红外线干手器的设计.doc

1、项目申请书姓 名班 级学 号项目名称： 红外线干手器内容提要： 随着电子工业的发展，我们日常生活与电子信息工业息息相关。电子工业的发展带动整个人类前进的步伐。本课题设计的红外线模拟干手器的设计与制作，主要利用AT89C51与一组红外线对管和继电器来简单模拟实现电路的整体功能。 技术路线和技术关键： 主要通过上网查找资料来进行项目设计，采用了反射式红外线传感器，这种传感器的发射与接受是合理的。当人或事物靠近时，自动产生控制信号继电器动作，使继电器得电吸和光照功能，设置延时30秒后继电器自动关闭。应用前景： 随着生活水平的提高，人们越来越注重安全、卫生的享受。而自动干手器也非常适应于公共洗手间等场

2、所，使用方面、卫生，而且制作、安装极为简单。也正符合了现代的先进、实用、理想的设备理念。指导老师意见：同意签名：5月6 日教研室意见：同意签名：5月6日 开题报告姓 名学号班级项目名称红外线干手器主要研究（设计）内容： 红外对管的发射与接受方式，继电器的动作运轨，AT89C51的学习运用。方法及其预期目的：采用平时所学习积累的知识并通过上网查找资料，在老师的指导和与同学的交流下按照设计要求采购元器件、进行设计制作。画好原理图并按照原理图摆放元器件进行焊接。最后经过通电调试检查，如有错误进行改进，以此达到红外线自动干手效果。项目特色和重点难点：项目特色：红外线感应方式和芯片AT89C51结合的运

3、用项目难点：编程课题进度计划：5.18：消化课题，查找资料，选择参考方案；5.22：确定设计方案并熟悉部分器件的用途；5.26：查找资料，进行单元电路的设计；5.28：分析电路原理，完成设计过程，撰写初稿；5.31：按毕业论文的各项要求，整理论文；6.6：修改、完善论文，检查定稿；6.8：准备答辩。指导教师意见：同意开题 指导教师签字： 5 月18 日前 言随着电子技术的发展，当前电子产品的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节

4、奏也越来越快。干手器是一种卫浴间用烘干双手或者吹干双手的洁具电器，分为感应式自动干手器和手动干手器。它主要运用于宾馆、餐馆、科研机构、医院、公共娱乐场和每个家庭的卫生间等。当洗手后，将双手伸在自动干手器的出风口下，自动干手器会自动送风，迅速使您的双手去湿变干，而当您把手一离开自动干手器送风口时它又自动停风关机。可达到不要毛巾擦干手上水分和防止疾病交叉感染的要求。本课题设计的是一种以红外线自动控制的干手器。采用了反射式红外线传感器，这种传感器的发射与接收是合理化的。当人或事物靠近时，自动产生控制信号使继电器动作得电吸合从而自动吹风。 它安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定

5、。发出的二极管光为不可见光，当发出光被某一信号调制后，只有专门的解调电路才能收到。它可在强光下工作，给人们的生活带来了极大的方便，已成为人们日常生活中必不可少的必需品。因此，研究红外线自动控制的原理及其应用，有着非常重要的意义。 本设计满足了人们在日常生活中自动化的需求，又提高了科学性。以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求，大大提高了产品的市场竞争力。目录前 言1第一章 方案的绪论31.1红外概述31.2继电器概述51）电磁继电器62）固体继电器63）温度继电器64）舌簧继电器65）时间继电器66）高频继电器67）极化继电器68）其他类型的继电器61.3芯片AT89C51概述6第二章 方案

6、的设计112.1功能及技术指标112.2方案设计的组成框图11第三章 硬件电路12第四章 红外线干手器的基本组成134.1单片机最小系统134.2红外发射接收电路144.3继电器模块14第五章 软件程序的设计155.1单片机的应用开发过程155.2电路板的制作155.3硬见调试15第六章 实物展示176.1实物正面图176.2实物背面图176.3实物工作状态图186.4实物待机图18总结19参考文献20致谢21附录22第一章 方案的绪论1.1红外概述红外线感应是目前使用最广泛的一种感应手段。由于红外线感应装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继报警系统之后，在电器、医疗设备，以及

7、玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线感应。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线感应不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外辐射又称红外线或者红外光，它是一种人的眼睛根本看不见的光，属于电磁波的一种。红外光是波长比红色光的波长（0.76m）还长的光波。通常，将电磁波波谱中间为0.761000m的波谱段成为红外光谱区。一般把红外光谱分为四个区域，即近红外（0.763.0m）、中红外（3.06.0m）、中远红外（6.020m）、和远红外（201000m）区。实际上，目前在工业或居民用的红外光探测/遥控中所使用的红外光主要集中在0.761.60m的近红外区。采用近红外光作

8、为红外探测/遥控的光源，主要基于如下理由：一般的接收用的光电二极管，光敏三极管大都采用硅（Si）半导体材料制作而成，这类管的接收峰值波长为7801550nm，即管子对波长为7801550nm的红外光的探测灵敏度最高。红外光发射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs或GaInAsP等半导体材料制作的红外发光二极管，其发射波长在8801700nm范围内，这与硅光电接收器件（包括发光二极管、光敏三极管）的响应波长相匹配，使得探测灵敏度高，工作效率高。使用红外发光二极管获得近红外光是相当简便的。红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外

9、光。除直流驱动外，发光二极管（LED）还有交流电流驱动方式和脉动电流驱动方式等。交流电流驱动方式主要用于红外测量、检测及较简单的红外通信等电路中。对红外光通信来势说，调制频率、调制带宽是重要的通信指标。在红外探测/遥控系统中，对红外发光二极管采用脉动直流驱动方式，即脉冲式红外光发射方式，红外光平均发射和脉冲式发射示意图平均发射方式是指通过启动直流供电电源直接驱动发光二极管发出恒定的红外光。红外发光二极管的功率一般都比较小，而平均发射方式的功耗较大，而且抗干扰能力较差。为了提高红外探测/遥控系统的作用距离，而又不使红外发射管过载，一般不采用平均发射方式，而采用脉冲发射方式或调制载波脉冲发射方式。

10、红外探测/遥控系统的有效作用距离取决于发射二极管辐射的峰值功率，而峰值功率是由发光二极管的电流峰值功率所决定的。峰值功率越大，驱动电流的平均值越小则发光效率就越高。脉冲发射方式或调制载波脉冲发射方式可使红外发射管的平均功率减小，提高系统的有效作用距离，而且大大提高了红外探测或遥控系统的抗干扰能力。光电探测器用来将接收到的红外脉冲信号转换成相应的电信号。接收光电管在没收到红外光信号时，光电管中流过的电流很小，即只有很小的“暗电流”，负载上无电脉冲信号输出；当有红外脉冲信号照射时，光电管的内阻急剧减小，电流增大，并在负载电阻上得到相应的电脉冲信号。由于检测出的信号微弱，粗要经过高增益电压放大器放大

11、，然后经整流滤波电路后输出正极性脉冲信号，加至触发电路，使触发器可靠翻转，并输出规范的控制信号，驱动执行机件动作。红外线发射管（1-1） 红外线接收管（1-2）1.2继电器概述继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设

12、备中，是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。1）电磁继电器：利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。2）固体继电器：指电子元件履行其功能而无机械运动构件的，输入和输出隔离的一种继电器。3）温度继电器：当外界温度达到给定值时而动作的继电器。4）舌簧继电器：利用密封在管内，具有触电簧片和衔铁磁路

13、双重作用的舌簧动作来开，闭或转换线路的继电器5）时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定时间才闭合或断开其被控线路继电器。6）高频继电器：用于切换高频，射频线路而具有最小损耗的继电器。7）极化继电器：有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。8）其他类型的继电器：如光继电器，声继电器，热继电器，仪表式继电器，霍尔效应继电器，差动继电器等。1.3芯片AT89C51概述AT89C51（如图1-3所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and

14、Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图1-3 AT89C51AT89C51单片机示意图（1-3） VCC：供电电 压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储

15、器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取