單片機應用設計論文

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1硬件設計

本設計采用MicrochipPIC16C54單片機，選用南通光電器件廠GR40101紅外發射二極管和GD1611硅PIN型光敏二極管作為紅外發射和接收器件，舟山海山電器有限公司生產的微型電機QDB-30-3.0作為泵液晶驅動。系統采用單鍵模式完成暫停、設定泵液量等功能。電路采用節電方式設計，待機電流小于100μA，并可提供微型電機所需的500mA負載電流，可監測電池電壓，欠壓報警。系統原理如圖1所示。

圖中TX（紅外發射管）、R1、R5、Q4組成紅外發射電路，單片機RA1口輸出一定頻率的脈沖控制三極管Q4的通斷，從而控制紅外發射管TX的發射頻率。由單片機RA3口為發射電路提供電源，是為了節能。當RA1口將要發射脈沖時，RA3口置高，發射電路加電。RX（紅外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3組成紅外接收電路，RX接收紅外脈沖，整形后由Q6放大。接收電路必須嚴格控制放大倍數，確保紅外反射接收距離在10cm左右。接收電路電源由單片機RB1口提供，在發射脈沖后，將RB1口置高。R6、R7、R8、Q3組成電池電壓監測電路，當電源電壓降到一定值時，Q3截止，單片機RB3口為高電平，欠壓報警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5組成電機供電電路，提供微型電機所需的3V電壓、500mA負載電流，當需驅動電機泵液時，由單片機RB2口輸出低電平，Q發射極為電機供電。D1、C4、Q2、R3組成電機控制電路，泵液時先為電機供電，然后單片機RA2口輸出高電平驅動電機運轉。LED為工作狀態指示燈，單一按鍵SW為多功能鍵，可完成設定泵液量、暫停、手動泵液等功能。

2軟件設計

本電路硬件設計通過控制各單元電路供電達到節能的目的，軟件上利用PIC單片機的休眼、看門狗溢出喚醒特性以及對發射脈沖個數的控制進一步降低能耗，使其待機電流小于100μA，4節4號堿性電池可提供15000次以上的使用次數或200天以上的使用時間。程序流程如圖2所示。

程序開始先對單片機各端口初始化，并設置好看門狗溢出時間，程序工作一個周期后，自動進入休眠模式，由看門狗溢出喚醒單片機進入下一周期。進入一個工作周期前，首先判斷是電池上電第1次工作，還是看門狗溢出喚醒單片機。如果是電池上電第1次工作，指示燈應給出指示，并對泵液量進行設定。進入工作周期后要判斷按鍵是否按下，若按下按鍵，則判斷是手動泵液還是暫停泵液器工作，這兩者靠按鍵時間長短決定。

紅外收發程序對提高泵液器抗干擾能力、降低泵液器能耗起著關鍵作用。經過實驗選定一個發射脈沖頻率使其對外界光干擾不敏感。為了最大限度地降低能耗，程序對發射脈沖的個數和方法進行設計，先發2個試探脈沖，若接收到，則按選定頻率連續發60個脈沖，然后判斷接收方收到的脈沖數是否在允許的范圍內，是則泵液，否則進入休眠模式；若接收方未收到試探脈沖，則直接進入休眠模式。每次泵液器工作后，都檢查電池電壓，若發現電壓低，立即由指示燈給出報警，提示更換電池。

3系統特點

我們設計的紅外感應泵液器與同類產品相比，有以下優勢：緊湊、精密集成電路設計，成本低、耗電省，4節5號堿性電池可提供15000次以上的使用次數或200天以上的待機時間；抗干擾能力強，無誤操作；采用可拆卸式磁控閥門，無泄漏，便于清洗；采用高科技粘貼技術，方便實用，無需打孔固定；即插即用液體瓶技術，補液無需灌裝，杜絕了液體的二次污染。該產品不僅僅適用于家庭，也適用于公共單位，如醫院、銀行、政府機構、學校等，是一種具有寬廣市場容量的小家電產品。