一种基于单片机的自动干手器

1.本发明涉及集成电路和自动化领域，尤其涉及一种基于单片机的自动干手器。


背景技术：

2.如今我们的科技与生活水平都有了很大程度的提高，人们对个人卫生也都有了较高需求。在公共场所洗手时，特别是在寒冷的冬天，相较于用纸巾擦干双手，人们更倾向于用干手器来烘干双手。同时干手器也更加卫生，自动干手器无需触碰便能烘干双手，并且烘干效果也明显好于擦干，破坏了细菌的生长环境，减少了疾病的传播风险。早期的干手器不具备自动感应功能，大多采用物理开关控制，使用前需要用手去按下或者拨动开关，不太卫生，在大量人员触摸下容易产生交叉感染，违背了干手器是为了减少手部细菌滋生而设计出来的目的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决市面上大部分干手器由于使用大量分立元件导致降低工作稳定性的情形，而提出的一种基于单片机的自动干手器。现在市面上的干手器大多采用数字电路加555定时器控制，由红外感应识别手掌靠近后打开风机与电热丝，由振荡电路与555定时器来计算时间控制电路的开启时间，成本较低，适用于商业的大规模生产。但该方案由于使用了大量分立元件，使工作稳定性降低，容易因为某一元件电气性能的变化引起整体性能发生改变，尤其是干手器多使用于卫生间这种高湿度的环境，更加加速了元件的老化。经过长时间运行后，电路的稳定性越来越差，定时精度也随着时间的推移会产生大幅度的波动，更新换代周期变短，不符合如今低碳环保的大趋势。本文采用单片机对电路的开闭进行控制，由红外感应模块作为触发开关，无需接触即可使用干手器。
4.本发明采用80c51单片机来代替现有方案中的时间控制电路，极大的减少了分立元件的使用，而且单片机内部的控制方式是由程序控制，可以根据实际情况的要求来更改，且不会随着时间的推移影响电路性能，增大了干手器的适用环境。80c51单片机还拥有许多的i/o扩展口，可在后期根据自身需要增添扩展功能，可实现干手器的智能化与远程操纵化。
5.本发明是以单片机为主体，用红外感应的方式感知手掌的靠近。当出风口附近的红外探头感知到手掌靠近后发送一个信号给单片机，单片机启动风机，干手器开始工作。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.优选的，所述红外感应模块可以自动识别手掌的靠近，当手掌靠近时，立刻开启风机，当手掌拿开时延迟3秒关闭风机，防止暂时的离开造成干手器重复开闭，损坏元件。
8.优选的，所述电热丝控制电路连续工作15秒后停止工作，防止内部过热烧坏。
9.优选的，所述自动干手器侧面放置了一个红外感应用于切换冷风和热风，无需用手拨动开关，只需靠近探头便能切换，更进一步减少了接触传播病菌的风险。
10.优选的，所述状态指示由两个led灯负责，当干手器吹出冷风时显示绿灯，吹出为
热风时显示红灯，两个led灯都熄灭则表示干手器正处于待机状态。
附图说明
11.图1为本发明提出的80c51单片机最小系统。
12.图2为本发明提出的红外感应模块。
13.图3为本发明提出的电磁继电器模块示意图。
14.图4为本发明提出的修改后的电动机及电热丝控制电路。
15.图中：3为光敏二极管、6为继电器两端反向并联的二极管、7为继电器。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
17.实施例1
18.参照图1-4，一种基于单片机的自动干手器实施步骤为：
19.(1)自动感应手掌信号，由红外感应模块识别到后，向单片机与之相连的i/o口发送高电平信号，单片机识别到高电平后通过驱动电磁继电器来启动电动机。
20.(2)手掌信号消失后，红外模块继续保持三秒的高电平后转为低电平，单片机检测到低电平后关闭电动机，延迟功能可通过改变红外模块上的特定电容电阻的容量来实现，或者通过单片机内部定时功能来实现。
21.(3)由另一个红外感应模块来切换冷风热风，当与单片机某个i/o口连接的红外模块产生一次上升沿的信号时，单片机控制电热丝开闭的控制引脚取反一次。
22.(4)整机的工作状态由一红一绿两个led灯来控制，绿灯亮起时，表示机器吹出常温的风，红灯亮起时表示机器吹出热风，当两个led状态指示灯都处于熄灭状态时，则表示此时干手器正处于待机状态，等待检测手掌信号或者处于电源未接通状态。
23.实施例2
24.参照图1-4，本实施例与实施例1之间的区别在于，闭合电路后，单片机首先设定好初值，切断电动机与电热丝控制部分的继电器，关闭两个led状态指示灯。
25.单片机循环扫描红外模块(出风口处)的电平信号，若为低电平，则无动作，当电平值变为高电平后，首先判定电动机是否已经连续运行了15秒，若没有，则启动电动机；若已经连续运行了15秒，则切断所有控制电源，防止元件过热烧毁。
26.启动电动机后，单片机开始扫描红外模块(切换冷/热风处)的电平信号，若检测到模块连接的i/o口电平信号由低电平变为了高电平，即检测到了一次上升沿信号时，将电热丝控制电路的i/o口取反，实现冷/热切换。并检查电热丝控制电路的i/o口电平，若为高电平，则表示吹出的为热风，亮红色led状态指示灯；若为低电平，则表示吹出的是冷风，亮绿色led状态指示灯。
27.若电机连续运行15秒自动关闭后，单片机检测红外模块(出风口处)的电平信号是否由高电平转变为低电平，即下降沿信号，判断手掌是否离开过机器，如果还未离开机器，继续保持电机和电热丝关闭状态不变，直到手掌信号离开，即产生下降沿信号才做下一次手掌信号的检测。
28.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于单片机的自动干手器，包括多个红外感应模块(2)和多个继电器模块(4)，所述红外感应模块(2)的内部对pn结进行了改进，其特征在于，多个红外感应模块(2)中的光敏二极管(3)pn结的面积更大，结深更浅，所述继电器模块(4)来设计电动机及电热丝控制电路(5)，所述电动机及电热丝控制电路(5)在继电器(7)的两端反向并联一个二极管(6)作为保护，所述红外感应模块(2)和电动机及电热丝控制电路(5)都和80c51单片机(1)相连，主程序写入单片机(1)中。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自动干手器，其特征在于，所述的80c51单片机(1)控制相对于数字电路控制感应精度更高。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自动干手器，其特征在于，所述的定时器程序能在单片机内部进行直接编程优于在外围加入辅助电路的555定时器。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自动干手器，其特征在于，所述的光敏二极管(3)能提高感应的灵敏度。5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的自动干手器，其特征在于，所述的与继电器并联的反向二极管(6)防止电压过高击穿三极管。

技术总结
本发明涉及集成电路和自动化领域，尤其涉及一种基于单片机的自动干手器。近年来，在商场、火车站、餐厅等人员密集的场所，自动干手器作为一种日常生活里方便卫生的清洁用具受到广泛的欢迎。本文主要设计一种由单片机为控制核心，红外感应模块作为触发的自动干手器。所述的单片机控制整个电路，所述的红外感应模块可以自动感应人手和温度。通过Multisim仿真，理论上实现了控制电路开启和关闭，控制运行时间，延时关机等功能。相较于市面上常见的干手器，本设计的干手器操作更加灵活，工作时几乎不受环境影响，可以长期稳定运行，同时也具有一定扩展性，可以根据不同需求增添其它功能。可以根据不同需求增添其它功能。可以根据不同需求增添其它功能。


技术研发人员：朱宗玖 朱凯俊 张金润
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/17