基于EM78P419N單片計(jì)的消毒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要：為了改善傳統(tǒng)烘干機(jī)烘手時(shí)間長、易交叉感染、可靠性低等問題，進(jìn)行了消毒干手機(jī)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)利用紅外技術(shù)檢測(cè)信號(hào)，再將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入EM78P419N單片機(jī)，通過單片機(jī)的處理后，啟動(dòng)電磁閥和滴水泵進(jìn)行消毒。定時(shí)完成后，啟動(dòng)加熱器和風(fēng)扇進(jìn)行烘干。整個(gè)過程完全自動(dòng)控制，避免了交叉感染，手伸即噴，手離即停。同時(shí)，研制出的樣品具有成本低、體積小、可靠性高、干手時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在各類人員聚集或流動(dòng)的場(chǎng)所應(yīng)用廣泛。
關(guān)鍵詞：紅外技術(shù)；EM78P419N單片機(jī)；消毒；烘干

    隨著生活水平的提高，人們的衛(wèi)生意識(shí)不斷增強(qiáng)。在公共場(chǎng)所用紙巾擦手將會(huì)造成交叉感染和資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的干手機(jī)只能烘手，不能消毒，干手的時(shí)間長達(dá)近30 s。因此，本文針對(duì)普通干手機(jī)的不足，設(shè)計(jì)一種新型的干手機(jī)，干手時(shí)間僅為3～5 s，手伸即噴，手離即停，無延時(shí)噴霧現(xiàn)象。

1 硬件總體設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)組成
    該設(shè)計(jì)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(bào)警模塊、電源等組成。設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)模塊可相對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)調(diào)試，最后集成為整個(gè)系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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(shí)，將手放到干手機(jī)里，紅外線被手反射到紅外接收器，紅外接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送到單片機(jī)中，信號(hào)經(jīng)過處理后啟動(dòng)消毒模塊，幾秒后，執(zhí)行干手動(dòng)作。為了保證消毒水的正常供應(yīng)，在開機(jī)時(shí)，干手機(jī)會(huì)對(duì)消毒水位進(jìn)行檢查，當(dāng)水位低于1／5時(shí)，電路會(huì)報(bào)警。同時(shí)，考慮到季節(jié)的不同，可切換涼風(fēng)和熱風(fēng)，降低年運(yùn)行費(fèi)。

2 硬件設(shè)計(jì)
    電路原理圖如圖2所示。

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(jī)。其內(nèi)部有4K×13位一次性只讀ROM，8級(jí)堆棧供子程序嵌套，8位實(shí)時(shí)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，8位多路A／D轉(zhuǎn)換器，3個(gè)脈沖寬度調(diào)制器，6個(gè)中斷源，可編程自由運(yùn)行看門狗定時(shí)器，3個(gè)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(hào)，經(jīng)分頻得到穩(wěn)定的38 kHz載波頻率，編碼信號(hào)對(duì)38 kHz載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)紅外發(fā)射管D19向外發(fā)射紅外線。當(dāng)手置于干手機(jī)中時(shí)，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(hào)，再經(jīng)過放大器Q12進(jìn)行放大送到SC9149RX IN端，當(dāng)接收編碼與發(fā)射編碼一致時(shí)，HP3輸出高電平到單片機(jī)的13腳。
2．3 消毒模塊
    該模塊由電磁閥和滴水泵組成。當(dāng)有手置入干手機(jī)中，單片機(jī)13腳接收到紅外接收電路送來的電信號(hào)后，從9腳發(fā)出脈沖信號(hào)加到Q8管放大后供給光電耦合器U3作驅(qū)動(dòng)信號(hào)。光電耦合器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙向可控硅管U8，可控硅管U8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(jī)8腳發(fā)出的信號(hào)經(jīng)處理后加到滴水泵，水泵將消毒水壓上來，再通過一個(gè)霧嘴，使消毒水霧化，均勻噴在手的表面。當(dāng)干手機(jī)無人使用時(shí)，機(jī)器則處于待定工作狀態(tài)，此時(shí)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(dāng)消毒模塊工作完成后，單片機(jī)6腳發(fā)出的信號(hào)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(jì)一個(gè)傳感器TEM_SENSOR1來檢測(cè)加熱器的溫度，當(dāng)溫度高于40℃，就停止工作，避免手部燙壞；當(dāng)溫度低于38℃，加熱器工作。同時(shí)，利用U1 MOS管來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇工作，將加熱器的熱量吹出來到達(dá)手部?？紤]到季節(jié)的不同，在電路中設(shè)計(jì)一個(gè)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(bào)警模塊
    為了顯示消毒水的液位情況，在電路中采用一個(gè)水位傳感器來感應(yīng)1／5，2／5，3／5，4／5，5／5這5個(gè)液位。當(dāng)水位在某個(gè)高度時(shí)，水位傳感器所測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過三極管放大，再相應(yīng)地送到單片機(jī)的15，16，17，19或20腳，再通過24，23，1，2或3腳輸出一個(gè)低電平給相應(yīng)的發(fā)光二極管，使其發(fā)光，這樣可知當(dāng)前水位的高度。
    當(dāng)水位低于1／5時(shí)，機(jī)器開機(jī)時(shí)21腳輸出高電平給BUZZER報(bào)警。同時(shí)，22腳輸出低電平，使二極管發(fā)出紅光，提醒消毒水不足；當(dāng)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(dāng)消毒水加滿時(shí)機(jī)器同樣會(huì)蜂鳴提醒水已加滿，以免不注意時(shí)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(jì)
    主程序初始化后，首先進(jìn)行水位檢查，如水位低于1／5時(shí)，電路報(bào)警；否則，發(fā)射紅外信號(hào)，如果檢測(cè)到紅外反射信號(hào)，說明有手置入，則設(shè)定工作標(biāo)志，相繼打開電磁閥、水泵，2 s延時(shí)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(dāng)溫度高于40℃，加熱器停止工作；當(dāng)溫度低于38℃，加熱器工作。程序流程圖如圖3所示。

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(shí)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 mm×150 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(jī)和紅外技術(shù)相結(jié)合的新型消毒、干手雙功能機(jī)，具有成本低、體積小、硬件電路簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)，可全自動(dòng)控制噴霧消毒，避免了消毒前后手的交叉感染和二次感染，在各類人員聚集或流動(dòng)的場(chǎng)所應(yīng)用廣泛。