基于单片机的消毒烘干机的设计
定时完成后,启动加热器和风扇进行烘干。整个过程完全自动控制,避免了交叉感染,手伸即喷,手离即停。同时,研制出的样品具有成本低、体积小、可靠性高、干手时间短等优点,在各类人员聚集或流动的场所应用广泛。
随着生活水平的提高,人们的卫生意识不断增强。在公共场所用纸巾擦手将会造成交叉感染和资源浪费。传统的干手机只能烘手,不能消毒,干手的时间长达近30 s。因此,本文针对普通干手机的不足,设计一种新型的干手机,干手时间仅为3~ 5 s,手伸即喷,手离即停,无延时喷雾现象。
1 硬件总体设计
1. 1 系统组成
该设计以EM78P419N 处理器为核心,由红外发射模块、接收模块、消毒模块、干手模块、液位显示、报警模块、电源等组成。设计时,各个模块可相对独立设计调试,最后集成为整个系统。硬件系统框图如图1 所示。
图1 硬件系统框图
1. 2 工作原理
利用红外漫反射原理来感应是否有手置入。需要干手时,将手放到干手机里,红外线被手反射到红外接收器,红外接收器将光信号转换成电信号送到单片机中,信号经过处理后启动消毒模块,几秒后,执行干手动作。为了保证消毒水的正常供应,在开机时,干手机会对消毒水位进行检查,当水位低于1/ 5 时,电路会报警。同时,考虑到季节的不同,可切换凉风和热风,降低年运行费。
2 硬件设计
电路原理图如图2 所示。
图2 电路原理图
2. 1 处理器EM78P419N
EM78P419N 是采用低功率、高速CMOS 工艺制造的8 位单片机。其内部有4K×13 位一次性只读ROM,8 级堆栈供子程序嵌套,8 位实时定时/ 计数器,8 位多路A/ D 转换器,3 个脉冲宽度调制器,6 个中断源,可编程自由运行看门狗定时器,3 个双向I/ O 端口。
2. 2 红外发射、接收模块
红外发射电路由晶振电路产生455 kHz 信号,经分频得到稳定的38 kHz 载波频率,编码信号对38 kHz载波信号进行调制,再经红外发射管D19向外发射红外线。
当手置于干手机中时,有一部分红外线反射到接收电路中的红外接收头HS3008 转换成电信号,再经过放大器Q12进行放大送到SC9149RX IN 端,当接收编码与发射编码一致时,HP3 输出高电平到单片机的13 脚。
2. 3 消毒模块
该模块由电磁阀和滴水泵组成。当有手置入干手机中,单片机13 脚接收到红外接收电路送来的电信号后,从9 脚发出脉冲信号加到Q8 管放大后供给光电耦合器U3 作驱动信号。光电耦合器输出信号驱动双向可控硅管U8 ,可控硅管U 8 导通即输出220 V 电压传送给电磁阀使其打开。随后,单片机8 脚发出的信号经处理后加到滴水泵,水泵将消毒水压上来,再通过一个雾嘴,使消毒水雾化,均匀喷在手的表面。当干手机无人使用时,机器则处于待定工作状态,此时水泵、电磁阀相继停止工作,避免出现滴露现象。
2. 4 干手模块
该模块由加热器、风扇、温度传感器组成。当消毒模块工作完成后,单片机6 脚发出的信号经处理后加到加热器,该加热器采用内热式再循环原理,在5 s 内使手上的消毒水快干。为了防止加热过高,在电路中设计一个传感器TEM_SENSOR1 来检测加热器的温度,当温度高于40 ℃ ,就停止工作,避免手部烫坏; 当温度低于38℃ ,加热器工作。同时,利用U1 MOS 管来驱动风扇工作,将加热器的热量吹出来到达手部。考虑到季节的不同,在电路中设计一个短路跳针,在温度较高的天气,可拔掉该插件,使加热器不参与工作,单靠风扇烘干手。
2. 5 液位显示、报警模块
为了显示消毒水的液位情况,在电路中采用一个水位传感器来感应1/ 5,2/ 5,3/ 5,4/ 5,5/ 5 这5 个液位。
当水位在某个高度时,水位传感器所测得的数据经过三极管放大,再相应地送到单片机的15,16,17,19 或20 脚,再通过24,23,1,2 或3 脚输出一个低电平给相应的发光二极管,使其发光,这样可知当前水位的高度。
当水位低于1/ 5 时,机器开机时21 脚输出高电平给BU ZZER 报警。同时,22 脚输出低电平,使二极管发出红光,提醒消毒水不足; 当水位在1/ 5~ 2/ 5 间,11 脚输出低电平,使二极管发出黄光,提醒消毒水即将不足; 当消毒水加满时机器同样会蜂鸣提醒水已加满,以免不注意时溢出。
2. 6 电源电路
220 V 市电经变压器降压,分别变成5 V,10. 5 V的交流电,再经桥式整流,电容滤波,5 V 的交流电稳压后得+ 5 V 电源给控制电路供电; 10. 5 V 的交流电变成12. 6 V 的交流电提供给风扇电路。
3 软件设计
主程序初始化后,首先进行水位检查,如水位低于1/ 5 时,电路报警; 否则,发射红外信号,如果检测到红外反射信号,说明有手置入,则设定工作标志,相继打开电磁阀、水泵,2 s 延时后,相
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