基于SPCE061A控制的紅外泵液器的改進(jìn)設(shè)計

O 引言

　　紅外泵液器通常用于完成“伸手出水，縮手停水”功能，一般可提供手動和自動兩種泵液模式，同時具有低電壓檢測報警以及使用完畢后語音提示等功能。紅外泵液器在工作時，一般首先通過傳感器將伸手出水動作轉(zhuǎn)換成電信號，并通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外光去控制受控裝置中的紅外接收二極管，再利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。當(dāng)伸出手時，接收部分收到的紅外線強(qiáng)度降低，轉(zhuǎn)換的電流強(qiáng)度減弱，拿開手時，紅外直射到光敏管上，輸出電流增強(qiáng);之后的第二步，再將電流信號的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為能被SPCE06lA單片機(jī)識別的高低電平。由此需要電路具有流控電壓源的功能，高電平約為5V，低電平為0V，為此，可采用雙極性三極管的共射極接法來實現(xiàn);第三步，則是通過對高低電壓信號的判斷來輸出控制信號，并將控制信號輸出給電機(jī)，再通過電機(jī)控制水泵。這部分主要是對IOB2的中斷檢測，伸手時紅外線被擋住，三極管截止，IOB2得到高電平，即利用IOB2的上升沿中斷申請功能(或者使用查詢方法)來向SPCE06lA單片機(jī)提出放水的中斷請求。

　　通過以上三個操作步驟，僅僅可以基本完成設(shè)計功能，而本文對上述傳統(tǒng)設(shè)計的改進(jìn)之處有以下三點(diǎn)：

　　(1)使用1*3鍵盤提供自動與手動切換。在自動模式下，手伸到儀器出水，手離開停止;手動模式下，按下2鍵出水，按3鍵停止。

　　(2)改進(jìn)了工作指示燈電路模塊。當(dāng)電路處于工作狀態(tài)時，指示燈亮。

　　(3)改進(jìn)了語音播報，由于SPCE061A單片機(jī)集成了2個10位DAC(數(shù)一模轉(zhuǎn)換)模塊，因此，利用這部分資源可以方便地實現(xiàn)數(shù)字到模擬信號的轉(zhuǎn)換，從而使人機(jī)交互更友好，同時也可以表明當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

　　1 紅外泵液器的硬件設(shè)計

　　本系統(tǒng)的工作組成原理如圖1所示。

　　本方案采用凌陽SPCE061A單片機(jī)。并選用GR4010l紅外發(fā)射二極管作為紅外發(fā)射器件.GDl6ll硅PIN型光敏二極管作為紅外接收器件。微型電機(jī)選用QDB一30—3.0作為泵液器的驅(qū)動。紅外傳感部分可用來檢測是否有人需要使用泵液器，它分為紅外發(fā)射和紅外接收兩部分。紅外發(fā)射管采用GR40101，主要通過IOB8輸出一定頻率的脈沖來控制紅外發(fā)射管的發(fā)射頻率。紅外接收管則采用GD1611，可利用IOB2的外部中斷功能來進(jìn)行檢測。語音播報部分采用SPCE061A內(nèi)部的DACl輸出信號到語音電路，再使用A2000格式放音。本系統(tǒng)提供3個按鍵，可用來設(shè)定出液量、自動、手動泵液等，他們占用SPCE06lA的IOA0—2共3根I/O線。系統(tǒng)選用微型電機(jī)來作為泵液的驅(qū)動，電機(jī)的控制是由一個三極管作為電子開關(guān)完成的?？赏ㄟ^IOB4控制三極管，從而控制電機(jī)。利用SPCE061A內(nèi)部的LVD單元可以完成低電壓檢測，而不需要外接其它組件。此外，系統(tǒng)還提供了一個發(fā)光二極管作為工作指示燈，并可用IOA5來控制。

　　圖2所示是系統(tǒng)的控制電路原理圖。電路中，SPCE061A為主控制芯片，IOA5控制工作指示燈。當(dāng)系統(tǒng)接上電源時，可通過過程控制IOA5輸出高電平，工作指示燈一直亮著。1*3鍵盤的功能是分別設(shè)定自動與手動模式的切換、手動下出水、手動下停水，其占用IOA0-2三個端口。當(dāng)?shù)谝淮伟聪?鍵時，默認(rèn)為自動模式，即當(dāng)手伸到儀器時，IOB2口接收不到IOB8口發(fā)射出來的紅外控制信號，則單片機(jī)控制IOA4口并控制電機(jī)轉(zhuǎn)動泵水，當(dāng)手離開時，IOB2口接收到紅外信號，控制電機(jī)停止出水。當(dāng)再次按下1鍵，則切換到手動模式，這時按下2鍵開始出水，按3鍵停止出水。當(dāng)電機(jī)由轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥Ｖ箷r，單片機(jī)控制DACl口播放“謝謝”。當(dāng)電壓低于開始設(shè)定的電壓值時，系統(tǒng)播放聲音報警。