，它的一個(gè)機(jī)器周期是12(1/12)us，也就是1us，方便單片機(jī)的編程和數(shù)字的運(yùn)算，故在晶振的選用上用12mhz的。單片機(jī)用p1.0端口輸出控制顯示器，利用外中斷0口監(jiān)測(cè)紅外反射電路輸出的返回信號(hào)。本設(shè)計(jì)從節(jié)省i/o口和降低能耗出發(fā)，采用lcd1602液晶顯示器。通過(guò)對(duì)lcd1602的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程的了解，延時(shí)15ms，寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延時(shí)5ms，寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）；延

48、時(shí)5ms，寫指令38h（不檢測(cè)忙信號(hào)）；以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均要檢測(cè)忙信號(hào)，寫指令38h，顯示模式設(shè)置；寫指令08h，顯示關(guān)閉；寫指令01h，顯示清屏；寫指令06h，顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫指令0ch，顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置。開(kāi)始lcd初始化延時(shí)設(shè)第一行顯示位置顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容圖5.2 lcd1602的程序流程圖如圖5.3所示，為單片機(jī)控制系統(tǒng)與顯示電路的原理圖。圖5.3 單片機(jī)控制系統(tǒng)及顯示電路的原理圖5.2.2紅外反射傳感器電路紅外發(fā)送接受電路也是紅外自動(dòng)洗手器主要核心電路，我是根據(jù)國(guó)產(chǎn)yc-5000紅外反射傳感器所制作，它是一種一體化的紅外線發(fā)射，接收器件，它

49、內(nèi)部包含紅外線發(fā)射，接收及信號(hào)放大與處理電路，能夠以非接觸形式檢測(cè)出前方一定范圍內(nèi)的人體或物體，傳感器與反射物體之間的距離越近，則輸出的電壓值越高，距離與電壓的關(guān)系近似為線性正比。由于發(fā)送接受電路內(nèi)部采用了低功耗器件和抗干擾電路，所以工作穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，靈敏度較好，可廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)控制等裝置中。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)制作的紅外自動(dòng)洗手器恰恰可以使用這種靈敏度教好，工作穩(wěn)定可靠的電路，當(dāng)感應(yīng)到物體的接近，產(chǎn)生電信號(hào)電壓v，通過(guò)產(chǎn)生的電壓我對(duì)原來(lái)畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求通過(guò)自己所學(xué)到的知識(shí)拓展功能，其中v電壓可通過(guò)tlc5620設(shè)置，即設(shè)置了傳感器的反應(yīng)距離，便能實(shí)現(xiàn)多功能的自動(dòng)紅外洗手

50、器。在本電路中l(wèi)m393作為電壓比較器，當(dāng)接收紅外光強(qiáng)度ain1高與設(shè)定閥值v時(shí)，lm393即輸出高電平，作為開(kāi)關(guān)值來(lái)判斷是否有人接近傳感器。紅外發(fā)射接受原理圖如下圖5.4所示。圖5.4 紅外發(fā)射電路與接收電路5.2.3ad0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路adc0832為8位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將ain1電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再換算成十進(jìn)制電壓值顯示在lcd1602上，此數(shù)據(jù)也將作為與設(shè)定閥值的比較值，作為判斷是否有物體接近的依據(jù)。圖5.5 ad0832轉(zhuǎn)換電路5.2.4tlc5620數(shù)模轉(zhuǎn)換電路tlc5620為8位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其功能是將設(shè)置好的閥值發(fā)送到傳感器的電壓比較器的負(fù)輸入端。然后與adc0832

51、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路已經(jīng)將ain1電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較，tlc5620和adc0832兩個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路也正是設(shè)計(jì)紅外自動(dòng)洗手器能夠設(shè)定紅外感應(yīng)范圍的重要所在，兩模塊所產(chǎn)生的電壓值進(jìn)行比較器比較以后，能夠判斷物體是否已經(jīng)進(jìn)入感應(yīng)范圍，然后使繼電器工作，水泵開(kāi)始工作。按鍵設(shè)定的電壓值v1通過(guò)tlc5620和adc0832通過(guò)紅外發(fā)送接受電路所感應(yīng)到的電壓值v0比較，便能讓單片機(jī)判定水泵是否應(yīng)該工作。圖5.6 tlc5620數(shù)模轉(zhuǎn)換電路5.2.5繼電器控制電路繼電器是這種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它能用較小的電流

52、去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。在電路中能起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。使用水泵的額定電壓需要220v，如果是直接接入電路中，會(huì)造成電路的燒壞，使用了繼電器便起到了安全保護(hù)的作用；繼電器能用較小的電流去控制較大的電流，對(duì)水泵的工作也起到了作用。繼電器采用5v直流雙刀型，當(dāng)紅外反射傳感器發(fā)射強(qiáng)度大于設(shè)置閥值時(shí)，繼電器吸合，水泵工作。圖5.7 繼電器控制電路5.2.6按鍵控制功能部分通過(guò)單片機(jī)程序?qū)Π存I的設(shè)定，按鍵的功能便能設(shè)置tlc5620輸出閥值，k1增大閥值，k2減小閥值。圖5.8 按鍵控制功能部5.2.7電源電源電路由保護(hù)二極管、電源燈、濾波電容和集成穩(wěn)壓電路mc7812t及m

53、c7805t組成?？蔀楦鱥c提供+12v和+5v電源。圖5.9 電源電路6 軟件設(shè)計(jì)概述6.1 protel99se軟件protel99se是應(yīng)用于windows9x/2000/nt操作系統(tǒng)下的eda設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3d模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。protel99se軟件中提供了sim99se數(shù)模混合仿真器集成軟件可以對(duì)許多電子線路進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，模擬運(yùn)行，反復(fù)修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的數(shù)學(xué)

54、模型期間，可以對(duì)電工電路，低頻電子線路、高頻電子線路和脈沖數(shù)字電路在一定范圍內(nèi)進(jìn)行仿真分析。 仿真結(jié)果以多種圖形方式輸出，直觀明了，可以單圖精細(xì)分析，也可以多圖綜合比較分析、并可通過(guò)不同的角度進(jìn)行分析，以獲得對(duì)電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確判斷。 protel99se仿真方面其具有的特點(diǎn)有： 1強(qiáng)大的分析功能 用戶可以根據(jù)protel99se電路仿真器所提供的功能，分析設(shè)計(jì)電路的各方面性能，如電路的交直流特性、溫度漂移、噪聲、失真、容差、最壞情況等特性。 2豐富的信號(hào)源 其中包括基本信號(hào)源：直流源、正弦源、脈沖源、指數(shù)源、單頻調(diào)頻源、分段線性源，同時(shí)還提供了齊全的線性和非線性受控源。 3充分的仿真模型庫(kù) protel99se提供了20多個(gè)模擬和數(shù)字仿真元件庫(kù)，共包含6000多個(gè)常用元器件。這些組件庫(kù)包括了常用二極管、三極管、單結(jié)晶體管、變壓器，晶閘管、雙向晶閘管等分立組件，還有大量的數(shù)字器件和其它集成電