毕业设计论文基于单片机的红外自动淋浴器设计

学科分类号： 08 湖南人文科技学院本科生毕业设计题 目： 基于单片机的红外自动淋浴器的设计 学生姓名： 学号 系 部： 通信与控制工程系 专业年级： 通信工程2007级 指导教师： 职 称： 讲师 副教授 湖南人文科技学院教务处制湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 二 年 月 日基于单片机的红外自动淋浴器设计摘要：目前我国国有企业、事业单位、学校等都有许多公共浴室，其中大多是传统淋浴设备，这些设备陈旧，造成大量淡水资源的浪费，针对我国淡水资源浪费的现状，本文设计了一种能自动感应人的来去的红外自动淋浴系统。系统主要以STC89C52单片机为核心，以RE200B传感器为红外接收模块，蜂鸣器报警模块，LCD显示模块及电磁阀控制模块，并辅有一些外部元件组成。单片机接收到的红外信号后打开电磁阀，此时开始淋浴，同时通过LCD液晶显示淋浴时间或定时时间，当定时时间快到时，通过蜂鸣器进行声音报警，并一分钟后关闭电磁阀，从而达到淋浴节水效果。关键词：Pro tel DXP; 电路设计; Wo rd 文档; 仿真性能Design of Infrared Automatic Shower Based on MCUAbstract: Altiums Protel DXP2004 was launched in 2004, the latest version of the circuit design software, which enables from conceptual design, level design and production data until the output of all this analysis between the validation and design data management. The current popular Protel 98, Protel 99 SE, is its pre-release. Protel DXP 2004 is not a simple PCB (printed circuit board) design tools, but by the number of modules of the system tools, namely, SCH (schematic) design, SCH (schematic diagram) simulation, PCB (printed circuit board ) design, Auto Router (Autorouter) and FPGA design, covering the entire PCB physical design as the core. The software project management, schematic and PCBs two-way synchronization, multi-channel design, automatic routing topology and circuit simulation technology combined with the circuit design provides a powerful support. With earlier versions - Protel99 compared, Protel DXP 2004 not only in appearance even more luxurious, humane, but also greatly enhanced the synchronization circuit design, and incorporates VHDL and FPGA design system, its function has greatly strengthened . Protel is an excellent electronic circuit design software, developed rapidly in recent years. Protel-aided design of electronic circuits is very important electronic professional courses.Keywords：infrared sensors; shower; induction; electromagnetic valve; buzzer 目 录第一章 绪论11.1 红外技术的特点11.2 课题背景及意义11.3 国内外的研究现状21.4 论文的主要研究内容3第二章 系统整体方案设计42.1系统设计思路42.2系统方案设计42.2.1 方案一42.2.2 方案二5第三章 系统硬件设计63.1单片机的选择63.1.1 STC89C52单片机的特点63.1.2 STC89C52单片机的管脚说明83.2红外信号的采集电路设计93.2.1 RE200B热释红外传感器结构图及工作原理103.2.2热释电红外传感器RE200B处理芯片BISS0001113.2.3 红外采集电路123.3显示电路设计133.3.1 1602液晶模块JHD162A 简介133.3.2单片机与1062LCD接口电路设计163.4 报警电路设计173.5 电磁阀控制电路设计17第四章 系统软件设计194.1 主程序设计194.2 红外信号采集程序194.3 报警程序194.4液晶显示驱动程序19致谢22参考文献23附录24附录A 开发板原理图24附录B 程序清单25第一章 绪论近年来单片机技术发展很快，已广泛应用于军事、通信、消费类电子等领域正成为各行业不可缺少的技术，是电子类科研和工程技术人员必须掌握的技术之一。1.1 红外技术的特点红外技术能够得到众多厂家的支持和青睐，是和其本身的优点是分不开的。一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检验处理后即可产生报警信号型还是B型，其引线只有4根，2根数据线，一根电源线，一根地线。释电红外传感技术在红外探测、夜视装置、防入侵、安全防范、自动门控制、自动灯控制、交通管制、温度监测以及观点玩具等方面有着广泛应用1。因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎：“有电危险”安全警示电路：用于有电场合时，通过发出声音和声光提醒人们注意安全。自动门：主要用于银行、宾馆；当有人来到时，大门自动打开，人离开后又自动关闭。红外防盗报警器：用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警器。高速公路车辆、车流计数器。自动开、关的照明灯，人体自动开关等。1.2 课题背景及意义我国国有企业、事业单位、学校等都有许多公共浴室，其中大多是传统淋浴设备；这些设备陈旧，造成大量淡水资源的浪费。这些浴室每个喷头没一小时浪费掉0.25吨水，一天工作八小时就浪费2吨水，那么一千个、十万个这样的喷头将浪费多么大的淡水资源；浪费主要是因为水阀，其中主要与出水阀有关目前传统公共浴室应用较广泛的阀门有两种。第一中是手动阀。这是最原始，但价格低廉，在我国广大城乡地区仍应用广泛。第二种是脚踏弹簧阀。这种阀门采用机械性原理，实现半自动控制。现在基于单片机的红外测控系统，它采用了单片机控制技术和红外感应技术，集成了光学、电子、单片机和机械等技术于一体。该系统应用于自动淋浴器的实例表明：系统工作可靠，成本低廉，经济效益显著。1.3 国内外的研究现状21世纪是迈向信息化社会的崭新阶段，其中，红外技术已成为这一时期科学技术发展的重要标志，并最有寻求更大的突破与飞跃。市场上有许多种类的红外淋浴器，如学校和高级宾馆所设的红外淋浴器，是利用红外发射接收方式达到控制淋浴器水龙头开或关的装置，当人手将红外光线切断， 接收器及控制器件将淋浴器打开供水，由于发射器所发出的是一束光线，所以手放的位置受限，而且还要一个长期工作的红外发射器，用电量大、成本高易损坏、安装困难、使用不方便。同时现阶段又出现红外自动淋浴器，利用人的手和身体所发出的红外线直接控制淋浴器水龙头开或关的人体红外传感自动淋浴器。产品主要特点：1、自动淋浴器采用红外遥控原理，自动感应人体的来去，人到水流，人去水停。 2、节水效果明显，达30%以上。 3、具有极强的防水垢、防污能力。 4、控制器不怕潮气、不怕水淋、不怕浓雾。 5、控制器和喷头之间采用电线连接。 6、恒温供水，供水方式可明可暗。 7、适合厂矿、公共浴池等使用环境。 8、喷头与电磁阀合二为一，便于检修、除垢。9、浴池整体布局合理，墙面整洁，管路明快简捷，方便浴后清理卫生。 10、人在淋浴时不用触摸开关，温馨舒适，充分享受高科技带来的全自动的文明服务。1.4 论文的主要研究内容针对目前国内淡水资源大量浪费的现状，结合国内外现有的相关研究成果及现有的成熟技术。本论文进行了基于单片机的红外淋浴器系统的研究与设计。论文的主要内容有：第1章 绪论。简要介绍本文的研究目的及意义、红外传感技术在国内外发展和现状。第2章 系统整体方案设计。主要包括系统的设计思路与系统方案对比。第3章 系统硬件设计。这部分主要包括系统各模块的主要芯片选型、各芯片的功能介绍、各模块的功能作用阐述及其红外传感模块及报警显示模块硬件电路设计等。第4章 系统软件设计。软件设计部分包括系统主程序、红外采集程序、显示程序及报警程序等，并给出了各自的设计流程图。第二章 系统整体方案设计本章提出了系统的设计思路，明确了系统的功能特点。制定了系统方案框图 在系统结构设计部分给出了红外淋浴系统的结构图。2.1系统设计思路红外淋浴系统的设计思路：当人靠近淋浴器时，系统中的红外传感器检测模块便器检测到相应的人体红外信号，系统便被触发；送给单片机控制系统进行判断处理后，打开电磁阀、触发报警、时间显示等一系列操作。2.2系统方案设计2.2.1 方案一采用SNS9201红外传感器进行对人体红外信号采集，经SNS9201芯片处理之后传给单片机，单片机作相应的操作，如电磁阀和蜂鸣器的开关，并将时间用数码管显示出来。但SNS9201芯片处理红外信号时有延时电路，电磁阀不能马上打开；其次数码管功耗大并对电流非常敏感，不能极好显示时间。所以该方案只能较好完成系统功能。图2-1 方案一2.2.2 方案二采用RE200B红外传感器进行对人体红外信号采集，经BISS0001芯片处理之后传给单片机，单片机作相应的操作。如电磁阀和蜂鸣器的开关，并将时间用LCD显示出来。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，能及时对红外信号进行采集并触发单片机的控制操作；LCD体积小、工作电流比LED小几个数量级，故其功耗低，且有着良好的人机界面。该方案能很好完成系统功能。图2-2 方案二从以上两种方案，采用方案二。电路比较简单、费用较低、可靠性高、软件设计也比较简单，故采用了方案二。第三章 系统硬件设计根据系统采用的方案，本章设计了系统的总体结构图。阐述了系统硬件的总体结构；其次进行系统的硬件设计，包括红外信号采集模块设计和电磁阀控制模块设计，液晶显示模块设计，报警电路设计等。详细阐述了各个模块的芯片选型，根据所选芯片的功能特点、工作原理及接口电路，设计了各模块的具体硬件电路。3.1单片机的选择STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器2。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案3。3.1.1 STC89C52单片机的特点1、 超低功耗(1)掉电模式：典型功耗 0.5uA，可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序(2)空闲模式：典型功耗 2mA(3)正常工作模式：典型功耗 4mA - 7mA2、 超强抗干扰(1)I/O口输入/输出口经过特殊处理，很多干扰是从I/O进去的，每个I/O均有对VCC/对GND二级管箝位保护。(2)电源单片机内部的电源供电系统经过特殊处理，很多干扰是从电源进去的。(3)时钟单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的。(4)看门狗单片机内部的看门狗电路经过特殊处理，打开后无法关闭，可放心省去外部看门狗。(5)复位电路单片机内部的复位电路经过特殊处理，很多干扰是从复位电路部分进去的。STC89C51RC/RD+系列单片机为高电平复位。推荐外置复位电路为MAX810/STC810，STC6344，STC6345，813L，706P；也可用R/C复位 10uF电容/10k电阻，22uF/8.2k等。(6)宽电压 不怕电源抖动，5v: 6v - 3.4v 3v: 4v - 1.9v。3、 具体特征如下：(1)增强型6时钟、机器周期 12时钟、机器周期 8051 CPU。(2)工作电压：5.5V - 3.4V（5V单片机）/ 3.8V - 2.0V（3V单片机）。(3)工作频率范围：0 40MHZ 相当于普通8051的 080MHZ。实际工作频率可达48MHZ。(4)用户应用程序空间4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K 字节。(5)片上集成1280字节 / 512字节 RAM。(6)通用I/O口（32/36个） 复位后为：P1/P2/P3/P4是准以向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。(7)ISP(系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器/仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户SK程序3秒即可完成一片。(8)CCPROM功能。(9)看门狗电路。(10)内部集成MAXS10专用复位电路（D版本才有）外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。(11)共3个16位定时器/计数器。其中定时器0还不可以当成2个8位定时器使用。(12)外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。(13)通用异步串行口（UART） 还可用定时器软件实现多个UART。(14)工作温度范围：0-750C/-400C -+850C。(15)封装：LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。3.1.2 STC89C52单片机的管脚说明STC89C52芯片如图3-17：图3-1 STC89C52管脚图具体介绍如下：(1)主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入接5V电源；GND(Pin20)：接地线；(2)外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端；XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端；(3)控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号；PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号；(4)可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口。分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚）共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7；P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7；P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7； P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7；STC89C52主要功能如表3.1所示。表3.1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.2红外信号的采集电路设计红外信号采集都是指从传感器或者其他待测的设备等模拟被测单元或数字被测单元中自动采集信息的一个过程。信号采集系统是结合计算机的测量软硬件相关产品来实现灵活、用户自定义的测量系统4。一个完备的数据采集系统应该包括传感器或变换器、信号调理设备、数据采集和分析硬件、驱动程序和应用软件等等。本系统中被检测的信号为模拟量，要经过BISS0001转换成数字量，才能实现单片机的控制。数据采集模块是将人体红外的传感器信号，经过BISS0001送给单片机进行处理，终端单片机判断处理并作时间数码显示及蜂鸣器报警。在数据采集模块部分，本系统采用STC89C52单片机作为前端警情采集中心控制单元，主要完成对所采集数据的处理。下面介绍采集模块各芯片的选型。3.2.1 RE200B热释红外传感器结构图及工作原理RE200B热释电红外传感器5的通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管FET和电阻等部分组成。热释电晶体一般采用PZT或其他压电晶体材料,将敏感材料PZT的上、下表面做成电极，并在其上表面上加1层黑色氧化膜，以提高转换效率。在管壳顶端装有滤光镜片，它可以阻止不需要的红外线或其他光线进入传感器，其结构如图3-2所示。红外传感器工作原理与红外线有关，它是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器，热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象，并且随温度的变化而变化。这种传感器对于不同波长的光线照射都能产生不同程度的响应，因此在传感器前会加入一个滤镜窗口，这就是为什么我们能看到的RE200B的to5封装形式中有一个像玻璃似的小窗。当然通过这个滤镜可以限定晶体对特定波长的光线产生响应，一般在8um14um，这样就非常接近人体辐射的红外线波长了。当恒定的红外辐射照射在探测器上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器没有电信号输出，因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时才发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。由于热释电晶体输出的是电荷信号,不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104兆，故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。热释电红外传感器，其内部结构示意图如图3-3所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联，用来防止其他红外光引起传感器误动作。另外,当环境温度改变时，两个晶体的参数会同时发生变化,这样可以相互抵消，避免出现检测误差。该传感器使用时，D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。图3-2 红外传感器结构图 图3-3 热释电红外传感器内部结构示意图3.2.2热释电红外传感器RE200B处理芯片BISS0001RE200B红外热释电处理芯片BISS0001，BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统6。该处理芯片具有CMOS工艺，数模混合，具有独立的高输入阻抗运算放大器；内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰，内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，采用16脚DIP封装等特点。红外热释电处理芯片BISS00017管脚如下图3-4： 图3-4 BISS0001管脚图BISS0001管脚说明如下表3.2：表3.2 管脚说明引脚名称I/O功能说明1AI可重复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时 允许重复触发；反之 不可重复触发2VOO控制信号输出端。由VS的上跳变沿触发 使Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时 Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VDD 当接“0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当VcVR时允许触发(VR0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端11VDD-工作电源正端122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。3.2.3 红外采集电路红外传感器接收到人体红外信号经BISS0001处理后输出输给单片机P1.0口，TEL0表示接STC89C52是的P1.0口，通过对P1.0电平的判断，实现对单片机外围电路的控制，如电磁阀控制水阀电路，液晶显示淋浴时间等。红外采集电路7如图3-5：图3-5 红外采集电路3.3显示电路设计在本系统中，用LCD液晶屏来构成显示部分，主要在人来时对淋浴计时时间和定时时间的显示。LCD液晶显示器具有功耗低、寿命长、无辐射、不易引起视疲劳等优点，正在被广泛应用于仪表、家用电器、计算机、医疗仪器及交通和通信领域8。本系统中，选择JHD162A作为液晶屏的显示驱动控制器。3.3.1 1602液晶模块JHD162A 简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD 目前常用16*1 16*2 20*2和40*2行等的模块。是一种很常用的小型液晶显示模块 在单片机系统、嵌入式系统等的人机界面中得到了广泛的应用。1、 1602LCD主要技术参数如下：(1)显示容量：162个字符(2)芯片工作电压：4.5-5.5V(3)工作电流：2.0mA(5.0V)(4)模块最佳工作电压：5.0V(5)字符尺寸：2.954.35(WH)mm2、 引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3.3所示：表3.3 引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极3、 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3.4所示：表3.4 指令说明序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）。指令1：清显示 指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位 光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向 高电平右移 低电平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效 低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关 高电平表示开显示 低电平表示关显示 C：控制光标的开与关 高电平表示有光标 低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁 高电平闪烁 低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字 低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线 低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示 高电平时双行显示 F： 低电平时显示57的点阵字符 高电平时显示510的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位 高电平表示忙 此时模块不能接收命令或者数据 如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。读操作时序如图3-6所示：图3-6读操作时序图写操作时序如图3-7所示：图3-7 写操作时序图3.3.2单片机与1062LCD接口电路设计根据1062LCD的工作原理，我们可以设计单片机与1062LCD的接口电路图如3-8所示：图3-8 单片机与JHD162A的应用电路3.4 报警电路设计本系统采用蜂鸣器作为报警，淋浴时当设置的定时时间还有一分钟时，蜂鸣器响应单片机进行报警。蜂鸣器报警原理比较简单，单片机对IO口P1.2控制；当定时时间还有一分钟时，单片机给P1.2口输出低电平，蜂鸣器工作，达到报警的效果。报警电路如图3-9：图 3-9 蜂鸣器与单片机的接口电路图3.5 电磁阀控制电路设计本系统采用电磁阀控制浴室水阀的开关，电磁阀是利用电线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通9。系统中由单片机stc89C52 的P1.1脚输出信号使驱动电路工作于相应的工作状态。当P1.1输出高电平时，经过电阻R4使开关三极管8050饱和导通，电流从R3经三极管的CE极流向光电耦合器，发光二极管点亮，次极三极管导通，水管电磁阀通电，吸合动铁芯，阀门打开，水开始流出。当P1.1输出低电平时，三极管8050截止，水管电磁阀断电，阀门关闭。电磁阀的控制电路如图3-10：图3-10 电磁阀控制电路第四章 系统软件设计分析单片机的系统功能可知，它是数据采集模块的主控制器，主要完成对人头红外信号的采集，然后通过红外传感模块传送给单片机处理。根据系统功能要求，单片机的软件设计部分主要包括主程序设计、红外信号采集程序设计和LCD显示程序设计以及报警程序设计。4.1 主程序设计系统主程序主要是在系统上电后进行的一系列初始化工作，包括对I/O口、定时器/计数器、中断系统等特殊功能寄存器赋值，使得数据采集、LCD显示、电磁阀控制、报警等模块与单片机的数据传输正常10。其程序运行框图如图4-1所示。当把采集到红外信号进行相应的处理后，通过LCD进行时间显示，同时对电磁阀、蜂鸣器进行相应的控制。4.2 红外信号采集程序通过对单片机P1.0口的高低电平判断来完成红外信号的采集，当P1.0口为低电平时判断人来，否则继续循环检测，当人来时完成信号采集。程序如图4-2：4.3 报警程序当淋浴时定时时间还有一分钟结束时，蜂鸣器报警。报警时，单片机给IO口P1.2赋予低电平，此时进行报警，如图4-3： 4.4液晶显示驱动程序显示模块采用的是LCD1602液晶显示芯片，使用LCD进行显示也有很多成熟的技术。单片机将处理完的数据传输到LCD显示的时候，也用了很多子程序 它们有检查LCD忙状态（程序流程图为图4-4）；写指令数据到LCD（程序流程图为图4-5）；写显示数据到LCD（程序流程图为图4-6）；LCD初始化（程序流程图为图4-7）11。通过液晶显示出来，相关人员就可以更加直接的对淋浴房的当前情况有一个直观的了解了。 图4-1 主程序流程图 图4-2 红外信号采集程序流程图图4-3 报警程序流程图 图4-4 检查LCD忙流程图 图4-5 写指令数据流程图 图4-6 写显示数据流程图 图4-7 LCD初始化流程图致谢首先，衷心感谢我的指导老师王志勇老师和谢四莲老师。本课题是在王老师、谢老师的指导下完成的。在我整个的毕业设计制作过程中，受到两位老师很多的帮助。从设计的选题、研制计划的安排到设计的具体过程，两位老师都给予了悉心的指导。王老师严谨的治学态度、开明的学术思想，谢老师事必躬亲的工作精神、和宽人律己的高尚品德深深打动着我，使我倍受教育。值此毕业设计完成之际，谨向王老师、谢老师致以诚挚的谢意！再一次向他们表示衷心的感谢，感谢他们为学生营造的浓郁学习氛围，以及学习、生活上的无私帮助！同时感谢湖南人文科技学院通信与控制工程系的所有教师对我的学业和成长付出宝贵的时间和辛勤的汗水；感谢07级通信工程本一班的同学们在学习、生活上给我大力的支持和帮助。在此论文完成之际，我衷心的祝愿你们身体健康，工作顺利！参考文献1 薛晨阳等.红外传感器的信号提取和数据采集的设计J.仪表技术与传感器,2007 ,2 P45-47.2张鑫等.单片机原理及应用M.电子工业出版社,2006,7 4(7)：P24-35.3李光飞等.单片机课程设计实例指导M.北京航空航天大学出版社,2004.4张齐等.单片机应用系统设计技术基本C语言编程M.电子工业出版社,2004.5沙占友等.单片机外围电路设计M.电子工业出版社,2003,16(7)：P176-1926 周兴华.单片机智能化产品C语言设计实例详解M.北京航空航天大学出版社,2006,7 P94-123.7朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用M.北京:清华大学出版社,2003.8 楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导M.北京航空航天大学出版社,2007.9 宋文绪.传感器与检测技术M.北京: 高等教育出版社,2004.10肖洪兵.跟我学用单片机.北京:北京航空航天大学出版社,2002.8. 11何立民.单片机高级教程.第1版.北京：北京航空航天大学出版社,2001.附录附录A 开发板原理图附录B 程序清单#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include24c02.hsbit p1.0=P10; /定义红外信号采集口sbit p1.1=P11; /定义控制电磁阀口sbit p1.2=P12; /定义蜂鸣器控制口sbit lcden=P22;/定义LCD使能端sbit rw=P21;/定义LCD读写端sbit rs=P20;/定义1602液晶RS端uchar count,s1num;char ge,shi,bai;/*-*/两个延时函数void delay0();void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*-*/报警函数void baojing()P1.2=0;delay(100);p1.2=1;/*-*/void write_com(uchar com)rs=0;lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/*-*/void write_date(uchar date)rs=1;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/*-*/时间函数void write_sfm(uchar add,uchar date)uchar bai,ge;bai=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+bai);write_date(0x30+ge);/*-*/void write_byte(uchar date)uchar i,temp;temp=date;for(i=0;i8;i+)temp=temp1;scl=0;delay0();sda=CY;delay0();scl=1;delay0();scl=0;delay0();sda=1;delay0();/*-*/void write_add(uchar address,uchar date)start();write_byte(0xa0);respons();write_byte(address);respons();write_byte(date);respons();stop();/*-*/指定读一个字节char read_add(uchar address)uchar date;start();write_byte(0xa0);respons();write_byte(address);respons();start();write_byte(0xa1);respons();date=read_byte();stop();return date;/*-*/初始化void init()uchar num;rd=0; lcden=0;bai=0; /初始化液晶显示变量值ge=0;bai=0;count=0;s1num=0;init_24c02(); /初始化1602液晶write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);/设置初始化坐标 在第一行显示for(num=0;num15;num+)write_date(tablenum);delay(5);write_com(0x80+0x40+6);/写时间显示部分的两个冒号write_date(:);delay(5);write_com(0x80+0x40+9);write_date(:);delay(5);ge=read_add(1);/首次上电从AT24C02中读取出存储的数据bai=read_add(2);bai=read_add(3);write_sfm(10,ge);/分别送去液晶显示write_sfm(7,bai);write_sfm(4,bai);TMOD=0x01;/设置定时器0工作模式1TH0=(65536-50000)/256; /定时器装处值TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;/*-*/void jishi()TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=20)count=0;ge+;if(ge=60)ge=0;bai+;if(bai=60)bai=0;bai+;if(bai=24)bai=0;write_sfm(4,bai);write_add(3,bai);write_sfm(7,bai);write_add(2,bai);write_sfm(10,ge);write_add(1,ge);/*-*/void dingshi()ge=0,bai=6;TMOD=0x01;TH0=0xD8;TL0=0xf0;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) for(k=0;k2;k+) P0=bk; P2=k; latetime(3);i+;b0=age;b1=abai;if(i=100) i=0; ge-; if(ge=65535) bai-; ge=9; if(bai=65535) bai=6; ge=0; write_sfm(4,bai);write_add(3,bai);write_sfm(7,bai);write_add(2,bai);write_sfm(10,ge);write_add(1,ge);/*-*/主函数void main()init();while(1)If(p1.0=0)delay0();p1.1=0;jishi();Elsedingshi();delay(100);if(ge=0)baojing();