基于单片机的红外微电脑自动泵液器设计

在我们的日常生活中，经常会遇到这样的窘境，想要往给液器里添加洗手液或洗洁剂，却弄了一手的液体；在医院里，护士为了给病人补给营养液，却难以避免营养液被多多少少污染。此时，你真的需要一款红外微电脑自动泵业器，它不同于以往所见到的所有的给液器。不仅即插好用，而且安装无需打孔破坏墙面，补液无需灌装，杜绝了液体的二次污染，使用无接触，更卫生、方便，是取代传统香皂及其他瓶装、泵装洗护产品的时尚而经济的选择。此外，它是由单片机控制，克服了普通工业控制中常见的多回路、耦合、干扰等多种情况，可设定出液量，具有抗干扰能力强、无误操作、低压报警、省电节能等特点。不仅适用于家庭，也适用于公共单位，如：医院、银行、政府机构、学校等。

　　1系统总体设计

　　该系统能自动探测有无物体靠近出液口，探测距离为15～20cm，LED显示器粗略显示容器内洗涤剂的剩余量，分为3种情况：

　　(1)最低的一段LED亮说明洗涤剂剩余量较少，需要尽快补充;

　　(2)最低段和中间段同时亮说明洗涤剂充足;

　　(3)三段同时亮说明容器内洗涤剂的已经超过安全警戒线，不能再继续加入，段间分隔误差：±5mm。

　　另外系统备有操作按键一个，用于选择流量，开机时默认值为小流量，按1次按键后选择中流量，按2次选择大流量，按3次后进入清洗模式，再按一次退出清洗模式并选择小流量。

　　自动给液系统的组成框图如图1所示。

　　LED显示器用于显示容器内液体的粗略剩余量，该显示器为三段条形LED显示器，竖直安装于出液器外壳上。

　　红外线发射、接收器这两个装置相互配合构成一个主动式红外线探测雷达，用于探测有无物体接近出液口，探测距离为15～20cm，红外线发射载波频率为38.4kHz，由微控制器(MCU)内部的定时器对主时钟分频得到;接收头的中心频率为39.7kHz;通过调节发射电流来调节探测距离。

液位传感器该传感器为电阻式传感器，通过一个带有旋转轴的浮球带动电位器旋转，从而把液面高度的变化转换为电阻的变化，然后在该电阻中通过一定的电流，就间接的把液面变化转换为电压的变化，微控制器(MCU)通过模数转换(ADC)读取该电阻值就可以获得液面的高度值，ADC转换精度8位。

　　串行接口该接口为备用接口，用于今后系统的扩展，此外MCU还通过该接口把液面高度值送往其他系统，传输速率为1200b/s，可以用PC机或其他具有UART单元的系统接收该数据。

　　2系统硬件结构

　　MCU引脚定义如表1所示：

　　3系统软件结构

　　3.1主程序流程图

　　主程序流程框图如图2所示，他主要完成初始化工作，进行目标检测，控制出液，并且显示液位情况，整个程序中大量地调用了其他子程序，为了方便不再一一列出其他子程序框图，主程序采用查询方式，初始化完成后一直处在等待响应状态。

　　定时器中断子程序，本子程序在整个系统中承担了红外检测的设置工作，单片机的设计中，定时器是个重要环节，本设计中采用定时器0中断的工作方式，中断程序流程图如图3所示。

　　出液控制子程序是本设计中的重要部分，他根据目标检测的结果控制步进电机的工作，程序流程图大致如图4所示。

　　3.2MCU内部RAM分配

　　AT89C2051内部共有128B的RAM，做如下分配：

　　00H～07H：工作寄存器组(R0～R7)，作为通用寄存器使用。

　　10H～14H：液面高度采样数据缓冲区(ADCBuff)。

　　16H：软件定时器(SoftTimel)。

　　17H：液面高度值(OldADCOut)。

　　1FH：键值(KeyValue)。

　　20H：工作标志组0(WF0)。

　　5FH：流量控制值(FluxValue)。

　　60H～7H：32B的系统堆栈(STACK)。

3.3标志位的分配

　　F_Xms：WF0.0，定时器0中断服务标志，在定时器0中断服务程序结束时置位，在软件定时器操作程序中查询该标志后复位。该标志位主要用于通知系统程序一次定时器中断已经处理完毕。

　　SendEN：WF0.1，主动红外探测器发射开关，该标志置位时允许红外探测器向外发射38.4kHz红外探测信号，复位时则不允许发射。该标志在红外探测器启动时置位，在探测器关闭时复位。

　　DetEN：WF0.2，红外探测开关，该标志置位时系统启动红外探测器探测目标，复位时系统不启动探测器。该标志在系统退出守候模式时置位，在探测到目标后复位。

　　MTCEN：WF0.3，电机运转，标志置位时表明电机处于运转状态，系统检查运转时间是否结束，如果MTCEN和DetEN都复位，系统将进入守候式：既不探测目标，也不启动电机，3s后自动退出守候模式。该标志在红外探测器探测到目标并启动电机后置位，电机运转时间结束后复位。

WashMode：WF0.4，清洗标志，标志置位时表明系统处于清洗模式下，系统的其他功能将被关闭，复位时关闭清洗功能。该标志在用户启动清洗功能时置位，关闭清洗功