基于EM78P419N单片机的消毒烘干机的设计
摘 要：为了改善传统烘干机烘手时间长、易交叉感染、可靠性低等问题，进行了消毒干手机的设计。该设计利用红外技术检测信号，再将光信号转换成电信号送入EM78P419N单片机，通过单片机的处理后，启动电磁阀和滴水泵进行消毒。定时完成后，启动加热器和风扇进行烘干。整个过程完全自动控制，避免了交叉感染，手伸即喷，手离即停。同时，研制出的样品具有成本低、体积小、可靠性高、干手时间短等优点，在各类人员聚集或流动的场所应用广泛。
关键词：红外技术； EM78P419N单片机； 消毒； 烘干
中图分类号：TN710-34文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2011)01-0143-03
Design of Disinfection Dryer Based on EM78P419N Microcontroller
ZHANG Yang
(Computing Center, Liaoning University, shengyang 110036, China)
Abstract： A sterilization hand dryer is designed to solve the problems of long drying time, easy cross-infection and low reliability of the traditional hand dryer. The infrared technique is adopted to detect the light signal. The light signal is converted into electrical signal, which is sent to EM78P419N SCM for processing. After that, the solenoid valve and pump are started up to disinfect, and then the heater and fan start to work. The whole process is controlled automatically to avoid cross-infection. The prototype produced by this method has the virtue of low cost, small volume, high reliability and fast drying. It will be applied widely to the occasions where people gather together.
Keywords： infrared technology; EM78P419N SCM; disinfection; drying
随着生活水平的提高，人们的卫生意识不断增强。在公共场所用纸巾擦手将会造成交叉感染和资源浪费。传统的干手机只能烘手，不能消毒，干手的时间长达近30 s。因此，本文针对普通干手机的不足，设计一种新型的干手机，干手时间仅为3~5 s，手伸即喷，手离即停，无延时喷雾现象。
1 硬件总体设计
1.1 系统组成
该设计以EM78P419N处理器为核心，由红外发射模块、接收模块、消毒模块、干手模块、液位显示、报警模块、电源等组成。设计时，各个模块可相对独立设计调试，最后集成为整个系统。硬件系统框图如图1所示。
1.2 工作原理
利用红外漫反射原理［1］来感应是否有手置入。需要干手时，将手放到干手机里，红外线被手反射到红外接收器，红外接收器将光信号转换成电信号［2］送到单片机中，信号经过处理后启动消毒模块，几秒后，执行干手动作。为了保证消毒水的正常供应，在开机时，干手机会对消毒水位进行检查，当水位低于1/5时，电路会报警。同时，考虑到季节的不同，可切换凉风和热风，降低年运行费。
图1 硬件系统框图
2 硬件设计
电路原理图如图2所示。
2.1 处理器EM78P419N
EM78P419N是采用低功率、高速CMOS工艺制造的8位单片机［3］。其内部有4K×13 位一次性只读ROM，8级堆栈供子程序嵌套，8位实时定时/计数器，8位多路A/D转换器，3个脉冲宽度调制器，6个中断源，可编程自由运行看门狗定时器，3个双向I/O端口。
2.2 红外发射、接收模块
红外发射电路［4］由晶振电路产生455 kHz信号，经分频得到稳定的38 kHz载波频率，编码信号对38 kHz载波信号进行调制，再经红外发射管D19向外发射红外线。当手置于干手机中时，有一部分红外线反射到接收电路中的红外接收头HS3008转换成电信号,再经过放大器Q12进行放大送到SC9149RX IN端，当接收编码与发射编码一致时，HP3输出高电平到单片机的13脚。
图2 电路原理图
2.3 消毒模块
该模块由电磁阀［5］和滴水泵组成。当有手置入干手机中，单片机13脚接收到红外接收电路送来的电信号后，从9脚发出脉冲信号加到Q8管放大后供给光电耦合器U3作驱动信号。光电耦合器［6］输出信号驱动双向可控硅管U8，可控硅管U8导通即输出220 V电压传送给电磁阀使其打开。随后，单片机8脚发出的信号经处理后加到滴水泵，水泵将消毒水压上来，再通过一个雾嘴，使消毒水雾化，均匀喷在手的表面。当干手机无人使用时，机器则处于待定工作状态，此时水泵、电磁阀相继停止工作，避免出现滴露现象。
2.4 干手模块
该模块由加热器、风扇、温度传感器［7］组成。当消毒模块工作完成后，单片机6脚发出的信号经处理后加到加热器，该加热器采用内热式再循环原理，在5 s内使手上的消毒水快干。为了防止加热过高，在电路中设计一个传感器TEM_SENSOR1来检测加热器的温度，当温度高于40 ℃，就停止工作，避免手部烫坏；当温度低于38 ℃,加热器工作。同时，利用U1 MOS管来驱动风扇工作，将加热器的热量吹出来到达手部。考虑到季节的不同，在电路中设计一个短路跳针，在温度较高的天气，可拔掉该插件，使加热器不参与工作，单靠风扇烘干手。
2.5 液位显示、报警模块
为了显示消毒水的液位情况，在电路中采用一个水位传感器［8］来感应1/5,2/5,3/5,4/5,5/5这5个液位。当水位在某个高度时，水位传感器所测得的数据经过三极管放大，再相应地送到单片机的15,16,17,19或20脚，再通过24,23,1,2或3脚输出一个低电平给相应的发光二极管，使其发光，这样可知当前水位的高度。
当水位低于1/5时，机器开机时21脚输出高电平给BUZZER报警。同时，22脚输出低电平，使二极管发出红光，提醒消毒水不足；当水位在1/5~2/5间，11脚输出低电平, 使二极管发出黄光, 提醒消毒水即将不足；当消毒水加满时机器同样会蜂鸣提醒水已加满，以免不注意时溢出。
2.6 电源电路
220 V市电经变压器降压，分别变成5 V,10.5 V的交流电，再经桥式整流，电容滤波，5 V的交流电稳压后得+5 V电源给控制电路供电；10.5 V的交流电变成12.6 V的交流电提供给风扇电路［9］。
3 软件设计
主程序初始化后，首先进行水位检查，如水位低于1/5时，电路报警；否则，发射红外信号，如果检测到红外反射信号，说明有手置入，则设定工作标志，相继打开电磁阀、水泵，2 s延时后，相继关闭水泵、电磁阀。打开风扇和加热器，再判断加热器的温度是否高于40 ℃，当温度高于40 ℃，加热器停止工作；当温度低于38 ℃,加热器工作。程序流程图如图3所示。
图3 程序流程图
4 主要技术参数
主要技术参数如下：
电源为AC220(1±10%) V,50/60 Hz;
功率为1 400 W;
消耗功率小于等于60 W;
风速为100 m/s;
吹干时间为3~5 s;
感应距离为5~16 cm;
装液量为1 700 mL;
噪音小于等于50 dB;
外型尺寸为230 mm×150 mm×375 mm;
工作方式有壁挂式、喷淋方式(定量喷淋，喷雾量小于等于10 mL/次)。
5 结 语
采用EM78P419N单片机和红外技术相结合的新型消毒、干手双功能机，具有成本低、体积小、硬件电路简单、可靠性高［10］的特点，可全自动控制喷雾消毒，避免了消毒前后手的交叉感染和二次感染，在各类人员聚集或流动的场所应用广泛。
参 考 文 献
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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
