一種紅外感應(yīng)泵液器的單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　摘要：紅外微電腦自動(dòng)泵液晶是21世紀(jì)一個(gè)實(shí)用的全新的小家電產(chǎn)品。它采用紅外技術(shù)感應(yīng)人手，由單片機(jī)控制出液量，具有抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)誤操作、省電節(jié)能等特點(diǎn)。

　　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(shí)，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(tái)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(duì)皮膚無(wú)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(yíng)養(yǎng)滋潤(rùn)、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(chǎng)。然而，在使用過(guò)程中，人們?nèi)詿o(wú)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(dòng)泵液晶和紅外線(xiàn)泵液器，但其價(jià)格較貴，主要用于星級(jí)酒店、賓館。

　　我們?cè)O(shè)計(jì)了一種紅外微電腦自動(dòng)泵液器，不同于以往所見(jiàn)到的所有的給液器。即插好用是該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，安裝無(wú)需打孔破壞墻面，補(bǔ)液無(wú)需灌裝，杜絕了液體的二次污染，使用無(wú)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(shí)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(wú)誤操作、低壓報(bào)警、省電節(jié)能、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。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(jì)

　　本設(shè)計(jì)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(dòng)。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(jì)，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(cè)電池電壓，欠壓報(bào)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(shí)，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(cè)電路，當(dāng)電源電壓降到一定值時(shí)，Q3截止，單片機(jī)RB3口為高電平，欠壓報(bào)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(dòng)電機(jī)泵液時(shí)，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(shí)先為電機(jī)供電，然后單片機(jī)RA2口輸出高電平驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)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(dòng)泵液等功能。

2 軟件設(shè)計(jì)

　　本電路硬件設(shè)計(jì)通過(guò)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(mén)狗溢出喚醒特性以及對(duì)發(fā)射脈沖個(gè)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(hào)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(shí)間。程序流程如圖2所示。

　　程序開(kāi)始先對(duì)單片機(jī)各端口初始化，并設(shè)置好看門(mén)狗溢出時(shí)間，程序工作一個(gè)周期后，自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，由看門(mén)狗溢出喚醒單片機(jī)進(jìn)入下一周期。進(jìn)入一個(gè)工作周期前，首先判斷是電池上電第1次工作，還是看門(mén)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(duì)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(dòng)泵液還是暫停泵液器工作，這兩者靠按鍵時(shí)間長(zhǎng)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(guò)實(shí)驗(yàn)選定一個(gè)發(fā)射脈沖頻率使其對(duì)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(gè)數(shù)和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，先發(fā)2個(gè)試探脈沖，若接收到，則按選定頻率連續(xù)發(fā)60個(gè)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(bào)警，提示更換電池。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　我們?cè)O(shè)計(jì)的紅外感應(yīng)泵液器與同類(lèi)產(chǎn)品相比，有以下優(yōu)勢(shì)：緊湊、精密集成電路設(shè)計(jì)，成本低、耗電省，4節(jié)5號(hào)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(shí)間；抗干擾能力強(qiáng)，無(wú)誤操作；采用可拆卸式磁控閥門(mén)，無(wú)泄漏，便于清洗；采用高科技粘貼技術(shù)，方便實(shí)用，無(wú)需打孔固定；即插即用液體瓶技術(shù)，補(bǔ)液無(wú)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(chǎng)容量的小家電產(chǎn)品。