隨著許多日用新產(chǎn)品的出現(xiàn)，人們的生活水平和生活質(zhì)量不斷提高，同時，也逐漸改變了人們傳統(tǒng)的生活方式。根據(jù)實際市場的需要，設(shè)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(chǎn)品的主要特點和優(yōu)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(wèi)生、方便，是取代傳統(tǒng)香皂及其他瓶裝、泵裝洗護(hù)產(chǎn)品的時尚而經(jīng)濟(jì)的選擇。他由單片機控制，克服了普通工業(yè)控制中常見的多回路、耦合、干擾等多種情況，可設(shè)定出液量，具有抗干擾能力強、無誤操作、低壓報警、省電節(jié)能等特點。不僅適用于家庭，也適用于公共單位，如：醫(yī)院、銀行、政府機構(gòu)、學(xué)校等。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

該系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)洗滌劑的已經(jīng)超過安全警戒線，不能再繼續(xù)加入，段間分隔誤差：±5 mm。

另外系統(tǒng)備有操作按鍵一個，用于選擇流量，開機時默認(rèn)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(jìn)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(tǒng)的組成框圖如圖1所示。

LED顯示器用于顯示容器內(nèi)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(fā)射、接收器這兩個裝置相互配合構(gòu)成一個主動式紅外線探測雷達(dá)，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(fā)射載波頻率為38.4 kHz，由微控制器(MCU)內(nèi)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(diào)節(jié)發(fā)射電流來調(diào)節(jié)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(zhuǎn)軸的浮球帶動電位器旋轉(zhuǎn)，從而把液面高度的變化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為電壓的變化，微控制器(MCU)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)讀取該電阻值就可以獲得液面的高度值，ADC轉(zhuǎn)換精度8位。

串行接口 該接口為備用接口，用于今后系統(tǒng)的擴展，此外MCU還通過該接口把液面高度值送往其他系統(tǒng)，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(tǒng)接收該數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

MCU引腳定義如表1所示：

3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

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(jìn)行目標(biāo)檢測，控制出液，并且顯示液位情況，整個程序中大量地調(diào)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(yīng)狀態(tài)。

定時器中斷子程序，本子程序在整個系統(tǒng)中承擔(dān)了紅外檢測的設(shè)置工作，單片機的設(shè)計中，定時器是個重要環(huán)節(jié)，本設(shè)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(shè)計中的重要部分，他根據(jù)目標(biāo)檢測的結(jié)果控制步進(jìn)電機的工作，程序流程圖大致如圖4所示。

3.2 MCU內(nèi)部RAM分配

AT89C2051內(nèi)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(shù)據(jù)緩沖區(qū)(ADCBuff)。

16H：軟件定時器(SoftTimel)。

17H：液面高度值(OldADCOut)。

1FH：鍵值(KeyValue)。

20H：工作標(biāo)志組0(WF0)。

5FH：流量控制值(FluxValue)。

60H～7H：32 B的系統(tǒng)堆棧(STACK)。

3.3 標(biāo)志位的分配

F_Xms：WF0.0，定時器0中斷服務(wù)標(biāo)志，在定時器0中斷服務(wù)程序結(jié)束時置位，在軟件定時器操作程序中查詢該標(biāo)志后復(fù)位。該標(biāo)志位主要用于通知系統(tǒng)程序"一次定時器中斷已經(jīng)處理完畢"。

SendEN：WF0.1，主動紅外探測器發(fā)射開關(guān)，該標(biāo)志置位時允許紅外探測器向外發(fā)射38.4 kHz紅外探測信號，復(fù)位時則不允許發(fā)射。該標(biāo)志在紅外探測器啟動時置位，在探測器關(guān)閉時復(fù)位。

DetEN：WF0.2，紅外探測開關(guān)，該標(biāo)志置位時系統(tǒng)啟動紅外探測器探測目標(biāo)，復(fù)位時系統(tǒng)不啟動探測器。該標(biāo)志在系統(tǒng)退出守候模式時置位，在探測到目標(biāo)后復(fù)位。

MTCEN：WF0.3，電機運轉(zhuǎn)，標(biāo)志置位時表明電機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)檢查運轉(zhuǎn)時間是否結(jié)束，如果MTCEN和DetEN都復(fù)位，系統(tǒng)將進(jìn)入守候式：既不探測目標(biāo)，也不啟動電機，3 s后自動退出守候模式。該標(biāo)志在紅外探測器探測到目標(biāo)并啟動電機后置位，電機運轉(zhuǎn)時間結(jié)束后復(fù)位。

WashMode：WF0.4，清洗標(biāo)志，標(biāo)志置位時表明系統(tǒng)處于清洗模式下，系統(tǒng)的其他功能將被關(guān)閉，復(fù)位時關(guān)閉清洗功能。該標(biāo)志在用戶啟動清洗功能時置位，關(guān)閉清洗功能時復(fù)位。

KeyST：WF0.5，按鍵狀態(tài)標(biāo)志，標(biāo)志置位時表明按鍵處于釋放狀態(tài)，系統(tǒng)檢測按鍵是否按下，復(fù)位時表明按鍵已經(jīng)按下，系統(tǒng)等待按鍵釋放。該標(biāo)志在檢測到按鍵釋放時置位，在檢測到按鍵按下時復(fù)位。

KeyLPF：WF0.6，按鍵檢測消除抖動控制位。

4 結(jié) 語

該設(shè)計的通用性很強，性價比高，可以應(yīng)用于許多非接觸式的給液系統(tǒng)，如：水龍頭自動給水感應(yīng)器;感應(yīng)洗手器;自動控制感應(yīng)水龍頭;自動淋浴器;自動給皂器;感應(yīng)烘手機等。本文介紹的設(shè)計思想可以推廣到其他類似的液位及出液量控制系統(tǒng)中。