单片机节水型水龙头电路的设计
摘 要自来水水龙头用于室内和房间内的水源的开关，负责控制和调节水的开关和流量，每个家庭必备的工具。由于科学技术的发展，水龙头也伴随着技术的进步开始发展起来。本文所介绍的水龙头是一种新型的红外线控制自动水龙头，这种新型的水龙头和以前的水龙头相对比是更加的智能化，并且在这种水龙头中我们还使用了单片机，让这种水龙头控制起来更方便，更加的简单。本文选择的是AT89C51单片机，单片机在本设计中是很重要的一个环节，因为在本设计的结构中包含有红外发射电路，红外接收放大器控制电路，电磁阀，电源，通过单片机的控制既防止其他的光源干扰并且简化了电路，降低安装成本，和硬件成本，而且让这种水龙头在使用过程中更加的精准，可靠，随着智能化的趋势，这种水龙头将会得到更大的发展。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的目的与意义 1
1.1.1设计的目的 1
1.1.2设计的意义 2
1.2单片机的概述与应用 2
1.2.1单片机的概述 2
1.2.2单片机的应用 3
第二章 设计方案 4
2.1系统的基本组成和控制原理 4
2.2设计方案的选择与论证 4
2.2.1设计方案 4
2.2.2设计方案的论证 7
第三章 硬件设计 8
3.1电源电路的设计 8
3.1.1额定指标 8
3.1.2质量指标 8
3.2单片机控制部分设计 10
3.2.1单片机的选择 10
3.2.2单片机的时钟电路设计 12
3.2.3单片机复位电路设计 12
3.2.4单片机的定时器与计数器 13
3.2.5单片机的中断系统 13
3.3红外振荡发射与红外接收放大电路设计 13
3.3.1红外振荡发射电路设计 13
3.3.2红外接收放大电路设计 15
3.4电磁阀的选取及其电路设计 17
3.5指示灯设计 17
第四章 软件设计 20
4.1程序设计思想 20
4.2程序流程图
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20
4.3程序设计流程 22
4.4程序的编译 23
第五章 系统运行仿真 24
5.1Proteus软件的介绍 24
5.2Proteus的仿真图 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
附录B 32
第一章 绪论
1.1设计的目的与意义
1.1.1设计的目的
从水龙头被我们人类发明出来之后，就长期的活跃在我们的生活中，因为我们的生活处处需要使用到水源，所以控制水源的水龙头一直都需要在我们的生活中承担它应该承担的义务。但是随着我们人类对材料的不停的研究和使用，以及我们对新技术的创新，水龙头这个很久之前的产物也跟随着人类科技的发展的步伐朝着更好的方向发展升级。而现代社会。因为计算机技术的发展，更加先进的电子技术的发展以及新材料的突破，每个人都希望生活中能有更多方便，其实换句话说也就是对于智能化，自动化的追求。而像水龙头这种老工具，也不能一直保持着以前的样子，也应该在这个发展中产生新的设计，所以人们对它也有了新的认知与新的设计思想。现在的重点是如何让水龙头脱胎换骨，来适应我们现在的生活需求，这个问题值得我们大家去研究。
因为这个课题是基于单片机来设计的，所以我们可以知道此设计的核心就是单片机，而单片机从1971年被人们设计创造出来至今，一直都受到人们的重视和重点关注。在现在的工业生产中单片机的应用十分的广泛，正是因为受到的重视极高，单片机的发展也是十分迅速的，已经经过了好几代的发展，受到了人们不停的升级。现在我们所见到的使用到的单片机都有很直观的价值体现。单片机有如此好的发展是因为单片机的性价比十分的高，在我们的日常生活中的使用率也是比较高的，而且它的体积小，重量比较轻，稳定性能优越，对于生产使用环境的要求不是太高，而且其作为产业化的电子器件价格比较低廉，在编程开发上也是比较容易，所以其维护方便简单。从这些方面看出来单片机的广泛使用是完全可以理解的。
现在在我国的工业生产中单片机的使用已经是十分广泛的，比如工业自动化控制，电气检测，智能化的仪器仪表的制造及使用等，民用方面的使用也是十分广泛的家用电器的智能化控制，包括儿童玩具的按钮控制语音控制等方面使用都是比较多的，从而知道在我们生活的各个方面都是广泛使用的。在我们的学习和在实验中使用的51系列单片机就是一款十分经典的单片机。
而随着单片机的发展，单片机应用范围面的不断的增大，以及人们现在对于智能化自动化的追求愈演愈烈，家用电器的智能化也是单片机发展的方向之一。而现在的世界发展的方向是绿色环保，节能减排，所以最为贴近人们生活的用水方面更是发展的重中之重，所以节水型水龙头更是人们发展创新的一个新方向，而且人们的生活现在也越来越考虑智能化所以红外线控制方式也就是一个新的方向。
1.1.2设计的意义
通过这种方式的水龙头控制，缓解了水资源的浪费，降低了人们的操作繁杂性，使在日常生活中的使用更加的方便。现在看来，这种水龙头的电路是十分简单的，有更好的维护性，让人们的使用更加的方便，并且通过其中单片机程序的设定让水龙头出水和关水更加的方便快捷。从而达到节水的目的。
而在我们的日常生活中，像医院、商场、地铁站等人多聚集的地方更适合使用这种水龙头。因为人多而且十分的聚集，而水龙头又是使用率比较高的公共设施，而且不一定能得到即时的清洗，所以细菌会得到很大的传播，而带来我们生活上的卫生安全问题，而使用了这种水龙头之后这些问题都不再存在，因为人们的手根本不需要直接触摸这些设施，直接从源头切断了传播。
1.2单片机的概述与应用
1.2.1单片机的概述
单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断等多种电路集成到一块集成电路芯片上形成的微型计算机。单片机的组成和运行原理大概是和一般的微型计算机是一样的，只是在结构上还有数据处理的过程和顺序上有各自的特点[1]。
单片机的存储器采用哈佛结构，芯片引脚上多数采用的是分时复用技术，在内部数据的访问上，采用的是特殊功能寄存器SFR，它的指令系统采用的是面向控制的指令系统，在单片机的内部都会集成一个全双工的串行接口，由此看来单片机都是有很好的对外拓展的能力，所以它被广泛采用也不无道理。从单片机被创造出来之后，出现了4位单片机、8位单片机、16位单片机、还有32位单片机，技术及运算能力都在一步步的发展和进步，并且都有各自的运用领域。
图11 单片机结构框图
1.2.2单片机的应用
因为单片机的优势十分明显，对于其他的电子控制器件有很好的性价比，所以单片机被广泛的使用在多种控制系统中。比如在工业自动化控制中，被运用到数据搜集，自动化生产线的控制，计算机的各种接口控制管理，还有许多家用电器上也运用到了单片机。单片机也分为各个层级，民用级，工业级，军用机，在各个领域都有很好的运用，而提高了我们各个生产生活方面的自动化水平[2]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计的目的与意义 1
1.1.1设计的目的 1
1.1.2设计的意义 2
1.2单片机的概述与应用 2
1.2.1单片机的概述 2
1.2.2单片机的应用 3
第二章 设计方案 4
2.1系统的基本组成和控制原理 4
2.2设计方案的选择与论证 4
2.2.1设计方案 4
2.2.2设计方案的论证 7
第三章 硬件设计 8
3.1电源电路的设计 8
3.1.1额定指标 8
3.1.2质量指标 8
3.2单片机控制部分设计 10
3.2.1单片机的选择 10
3.2.2单片机的时钟电路设计 12
3.2.3单片机复位电路设计 12
3.2.4单片机的定时器与计数器 13
3.2.5单片机的中断系统 13
3.3红外振荡发射与红外接收放大电路设计 13
3.3.1红外振荡发射电路设计 13
3.3.2红外接收放大电路设计 15
3.4电磁阀的选取及其电路设计 17
3.5指示灯设计 17
第四章 软件设计 20
4.1程序设计思想 20
4.2程序流程图
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
20
4.3程序设计流程 22
4.4程序的编译 23
第五章 系统运行仿真 24
5.1Proteus软件的介绍 24
5.2Proteus的仿真图 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
附录B 32
第一章 绪论
1.1设计的目的与意义
1.1.1设计的目的
从水龙头被我们人类发明出来之后，就长期的活跃在我们的生活中，因为我们的生活处处需要使用到水源，所以控制水源的水龙头一直都需要在我们的生活中承担它应该承担的义务。但是随着我们人类对材料的不停的研究和使用，以及我们对新技术的创新，水龙头这个很久之前的产物也跟随着人类科技的发展的步伐朝着更好的方向发展升级。而现代社会。因为计算机技术的发展，更加先进的电子技术的发展以及新材料的突破，每个人都希望生活中能有更多方便，其实换句话说也就是对于智能化，自动化的追求。而像水龙头这种老工具，也不能一直保持着以前的样子，也应该在这个发展中产生新的设计，所以人们对它也有了新的认知与新的设计思想。现在的重点是如何让水龙头脱胎换骨，来适应我们现在的生活需求，这个问题值得我们大家去研究。
因为这个课题是基于单片机来设计的，所以我们可以知道此设计的核心就是单片机，而单片机从1971年被人们设计创造出来至今，一直都受到人们的重视和重点关注。在现在的工业生产中单片机的应用十分的广泛，正是因为受到的重视极高，单片机的发展也是十分迅速的，已经经过了好几代的发展，受到了人们不停的升级。现在我们所见到的使用到的单片机都有很直观的价值体现。单片机有如此好的发展是因为单片机的性价比十分的高，在我们的日常生活中的使用率也是比较高的，而且它的体积小，重量比较轻，稳定性能优越，对于生产使用环境的要求不是太高，而且其作为产业化的电子器件价格比较低廉，在编程开发上也是比较容易，所以其维护方便简单。从这些方面看出来单片机的广泛使用是完全可以理解的。
现在在我国的工业生产中单片机的使用已经是十分广泛的，比如工业自动化控制，电气检测，智能化的仪器仪表的制造及使用等，民用方面的使用也是十分广泛的家用电器的智能化控制，包括儿童玩具的按钮控制语音控制等方面使用都是比较多的，从而知道在我们生活的各个方面都是广泛使用的。在我们的学习和在实验中使用的51系列单片机就是一款十分经典的单片机。
而随着单片机的发展，单片机应用范围面的不断的增大，以及人们现在对于智能化自动化的追求愈演愈烈，家用电器的智能化也是单片机发展的方向之一。而现在的世界发展的方向是绿色环保，节能减排，所以最为贴近人们生活的用水方面更是发展的重中之重，所以节水型水龙头更是人们发展创新的一个新方向，而且人们的生活现在也越来越考虑智能化所以红外线控制方式也就是一个新的方向。
1.1.2设计的意义
通过这种方式的水龙头控制，缓解了水资源的浪费，降低了人们的操作繁杂性，使在日常生活中的使用更加的方便。现在看来，这种水龙头的电路是十分简单的，有更好的维护性，让人们的使用更加的方便，并且通过其中单片机程序的设定让水龙头出水和关水更加的方便快捷。从而达到节水的目的。
而在我们的日常生活中，像医院、商场、地铁站等人多聚集的地方更适合使用这种水龙头。因为人多而且十分的聚集，而水龙头又是使用率比较高的公共设施，而且不一定能得到即时的清洗，所以细菌会得到很大的传播，而带来我们生活上的卫生安全问题，而使用了这种水龙头之后这些问题都不再存在，因为人们的手根本不需要直接触摸这些设施，直接从源头切断了传播。
1.2单片机的概述与应用
1.2.1单片机的概述
单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断等多种电路集成到一块集成电路芯片上形成的微型计算机。单片机的组成和运行原理大概是和一般的微型计算机是一样的，只是在结构上还有数据处理的过程和顺序上有各自的特点[1]。
单片机的存储器采用哈佛结构，芯片引脚上多数采用的是分时复用技术，在内部数据的访问上，采用的是特殊功能寄存器SFR，它的指令系统采用的是面向控制的指令系统，在单片机的内部都会集成一个全双工的串行接口，由此看来单片机都是有很好的对外拓展的能力，所以它被广泛采用也不无道理。从单片机被创造出来之后，出现了4位单片机、8位单片机、16位单片机、还有32位单片机，技术及运算能力都在一步步的发展和进步，并且都有各自的运用领域。
图11 单片机结构框图
1.2.2单片机的应用
因为单片机的优势十分明显，对于其他的电子控制器件有很好的性价比，所以单片机被广泛的使用在多种控制系统中。比如在工业自动化控制中，被运用到数据搜集，自动化生产线的控制，计算机的各种接口控制管理，还有许多家用电器上也运用到了单片机。单片机也分为各个层级，民用级，工业级，军用机，在各个领域都有很好的运用，而提高了我们各个生产生活方面的自动化水平[2]。
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