单片机的干手器设计(附件)
摘 要最近几年，我们的生活消费水平不断的提高，大家越来越关注卫生问题。我们每天饭前便后都要清洁我们的双手来抑制细菌的传播，但是大多数的人都不会在意洗完手之后让双手变干这个细节，这样的话，我们清洗的手其实并没有完全起到抑制细菌的效果。所以，我们也很有必要注意洗完手烘干这个步骤。然而，自动干手器它不仅能够烘干我们的双手，还非常的人性化，故而深受我们大家的喜爱。现在市面上最高档的清洁卫生工具就是自动干手器，它不仅能够代替毛巾和纸巾来烘干我们的双手，还非常的人性化。因此自动干手器在很多公共场所比如酒店、公园、车站等地方是非常常见的。但是，现在市场上大多数的自动干手器都是用数字集成电路和555时基电路作为控制电路。分立元件电容、电阻特别多，电磁干扰较强。工作不稳定，还不够完善。本设计采用51单片机进行电路控制，克服了以上缺点。用51单片机[1]和红外感应设计的干手器具有能够自动感应人手的伸进和离开，通过按键可以加减每次工作时间，可以用液晶显示器显示干手器设定的时间并在干手机工作时显示此次工作倒计时时间，还能使用选择开关选择输出热风、冷风或暖风，分别满足不同温度天气的使用。本方案的设计有很大的可行性，市场前景也是非常广阔的。而且对我自己本身来说，这次毕业设计的研究不仅是我大学四年所学专业知识的延伸应用，更让我自己对专业知识有一个进一步的认知。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 本课题的研究内容 1
2 系统总体设计方案 2
2.1 系统结构设计 2
2.2 系统工作原理 3
3 系统硬件电路设计 4
3.1 硬件电路的芯片介绍 4
3.1.1 单片机STC89C52简介 4
3.1.2 红外对管 6
3.1.3 1602字符型LCD简介 6
3.1.4 DS18B20简介 8
3.1.5 继电器 8
3.2 硬件电路的基本组成 9
3.2.1 单片机最小系统电路 9
3.2.2 LCD1602液晶显示电路 11
3.2.3 温度采集电路 11
3.2.4 继电器控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
制风扇电路 11
3.2.5 电源电路 12
3.3 系统原理图 12
3.4 系统设计实现的功能 13
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 温度采集程序设计 14
4.3 液晶显示程序设计 15
4.4 单片机程序设计 16
5 系统制作与调试 18
5.1 系统制作 18
5.2 电路板的制作 18
5.3 硬件调试 18
5.4 软件调试 18
6 总结与展望 20
6.1 论文总结 20
6.2 工作展望 20
参考文献 22
致谢 23
附录 24
附录A 24
附录B 26
1 绪论
1.1 研究背景和意义
现今电子技术的迅速发展，电子产品人性化，智能化和自动化很是成熟，但它的发展前景仍然是非常广阔的。现在市面上最高档的清洁卫生工具就是自动干手器，它不仅能够代替毛巾和纸巾来烘干我们的双手，还非常的人性化。因此自动干手器在很多公共场所比如酒店、公园、车站等地方是非常常见的。但是，现在市场上大多数的自动干手器都是用数字集成电路和555时基电路作为控制电路。分立元件电容、电阻特别多，电磁干扰较强。工作不稳定，还不够完善。本设计的电路控制单元是51单片机，克服了市面上大多数干手器缺点。而且用51单片机设计的自动干手器有很多人性化的功能，例如实现了烘手时间可调节、能够液晶显示干手器的工作温度和倒计时间等等。
我们都知道，卫生和环保是21世纪人们最关心的话题之一。这个环保又能节能的设计符合目前市场需求并且对提高人们的生活水平质量有着很积极的意义，用自动干手器来烘干手部不仅智能自动化，而且人性化，抑制了细菌的传播，使我们在使用的过程中保持愉快美好的心情。
1.2 本课题的研究内容
（1）用51单片机作为控制单元来设计自动干手器，能使人手的伸进与离开自动的识别，在人手伸进自动干手器可工作的范围内，干手器开始工作，人手离开后则立刻停止工作。
（2）一次工作设定时间为15秒。此时间可以通过硬件改变，最大30秒。
（3）用LCD1602液晶显示温度和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，当不工作时显示设定的时间不倒计时。
（4）使用选择开关选择输出冷风，暖风或热风，分别满足不同温度天气的使用。
2 系统总体设计方案
2.1 系统结构设计
方案1：红外感应模块用红外对管来实现。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P3^4端口[2]，从而实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信号后，通过软件程序来控制LCD1602液晶显示器显示环境温度和工作倒计时，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。系统框图如图2.1所示。
图2.1 方案1的结构框图
方案2：红外感应模块使用热释电传感器处理芯片BIS0001和人体热释探头，当有物体进入热释电红外传感器的探测区内时，热释电红外传感器就把检测到的人体发射出的红外光信号转换为低频电信号，加到BISS0001的运算放大器输入端(14脚)，经过放大、滤波和信息处理后，在运算放大器输出端（2脚）输出具有一定延时的高电平控制信号。将得到的高电平信号输入单片机端口，就可以实现对人体信号的采集。当51单片机检测到人体信号后，通过软件程序来控制LCD1602液晶显示器显示环境温度和工作倒计时，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。系统框图如图2.2所示。
图2.2 方案2的结构框图
从以上的两个方案中，很容易看出，方案一不仅电路简单好操作，而且系统稳定性好，符合本次毕业设计的要求。方案二电路非常复杂，输出的电信号也会有延时，而且在感应人体信号并不是很稳定。所以，综合以上所有考虑，最终选择方案一，这样设计的自动干手器具有成本低、电路稳定性也很好的特点。
2.2 系统工作原理
本系统主要是以STC89C52芯片为控制核心，红外感应模块用红外对管来实现人体信号的采集。用红外对管来检测人体信号。当我们把手伸到干手器检测区时，发射的红外线脉冲就会被反射回来，由红外接收管接收并将其转换为电信号，电信号经运算放大进行信号放大后得到的方波信号送至单片机P3^4端口，从而实现对人体信号的采集。单片机接收红外模块输出的开关量信号来判断是否有人手接触，当单片机检测到人体信号后，通过单片机来控制LCD1602液晶显示屏显示环境温度和工作倒计时，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。
3 系统硬件电路设计
干手器系统的硬件电路重要包函晶振电路、复位电路、红外开关检测电路、温度采集电路、继电器控制电路、LCD1602液晶显示电路等。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 本课题的研究内容 1
2 系统总体设计方案 2
2.1 系统结构设计 2
2.2 系统工作原理 3
3 系统硬件电路设计 4
3.1 硬件电路的芯片介绍 4
3.1.1 单片机STC89C52简介 4
3.1.2 红外对管 6
3.1.3 1602字符型LCD简介 6
3.1.4 DS18B20简介 8
3.1.5 继电器 8
3.2 硬件电路的基本组成 9
3.2.1 单片机最小系统电路 9
3.2.2 LCD1602液晶显示电路 11
3.2.3 温度采集电路 11
3.2.4 继电器控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
制风扇电路 11
3.2.5 电源电路 12
3.3 系统原理图 12
3.4 系统设计实现的功能 13
4 系统软件设计 14
4.1 系统软件总体设计 14
4.2 温度采集程序设计 14
4.3 液晶显示程序设计 15
4.4 单片机程序设计 16
5 系统制作与调试 18
5.1 系统制作 18
5.2 电路板的制作 18
5.3 硬件调试 18
5.4 软件调试 18
6 总结与展望 20
6.1 论文总结 20
6.2 工作展望 20
参考文献 22
致谢 23
附录 24
附录A 24
附录B 26
1 绪论
1.1 研究背景和意义
现今电子技术的迅速发展，电子产品人性化，智能化和自动化很是成熟，但它的发展前景仍然是非常广阔的。现在市面上最高档的清洁卫生工具就是自动干手器，它不仅能够代替毛巾和纸巾来烘干我们的双手，还非常的人性化。因此自动干手器在很多公共场所比如酒店、公园、车站等地方是非常常见的。但是，现在市场上大多数的自动干手器都是用数字集成电路和555时基电路作为控制电路。分立元件电容、电阻特别多，电磁干扰较强。工作不稳定，还不够完善。本设计的电路控制单元是51单片机，克服了市面上大多数干手器缺点。而且用51单片机设计的自动干手器有很多人性化的功能，例如实现了烘手时间可调节、能够液晶显示干手器的工作温度和倒计时间等等。
我们都知道，卫生和环保是21世纪人们最关心的话题之一。这个环保又能节能的设计符合目前市场需求并且对提高人们的生活水平质量有着很积极的意义，用自动干手器来烘干手部不仅智能自动化，而且人性化，抑制了细菌的传播，使我们在使用的过程中保持愉快美好的心情。
1.2 本课题的研究内容
（1）用51单片机作为控制单元来设计自动干手器，能使人手的伸进与离开自动的识别，在人手伸进自动干手器可工作的范围内，干手器开始工作，人手离开后则立刻停止工作。
（2）一次工作设定时间为15秒。此时间可以通过硬件改变，最大30秒。
（3）用LCD1602液晶显示温度和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，当不工作时显示设定的时间不倒计时。
（4）使用选择开关选择输出冷风，暖风或热风，分别满足不同温度天气的使用。
2 系统总体设计方案
2.1 系统结构设计
方案1：红外感应模块用红外对管来实现。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P3^4端口[2]，从而实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信号后，通过软件程序来控制LCD1602液晶显示器显示环境温度和工作倒计时，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。系统框图如图2.1所示。
图2.1 方案1的结构框图
方案2：红外感应模块使用热释电传感器处理芯片BIS0001和人体热释探头，当有物体进入热释电红外传感器的探测区内时，热释电红外传感器就把检测到的人体发射出的红外光信号转换为低频电信号，加到BISS0001的运算放大器输入端(14脚)，经过放大、滤波和信息处理后，在运算放大器输出端（2脚）输出具有一定延时的高电平控制信号。将得到的高电平信号输入单片机端口，就可以实现对人体信号的采集。当51单片机检测到人体信号后，通过软件程序来控制LCD1602液晶显示器显示环境温度和工作倒计时，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。系统框图如图2.2所示。
图2.2 方案2的结构框图
从以上的两个方案中，很容易看出，方案一不仅电路简单好操作，而且系统稳定性好，符合本次毕业设计的要求。方案二电路非常复杂，输出的电信号也会有延时，而且在感应人体信号并不是很稳定。所以，综合以上所有考虑，最终选择方案一，这样设计的自动干手器具有成本低、电路稳定性也很好的特点。
2.2 系统工作原理
本系统主要是以STC89C52芯片为控制核心，红外感应模块用红外对管来实现人体信号的采集。用红外对管来检测人体信号。当我们把手伸到干手器检测区时，发射的红外线脉冲就会被反射回来，由红外接收管接收并将其转换为电信号，电信号经运算放大进行信号放大后得到的方波信号送至单片机P3^4端口，从而实现对人体信号的采集。单片机接收红外模块输出的开关量信号来判断是否有人手接触，当单片机检测到人体信号后，通过单片机来控制LCD1602液晶显示屏显示环境温度和工作倒计时，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。
3 系统硬件电路设计
干手器系统的硬件电路重要包函晶振电路、复位电路、红外开关检测电路、温度采集电路、继电器控制电路、LCD1602液晶显示电路等。
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