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隨著許多日用新產品的出現，人們的生活水平和生活質量不斷提高，同時，也逐漸改變了人們傳統的生活方式。根據實際市場的需要，設計了一種紅外微電腦自動泵液器，不同于以往所見到的所有的給液器。即插好用是該產品的主要特點和優點，安裝無需打孔破壞墻面，補液無需灌裝，杜絕了液體的二次污染，使用無接觸，更衛生、方便，是取代傳統香皂及其他瓶裝、泵裝洗護產品的時尚而經濟的選擇。他由單片機控制，克服了普通工業控制中常見的多回路、耦合、干擾等多種情況，可設定出液量，具有抗干擾能力強、無誤操作、低壓報警、省電節能等特點。不僅適用于家庭，也適用于公共單位，如：醫院、銀行、政府機構、學校等。 1 系統總體設計 該系統能自動探測有無物體靠近出液口，探測距離為15～20 cm，LED顯示器粗略顯示容器內洗滌劑的剩余量，分為3種情況： (1) 最低的一段LED亮說明洗滌劑剩余量較少，需要盡快補充； (2) 最低段和中間段同時亮說明洗滌劑充足； (3) 三段同時亮說明容器內洗滌劑的已經超過安全警戒線，不能再繼續加入，段間分隔誤差：±5 mm。 另外系統備有操作按鍵一個，用于選擇流量，開機時默認值為小流量，按1次按鍵后選擇中流量，按2次選擇大流量，按3次后進入清洗模式，再按一次退出清洗模式并選擇小流量。 自動給液系統的組成框圖如圖1所示。 LED顯示器用于顯示容器內液體的粗略剩余量，該顯示器為三段條形LED顯示器，豎直安裝于出液器外殼上。 紅外線發射、接收器這兩個裝置相互配合構成一個主動式紅外線探測雷達，用于探測有無物體接近出液口，探測距離為15～20 cm，紅外線發射載波頻率為38.4 kHz，由微控制器(MCU)內部的定時器對主時鐘分頻得到；接收頭的中心頻率為39.7 kHz；通過調節發射電流來調節探測距離。 液位傳感器 該傳感器為電阻式傳感器，通過一個帶有旋轉軸的浮球帶動電位器旋轉，從而把液面高度的變化轉換為電阻的變化，然后在該電阻中通過一定的電流，就間接的把液面變化轉換為電壓的變化，微控制器(MCU)通過模數轉換(ADC)讀取該電阻值就可以獲得液面的高度值，ADC轉換精度8位。 串行接口 該接口為備用接口，用于今后系統的擴展，此外MCU還通過該接口把液面高度值送往其他系統，傳輸速率為1 200 b／s，可以用PC機或其他具有UART單元的系統接收該數據。 2 系統硬件結構 MCU引腳定義如表1所示： 3 系統軟件結構 3.1 主程序流程圖 主程序流程框圖如圖2所示，他主要完成初始化工作，進行目標檢測，控制出液，并且顯示液位情況，整個程序中大量地調用了其他子程序，為了方便不再一一列出其他子程序框圖，主程序采用查詢方式，初始化完成后一直處在等待響應狀態。 定時器中斷子程序，本子程序在整個系統中承擔了紅外檢測的設置工作，單片機的設計中，定時器是個重要環節，本設計中采用定時器0中斷的工作方式，中斷程序流程圖如圖3所示。 出液控制子程序是本設計中的重要部分，他根據目標檢測的結果控制步進電機的工作，程序流程圖大致如圖4所示。 3.2 MCU內部RAM分配 AT89C2051內部共有128 B的RAM，做如下分配： 00H～07H：工作寄存器組(R0～R7)，作為通用寄存器使用。 10H～14H：液面高度采樣數據緩沖區(ADCBuff)。 16H：軟件定時器(SoftTimel)。 17H：液面高度值(OldADCOut)。 1FH：鍵值(KeyValue)。 20H：工作標志組0(WF0)。 5FH：流量控制值(FluxValue)。 60H～7H：32 B的系統堆棧(STACK)。 3.3 標志位的分配 F_Xms：WF0.0，定時器0中斷服務標志，在定時器0中斷服務程序結束時置位，在軟件定時器操作程序中查詢該標志后復位。該標志位主要用于通知系統程序"一次定時器中斷已經處理完畢"。 SendEN：WF0.1，主動紅外探測器發射開關，該標志置位時允許紅外探測器向外發射38.4 kHz紅外探測信號，復位時則不允許發射。該標志在紅外探測器啟動時置位，在探測器關閉時復位。 DetEN：WF0.2，紅外探測開關，該標志置位時系統啟動紅外探測器探測目標，復位時系統不啟動探測器。該標志在系統退出守候模式時置位，在探測到目標后復位。 MTCEN：WF0.3，電機運轉，標志置位時表明電機處于運轉狀態，系統檢查運轉時間是否結束，如果MTCEN和DetEN都復位，系統將進入守候式：既不探測目標，也不啟動電機，3 s后自動退出守候模式。該標志在紅外探測器探測到目標并啟動電機后置位，電機運轉時間結束后復位。 WashMode：WF0.4，清洗標志，標志置位時表明系統處于清洗模式下，系統的其他功能將被關閉，復位時關閉清洗功能。該標志在用戶啟動清洗功能時置位，關閉清洗功能時復位。 KeyST：WF0.5，按鍵狀態標志，標志置位時表明按鍵處于釋放狀態，系統檢測按鍵是否按下，復位時表明按鍵已經按下，系統等待按鍵釋放。該標志在檢測到按鍵釋放時置位，在檢測到按鍵按下時復位。 KeyLPF：WF0.6，按鍵檢測消除抖動控制位。 4 結 語 該設計的通用性很強，性價比高，可以應用于許多非接觸式的給液系統，如：水龍頭自動給水感應器；感應洗手器；自動控制感應水龍頭；自動淋浴器；自動給皂器；感應烘手機等。本文介紹的設計思想可以推廣到其他類似的液位及出液量控制系統中。 |
