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2 方案论证
2.1 方案一：
采用如图2.1的电路框图，红外感应模块用红外对管来实现。由单片机产生4000HZ的方波信号，驱动红外发射管向下发射红外线脉冲。当有手伸到干手器下面时，发射的红外线脉冲被反射回来，由红外接收管接收并转换为电信号，电信号经运放进行信号放大后得到的方波信号送至单片机P3^4端口，从而实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信号后，通过软件来控制数码管显示倒计时间，并控制继电器闭合来控制电吹风的开关来实现干手器的设计。
用红外对管来 检测物体信号 AT89S52 数码管显示 时间控制按键 通过控制继电器闭合来控制电吹风开关 图2.1 方案一电路框图
2.2 方案二
采用如图2.2的电路图，红外感应模块用热释电传感器处理芯片BIS0001和人体热释探头来实现，当有行人进入热释电红外传感器(PIR)的探测区内时，PIR便将检测到的人体辐射出的红外信号转换为低频(0.5～9Hz)电信号，加至BISS0001的运算放大器的输入端(14脚)，经放大、滤波和信息处理后，在其输出端（2脚）输出有一定延时的高电平控制信号。将得到的高电平信号输入单片机端口，也可以实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信号后，通过软件来控制数码管显示倒计时间，并控制继电器闭合来控制电吹风的开关来实现干手器的设计。
用人体热释探 头来检测人体 信号 AT89S52 通过控制继电器闭合来控制电吹风开关 数码管显示 时间控制按键 图2.2 方案二电路框图
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2.3 系统方案对比论证
从以上的两个方案中，很容易看出，方案一电路简单，系统稳定性好，符合设计的要求。方案二电路复杂，输出的信号有延时，而且感应人体信号时并不是很稳定。所以，综合考虑选择方案一，这样设计的自动干手器具有成本低、稳定性好的特点。
3 硬件电路
3.1 硬件电路的设计原理
硬件电路主要由晶振电路、复位电路、数码管显示电路、继电器电路、红外感应电路和电吹风电路组成。本设计采用AT89S52单片机完成整个系统的控制流程。，红外感应模块用红外对管来实现人体信号的采集。由单片机产生4000HZ的方波信号，驱动红外发射管向下发射红外线脉冲。当有手伸到干手器下面时，发射的红外线脉冲被反射回来，由红外接收管接收并转换为电信号，得到的电信号经过运放进行信号放大后得到的方波信号送至单片机P3^4端口，从而实现对人体信号的采集。当单片机检测到人体信号后，通过软件来控制数码管来显示倒计时间，并控制继电器闭合来控制电吹风的开关来实现干手器的设计。 3.2 硬件设计的系统框图
系统的主要设计框图如图3.1所示。 用红外对管来 检测人体信号
AT89S52 数码管显示 时间控制按键通过控制继电器闭合来控制电吹风开关 图3.1硬件设计的系统框图
3.3 硬件电路的芯片介绍
3.3.1 单片机AT89S52介绍
单片计算机即单片机，其全称为单片微型计算机（Single—Chip Microcomputer）。由于单片机原来就是为了实时控制应用而设计制造的，因此，亦称为微控制器（Microcontroller）,就是将CPU、RAM、ROM、定时/记数器和各种输入/输出(I/O)接口(如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器)等多种接口电路都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。
本电路是用单片机来实现的,单片机种类繁多，不过又以MCS-52系列的单片机使用最广泛。而且本设计的主要功能和52系列的单片机用途很合适，所以我们选用ATMEL公司的52系列芯片。
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AT89S52具有下列主要性能： ·8KB可改编程序Flash存储 ·全静态工作：0Hz～24MHz ·三级程序存储器保密 ·128×8字节内部RAM ·32条可编程I/O线 ·6个中断源 ·可编程串行通道 ·片内时钟振荡器 AT89S52的引脚及功能 (1) 主要电源引脚
①VCC 电源端 ②GND 接地端
(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
1234567891011121314151617181920
·2个16位定时器/计数器
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0(RXD)P3.1(TXD)P3.2(INT0)P3.3(INT1)P3.4(T0)P3.5(T1)P3.6(WR)P3.7(RD)XTAL2XTAL1GNDVCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)EA/VPPALE/PROGPSENP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)4039383736353433323130292827262524232221
AT89S52单片机的管脚说明如图3.2所示。 图3.2 AT89S52的管脚 ①XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
②XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。
(3) 控制或与其它电源复用引脚RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP
①RST 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。
②ALE//PROG 当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG）[6]。
③/PSEN 程序存储允许（/PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次/PSEN有效（既输出2个脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
④/EA/VPP 外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0000H～FFFFH），则/EA端必须保持低电平（接到GND端）。当/EA端保持高电平（接VSS端）时，
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CPU则执行内部程序存储器中的程序。
(4) 输入/输出引脚 P0.0～ P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～ P2.7 和P3.0～P3.7 ①P0端口（P0.0～ P0.7） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。
②P1端口（P1.0～ P1.7） P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
③P2端口 （P2.0～P2.7） P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
④P3端口（P3.0～P3.7） P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能，这些特殊功能见表3-1[7]。
表3-1 P3端口的特殊功能
端口引脚 P3.0 兼 用 功 能 RXD （串行输入口）
P3.1 TXD （串行输出口） P3.2 /INT0 （外部中断0） P3.3 P3.4 P3.5 P3.6/INT1 （外部中断1） T0 （ 定时器0的外部输入） T1 （定时器1的外部输入） /WR （外部数据存储器写选通） P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）
3.3.2 红外对管
红外对管是红外线发射管与红外接收管配合在一起使用时候的总称。红外线发射管（如图3.3）在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。例如：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。红外线接收管（如图3.4）是将
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红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的PN结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线，PN结面积尽量做的比较大，电极面积尽量减小，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对（简称：光生载流子）。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。红外线接收二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。红外接收管的作用是进行光电转换，在光控、红外线遥控、光探测、光纤通信、光电耦合等方面有广泛的应用。
图3.3 红外线发射管 图3.4红外线接收管 3.3.3 数码管
数码管（如图3.5）是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管（如图3.6）是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。本设计需要用到数码管的动态显示方式。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需