摘 要：為了改善傳統(tǒng)烘干機烘手時間長、易交叉感染、可靠性低等問題，進行了消毒干手機的設(shè)計。該設(shè)計利用紅外技術(shù)檢測信號，再將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送入EM78P419N 單片機，通過單片機的處理后，啟動電磁閥和滴水泵進行消毒。
定時完成后，啟動加熱器和風(fēng)扇進行烘干。整個過程完全自動控制，避免了交叉感染，手伸即噴，手離即停。同時，研制出的樣品具有成本低、體積小、可靠性高、干手時間短等優(yōu)點，在各類人員聚集或流動的場所應(yīng)用廣泛。
隨著生活水平的提高，人們的衛(wèi)生意識不斷增強。在公共場所用紙巾擦手將會造成交叉感染和資源浪費。傳統(tǒng)的干手機只能烘手，不能消毒，干手的時間長達近30 s。因此，本文針對普通干手機的不足，設(shè)計一種新型的干手機，干手時間僅為3~ 5 s，手伸即噴，手離即停，無延時噴霧現(xiàn)象。
1 硬件總體設(shè)計
1. 1 系統(tǒng)組成
該設(shè)計以EM78P419N 處理器為核心，由紅外發(fā)射模塊、接收模塊、消毒模塊、干手模塊、液位顯示、報警模塊、電源等組成。設(shè)計時，各個模塊可相對獨立設(shè)計調(diào)試，最后集成為整個系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)框圖如圖1 所示。
圖1 硬件系統(tǒng)框圖
1. 2 工作原理
利用紅外漫反射原理來感應(yīng)是否有手置入。需要干手時，將手放到干手機里，紅外線被手反射到紅外接收器，紅外接收器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送到單片機中，信號經(jīng)過處理后啟動消毒模塊，幾秒后，執(zhí)行干手動作。為了保證消毒水的正常供應(yīng)，在開機時，干手機會對消毒水位進行檢查，當水位低于1/ 5 時，電路會報警。同時，考慮到季節(jié)的不同，可切換涼風(fēng)和熱風(fēng)，降低年運行費。
2 硬件設(shè)計
電路原理圖如圖2 所示。
圖2 電路原理圖
2. 1 處理器EM78P419N
EM78P419N 是采用低功率、高速CMOS 工藝制造的8 位單片機。其內(nèi)部有4K×13 位一次性只讀ROM，8 級堆棧供子程序嵌套，8 位實時定時/ 計數(shù)器,8 位多路A/ D 轉(zhuǎn)換器，3 個脈沖寬度調(diào)制器，6 個中斷源，可編程自由運行看門狗定時器，3 個雙向I/ O 端口。
2. 2 紅外發(fā)射、接收模塊
紅外發(fā)射電路由晶振電路產(chǎn)生455 kHz 信號，經(jīng)分頻得到穩(wěn)定的38 kHz 載波頻率，編碼信號對38 kHz載波信號進行調(diào)制，再經(jīng)紅外發(fā)射管D19向外發(fā)射紅外線。
當手置于干手機中時，有一部分紅外線反射到接收電路中的紅外接收頭HS3008 轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大器Q12進行放大送到SC9149RX IN 端，當接收編碼與發(fā)射編碼一致時，HP3 輸出高電平到單片機的13 腳。
2. 3 消毒模塊
該模塊由電磁閥和滴水泵組成。當有手置入干手機中，單片機13 腳接收到紅外接收電路送來的電信號后，從9 腳發(fā)出脈沖信號加到Q8 管放大后供給光電耦合器U3 作驅(qū)動信號。光電耦合器輸出信號驅(qū)動雙向可控硅管U8 ，可控硅管U 8 導(dǎo)通即輸出220 V 電壓傳送給電磁閥使其打開。隨后，單片機8 腳發(fā)出的信號經(jīng)處理后加到滴水泵，水泵將消毒水壓上來，再通過一個霧嘴，使消毒水霧化，均勻噴在手的表面。當干手機無人使用時，機器則處于待定工作狀態(tài)，此時水泵、電磁閥相繼停止工作，避免出現(xiàn)滴露現(xiàn)象。
2. 4 干手模塊
該模塊由加熱器、風(fēng)扇、溫度傳感器組成。當消毒模塊工作完成后，單片機6 腳發(fā)出的信號經(jīng)處理后加到加熱器，該加熱器采用內(nèi)熱式再循環(huán)原理，在5 s 內(nèi)使手上的消毒水快干。為了防止加熱過高，在電路中設(shè)計一個傳感器TEM_SENSOR1 來檢測加熱器的溫度，當溫度高于40 ℃ ，就停止工作，避免手部燙壞; 當溫度低于38℃ ，加熱器工作。同時，利用U1 MOS 管來驅(qū)動風(fēng)扇工作，將加熱器的熱量吹出來到達手部?？紤]到季節(jié)的不同，在電路中設(shè)計一個短路跳針，在溫度較高的天氣,可拔掉該插件，使加熱器不參與工作，單靠風(fēng)扇烘干手。
2. 5 液位顯示、報警模塊
為了顯示消毒水的液位情況，在電路中采用一個水位傳感器來感應(yīng)1/ 5，2/ 5，3/ 5，4/ 5，5/ 5 這5 個液位。
當水位在某個高度時，水位傳感器所測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過三極管放大，再相應(yīng)地送到單片機的15，16，17，19 或20 腳，再通過24，23，1，2 或3 腳輸出一個低電平給相應(yīng)的發(fā)光二極管，使其發(fā)光，這樣可知當前水位的高度。
當水位低于1/ 5 時，機器開機時21 腳輸出高電平給BU ZZER 報警。同時，22 腳輸出低電平，使二極管發(fā)出紅光，提醒消毒水不足; 當水位在1/ 5~ 2/ 5 間,11 腳輸出低電平，使二極管發(fā)出黃光，提醒消毒水即將不足; 當消毒水加滿時機器同樣會蜂鳴提醒水已加滿，以免不注意時溢出。
2. 6 電源電路
220 V 市電經(jīng)變壓器降壓，分別變成5 V，10. 5 V的交流電，再經(jīng)橋式整流，電容濾波，5 V 的交流電穩(wěn)壓后得+ 5 V 電源給控制電路供電; 10. 5 V 的交流電變成12. 6 V 的交流電提供給風(fēng)扇電路。
3 軟件設(shè)計
主程序初始化后，首先進行水位檢查，如水位低于1/ 5 時，電路報警; 否則，發(fā)射紅外信號，如果檢測到紅外反射信號，說明有手置入，則設(shè)定工作標志，相繼打開電磁閥、水泵，2 s 延時后，相繼關(guān)閉水泵、電磁閥。打開風(fēng)扇和加熱器，再判斷加熱器的溫度是否高于40 ，當溫度高于40℃ ，加熱器停止工作; 當溫度低于38 ，加熱器工作。程序流程圖如圖3 所示。
圖3 程序流程圖
4 主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)如下：
電源為AC220 ( 1±10% ) V，50/ 60 Hz; 功率為1 400 W; 消耗功率小于等于60 W; 風(fēng)速為100 m/ s; 吹干時間為3 ~ 5 s; 感應(yīng)距離為5 ~ 16 cm; 裝液量為1 700 mL; 噪音小于等于50 dB; 外型尺寸為230 mm150 mm 375 mm; 工作方式有壁掛式、噴淋方式( 定量噴淋，噴霧量小于等于10 mL/ 次) 。
5 結(jié) 語
采用EM78P419N單片機和紅外技術(shù)相結(jié)合的新型消毒、干手雙功能機，具有成本低、體積小、硬件電路簡單、可靠性高的特點，可全自動控制噴霧消毒，避免了消毒前后手的交叉感染和二次感染，在各類人員*或流動的場所應(yīng)用廣泛。
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