一種紅外感應(yīng)泵液器的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計
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關(guān)鍵詞:紅外 泵液晶 單片機(jī)
隨著許多日用新產(chǎn)品的出現(xiàn),人們的生活水平和生活質(zhì)量不斷提高,同時,也逐漸改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。如液體香皂改變了人們用傳統(tǒng)香皂洗手、洗澡、洗臉、洗碗的習(xí)慣。液體香皂可高效、安全去除和抑制95%以上有害細(xì)菌,特別適合醫(yī)院和其他經(jīng)常接觸細(xì)菌源的行業(yè)人員,如銀行及證券公司等有臺工作人員。強(qiáng)力去污型可有效去除皮膚表層之重油污,并有除菌抗菌之效用,對皮膚無傷害,最適用于經(jīng)常接觸重油污的油田、煤礦、機(jī)修等工作人員手部肌膚的清潔養(yǎng)護(hù)?,F(xiàn)在,各種清潔爽膚、營養(yǎng)滋潤、強(qiáng)力除菌抗菌、強(qiáng)力去污、草本精華系列的液體香皂遍布各大超市、商場。然而,在使用過程中,人們?nèi)詿o法告別瓶瓶罐罐、用油乎乎的手倒洗潔精的煩惱。為此,市面上出現(xiàn)了許多手動泵液晶和紅外線泵液器,但其價格較貴,主要用于星級酒店、賓館。
我們設(shè)計了一種紅外微電腦自動泵液器,不同于以往所見到的所有的給液器。即插好用是該產(chǎn)品的主要特點和優(yōu)點,安裝無需打孔破壞墻面,補(bǔ)液無需灌裝,杜絕了液體的二次污染,使用無接觸,更衛(wèi)生、方便,是取代傳統(tǒng)香皂及其它瓶裝、泵裝洗護(hù)產(chǎn)品的時尚而經(jīng)濟(jì)的選擇。它由單片機(jī)控制,可設(shè)定出液量,具有抗干擾能力強(qiáng)、無誤操作、低壓報警、省電節(jié)能、價格便宜等特點。不僅僅選用于家庭,也適用于公共單位:醫(yī)院、銀行、政府機(jī)構(gòu)、學(xué)校等。
1 硬件設(shè)計
本設(shè)計采用Microchip PIC16C54單片機(jī),選用南通光電器件廠GR40101紅外發(fā)射二極管和GD1611硅PIN型光敏二極管作為紅外發(fā)射和接收器件,舟山海山電器有限公司生產(chǎn)的微型電機(jī)QDB-30-3.0作為泵液晶驅(qū)動。系統(tǒng)采用單鍵模式完成暫停、設(shè)定泵液量等功能。電路采用節(jié)電方式設(shè)計,待機(jī)電流小于100μA,并可提供微型電機(jī)所需的500mA負(fù)載電流,可監(jiān)測電池電壓,欠壓報警。系統(tǒng)原理如圖1所示。
圖中TX(紅外發(fā)射管)、R1、R5、Q4組成紅外發(fā)射電路,單片機(jī)RA1口輸出一定頻率的脈沖控制三極管Q4的通斷,從而控制紅外發(fā)射管TX的發(fā)射頻率。由單片機(jī)RA3口為發(fā)射電路提供電源,是為了節(jié)能。當(dāng)RA1口將要發(fā)射脈沖時,RA3口置高,發(fā)射電路加電。RX(紅外接收管)、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3組成紅外接收電路,RX接收紅外脈沖,整形后由Q6放大。接收電路必須嚴(yán)格控制放大倍數(shù),確保紅外反射接收距離在10cm左右。接收電路電源由單片機(jī)RB1口提供,在發(fā)射脈沖后,將RB1口置高。R6、R7、R8、Q3組成電池電壓監(jiān)測電路,當(dāng)電源電壓降到一定值時,Q3截止,單片機(jī)RB3口為高電平,欠壓報警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5組成電機(jī)供電電路,提供微型電機(jī)所需的3V電壓、500mA負(fù)載電流,當(dāng)需驅(qū)動電機(jī)泵液時,由單片機(jī)RB2口輸出低電平,Q發(fā)射極為電機(jī)供電。D1、C4、Q2、R3組成電機(jī)控制電路,泵液時先為電機(jī)供電,然后單片機(jī)RA2口輸出高電平驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。LED為工作狀態(tài)指示燈,單一按鍵SW為多功能鍵,可完成設(shè)定泵液量、暫停、手動泵液等功能。
2 軟件設(shè)計
本電路硬件設(shè)計通過控制各單元電路供電達(dá)到節(jié)能的目的,軟件上利用PIC單片機(jī)的休眼、看門狗溢出喚醒特性以及對發(fā)射脈沖個數(shù)的控制進(jìn)一步降低能耗,使其待機(jī)電流小于100μA,4節(jié)4號堿性電池可提供15 000次以上的使用次數(shù)或200天以上的使用時間。程序流程如圖2所示。
程序開始先對單片機(jī)各端口初始化,并設(shè)置好看門狗溢出時間,程序工作一個周期后,自動進(jìn)入休眠模式,由看門狗溢出喚醒單片機(jī)進(jìn)入下一周期。進(jìn)入一個工作周期前,首先判斷是電池上電第1次工作,還是看門狗溢出喚醒單片機(jī)。如果是電池上電第1次工作,指示燈應(yīng)給出指示,并對泵液量進(jìn)行設(shè)定。進(jìn)入工作周期后要判斷按鍵是否按下,若按下按鍵,則判斷是手動泵液還是暫停泵液器工作,這兩者靠按鍵時間長短決定。
紅外收發(fā)程序?qū)μ岣弑靡浩骺垢蓴_能力、降低泵液器能耗起著關(guān)鍵作用。經(jīng)過實驗選定一個發(fā)射脈沖頻率使其對外界光干擾不敏感。為了最大限度地降低能耗,程序?qū)Πl(fā)射脈沖的個數(shù)和方法進(jìn)行設(shè)計,先發(fā)2個試探脈沖,若接收到,則按選定頻率連續(xù)發(fā)60個脈沖,然后判斷接收方收到的脈沖數(shù)是否在允許的范圍內(nèi),是則泵液,否則進(jìn)入休眠模式;若接收方未收到試探脈沖,則直接進(jìn)入休眠模式。每次泵液器工作后,都檢查電池電壓,若發(fā)現(xiàn)電壓低,立即由指示燈給出報警,提示更換電池。
3 系統(tǒng)特點
我們設(shè)計的紅外感應(yīng)泵液器與同類產(chǎn)品相比,有以下優(yōu)勢:緊湊、精密集成電路設(shè)計,成本低、耗電省,4節(jié)5號堿性電池可提供15 000次以上的使用次數(shù)或200天以上的待機(jī)時間;抗干擾能力強(qiáng),無誤操作;采用可拆卸式磁控閥門,無泄漏,便于清洗;采用高科技粘貼技術(shù),方便實用,無需打孔固定;即插即用液體瓶技術(shù),補(bǔ)液無需灌裝,杜絕了液體的二次污染。該產(chǎn)品不僅僅適用于家庭,也適用于公共單位,如醫(yī)院、銀行、政府機(jī)構(gòu)、學(xué)校等,是一種具有寬廣市場容量的小家電產(chǎn)品。