一种红外感应泵液器的单片机应用设计

 摘要：红外微电脑自动泵液晶是21世纪一个实用的全新的小家电产品。它采用红外技术感应人手，由单片机控制出液量，具有抗干扰能力强、无误操作、省电节能等特点。

    关键词：红外 泵液晶 单片机

随着许多日用新产品的出现，人们的生活水平和生活质量不断提高，同时，也逐渐改变了人们传统的生活方式。如液体香皂改变了人们用传统香皂洗手、洗澡、洗脸、洗碗的习惯。液体香皂可高效、安全去除和抑制95%以上有害细菌，特别适合医院和其他经常接触细菌源的行业人员，如银行及证券公司等有台工作人员。强力去污型可有效去除皮肤表层之重油污，并有除菌抗菌之效用，对皮肤无伤害，最适用于经常接触重油污的油田、煤矿、机修等工作人员手部肌肤的清洁养护。现在，各种清洁爽肤、营养滋润、强力除菌抗菌、强力去污、草本精华系列的液体香皂遍布各大超市、商场。然而，在使用过程中，人们仍无法告别瓶瓶罐罐、用油乎乎的手倒洗洁精的烦恼。为此，市面上出现了许多手动泵液晶和红外线泵液器，但其价格较贵，主要用于星级酒店、宾馆。

我们设计了一种红外微电脑自动泵液器，不同于以往所见到的所有的给液器。即插好用是该产品的主要特点和优点，安装无需打孔破坏墙面，补液无需灌装，杜绝了液体的二次污染，使用无接触，更卫生、方便，是取代传统香皂及其它瓶装、泵装洗护产品的时尚而经济的选择。它由单片机控制，可设定出液量，具有抗干扰能力强、无误操作、低压报警、省电节能、价格便宜等特点。不仅仅选用于家庭，也适用于公共单位：医院、银行、政府机构、学校等。

1 硬件设计

本设计采用Microchip PIC16C54单片机，选用南通光电器件厂GR40101红外发射二极管和GD1611硅PIN型光敏二极管作为红外发射和接收器件，舟山海山电器有限公司生产的微型电机QDB-30-3.0作为泵液晶驱动。系统采用单键模式完成暂停、设定泵液量等功能。电路采用节电方式设计，待机电流小于100μA，并可提供微型电机所需的500mA负载电流，可监测电池电压，欠压报警。系统原理如图1所示。

图中TX（红外发射管）、R1、R5、Q4组成红外发射电路，单片机RA1口输出一定频率的脉冲控制三极管Q4的通断，从而控制红外发射管TX的发射频率。由单片机RA3口为发射电路提供电源，是为了节能。当RA1口将要发射脉冲时，RA3口置高，发射电路加电。RX（红外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3组成红外接收电路，RX接收红外脉冲，整形后由Q6放大。接收电路必须严格控制放大倍数，确保红外反射接收距离在10cm左右。接收电路电源由单片机RB1口提供，在发射脉冲后，将RB1口置高。R6、R7、R8、Q3组成电池电压监测电路，当电源电压降到一定值时，Q3截止，单片机RB3口为高电平，欠压报警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5组成电机供电电路，提供微型电机所需的3V电压、500mA负载电流，当需驱动电机泵液时，由单片机RB2口输出低电平，Q发射极为电机供电。D1、C4、Q2、R3组成电机控制电路，泵液时先为电机供电，然后单片机RA2口输出高电平驱动电机运转。LED为工作状态指示灯，单一按键SW为多功能键，可完成设定泵液量、暂停、手动泵液等功能。

2 软件设计

本电路硬件设计通过控制各单元电路供电达到节能的目的，软件上利用PIC单片机的休眼、看门狗溢出唤醒特性以及对发射脉冲个数的控制进一步降低能耗，使其待机电流小于100μA，4节4号碱性电池可提供15 000次以上的使用次数或200天以上的使用时间。程序流程如图2所示。

程序开始先对单片机各端口初始化，并设置好看门狗溢出时间，程序工作一个周期后，自动进入休眠模式，由看门狗溢出唤醒单片机进入下一周期。进入一个工作周期前，首先判断是电池上电第1次工作，还是看门狗溢出唤醒单片机。如果是电池上电第1次工作，指示灯应给出指示，并对泵液量进行设定。进入工作周期后要判断按键是否按下，若按下按键，则判断是手动泵液还是暂停泵液器工作，这两者靠按键时间长短决定。

红外收发程序对提高泵液器抗干扰能力、降低泵液器能耗起着关键作用。经过实验选定一个发射脉冲频率使其对外界光干扰不敏感。为了最大限度地降低能耗，程序对发射脉冲的个数和方法进行设计，先发2个试探脉冲，若接收到，则按选定频率连续发60个脉冲，然后判断接收方收到的脉冲数是否在允许的范围内，是则泵液，否则进入休眠模式；若接收方未收到试探脉冲，则直接进入休眠模式。每次泵液器工作后，都检查电池电压，若发现电压低，立即由指示灯给出报警，提示更换电池。

3 系统特点

我们设计的红外感应泵液器与同类产品相比，有以下优势：紧凑、精密集成电路设计，成本低、耗电省，4节5号碱性电池可提供15 000次以上的使用次数或200天以上的待机时间；抗干扰能力强，无误操作；采用可拆卸式磁控阀门，无泄漏，便于清洗；采用高科技粘贴技术，方便实用，无需打孔固定；即插即用液体瓶技术，补液无需灌装，杜绝了液体的二次污染。该产品不仅仅适用于家庭，也适用于公共单位，如医院、银行、政府机构、学校等，是一种具有宽广市场容量的小家电产品。