電器與工具
干手器控制板電路程序設(shè)計(jì)
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品成為我們生活的必備用品。如今電子自動(dòng)化開(kāi)始成為了人們的一種享受的形式，工廠、公司、酒店和高級(jí)場(chǎng)所等許多地方都會(huì)應(yīng)用被動(dòng)式人體熱釋電紅外感應(yīng)，因其性能穩(wěn)定且能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作而受到廣大用戶的歡迎，這種開(kāi)關(guān)主要由人體熱釋電紅外線傳感器、信號(hào)處理電路、控制及執(zhí)行電路、電源電路等幾個(gè)部分組成。
一、自動(dòng)干手器設(shè)計(jì)思想
現(xiàn)在我們也可以用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)自動(dòng)烘干的功能，而且更簡(jiǎn)便、可靠。由單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)人體熱釋電紅外線傳感器的發(fā)射與接收功能。即當(dāng)有人把手伸在固定位置時(shí)，紅外發(fā)光二級(jí)管發(fā)射出的信號(hào)經(jīng)過(guò)手反射給接收頭，然后控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行。直到等手離開(kāi)，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、干手器方案論證與比較
（1）傳統(tǒng)方案：多數(shù)干手器是采用芯片和定時(shí)器等集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)電路由編碼電路、譯碼電路、定時(shí)電路、控制電路和報(bào)警電路等組成。
（2）本文設(shè)計(jì)方案：此方案采用89S51單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制?？蓪?shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示和鍵盤設(shè)定等多種功能。
（3）方案比較：傳統(tǒng)方案所用芯片比較多，管腳與管腳之間的焊接常會(huì)出現(xiàn)虛焊和脫焊，從而造成電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)其功能。另外，電路太過(guò)于復(fù)雜，所以在焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)焊接錯(cuò)誤，在檢查電路時(shí)帶來(lái)了不必要的麻煩，在調(diào)試過(guò)程中也很難檢查出問(wèn)題所在。
本文設(shè)計(jì)方案所用的芯片少，焊接比較容易。采用以89S51為控制核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)，在軟件的調(diào)試方面也比較方便。因此我們采用本文設(shè)計(jì)方案。
三、干手器系統(tǒng)硬件原理與設(shè)計(jì)
3.1單片機(jī)系統(tǒng)
該單片機(jī)系統(tǒng)采用了AT89S51芯片。AT89S51有4 K字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器、128字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)I/O口線、紅外接收頭、兩個(gè)數(shù)據(jù)指針、兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89S51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)點(diǎn)工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。
3.2晶振電路和復(fù)位電路
外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，推薦電容使用30 PF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40 PF。
該電路設(shè)有復(fù)位開(kāi)關(guān)，在烘干過(guò)程中或烘干結(jié)束后按下復(fù)位，則系統(tǒng)清零，返回初始狀態(tài)。
3.3人體熱釋電紅外線傳感器的工作原理及特性
普通人體會(huì)發(fā)射1 0μm左右的特定波長(zhǎng)紅外線，用專門設(shè)計(jì)的傳感器就可以針對(duì)性地檢測(cè)這種紅外線的存在與否，當(dāng)人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應(yīng)將向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生控制信號(hào)。這種專門設(shè)計(jì)的探頭只對(duì)波長(zhǎng)為10μm左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會(huì)引發(fā)探頭動(dòng)作。
四、干手器原理圖的設(shè)計(jì)
電路圖采用Protel99 SE軟件來(lái)制圖，Protel 99 SE的主要特點(diǎn)為：①SCH：提供6萬(wàn)種以上元件；提供電氣法則檢測(cè)ERC。②PCB：可自動(dòng)布局、布線，也可手動(dòng)；提供設(shè)計(jì)法則檢測(cè)DRC。而我們只采用SCH制圖。
因此選用Protel99 SE既減少了步線的麻煩也使我們能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路調(diào)試，以檢查電路是否能實(shí)現(xiàn)其所要求的功能。
用Protel99 SE設(shè)計(jì)和繪制原理圖時(shí)應(yīng)注意電路原理圖設(shè)計(jì)流程、原理圖設(shè)計(jì)文檔的建立、設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作環(huán)境的設(shè)置、元件和SCH元件庫(kù)的操作、電路原理圖的繪制、電路原理圖的編輯。原理圖繪制完成還需要的常用處理技術(shù)有：層次式電路設(shè)計(jì)、電氣法則測(cè)試（ERC）和常用報(bào)表的生成等。
五、干手器功能調(diào)試總結(jié)
（1）硬件部分：首先檢查電路是否虛焊脫焊、連接是否正確。然后接通+5電源，把手伸到固定位置，觀察電吹風(fēng)是否有運(yùn)行。最后，在任意情況下按下復(fù)位按鈕，檢查電路是否能復(fù)位。
（2）軟件部分：首先根據(jù)要求，將總體項(xiàng)能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。然后根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之間的關(guān)系，畫出完整的程序流程圖。最后程序調(diào)試時(shí)將設(shè)計(jì)好的程序輸入，匯編，排除語(yǔ)法錯(cuò)誤。按所設(shè)計(jì)的原理圖，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上連線，檢查無(wú)誤。將匯編后的程序傳送至實(shí)驗(yàn)裝置。執(zhí)行該程序，檢查該程序是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若未達(dá)到，修改程序，直到達(dá)到要求為止。
總結(jié)
在設(shè)計(jì)軟件部分時(shí)，出現(xiàn)過(guò)很多錯(cuò)誤。經(jīng)常出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤，因此翻閱各種資料、上網(wǎng)查找以獲得更多的信息量，并向同事請(qǐng)教，最后修改了很多語(yǔ)法錯(cuò)誤。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，第一是程序地址空間分配問(wèn)題，因?yàn)? 1單片機(jī)片內(nèi)資源有限，往往會(huì)發(fā)生沖突，此時(shí)保護(hù)就顯得相當(dāng)重要。第二是因?yàn)閰R編可讀性較差，寫程序時(shí)由于多采用跳轉(zhuǎn)指令，所以往往會(huì)出錯(cuò)。要克服這個(gè)問(wèn)題，需要大量的編程經(jīng)驗(yàn)，并需要有足夠的耐心。第三是匯編的效率問(wèn)題，雖然就那么幾條指令，但是用法卻相當(dāng)靈活，所以要寫出高效率的代碼應(yīng)更加努力學(xué)習(xí)。在調(diào)試過(guò)程中，常常因?yàn)榉?hào)錯(cuò)誤和語(yǔ)法錯(cuò)誤而使該程序無(wú)法正常運(yùn)行，因此完成程序時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查。
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