蘇文強(qiáng) 王慶 魯筱鵬 尹大業(yè)

摘 要 本文結(jié)合Intel公司的AT89C51單片機(jī)性能和特點(diǎn)，分析了自動(dòng)出紙系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，提出了基于自動(dòng)出紙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。采用了紅外收發(fā)人體感應(yīng)模塊和由單片機(jī)硬件系統(tǒng)控制的刀片對(duì)手紙的長(zhǎng)度進(jìn)行精準(zhǔn)的切割，當(dāng)手掌放置于出紙機(jī)出紙端口處，紅外線感應(yīng)到手掌立刻反射到紅外接收系統(tǒng)中，紅外接收系統(tǒng)將信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)便輸出信息給傳送帶，此時(shí)傳送帶啟動(dòng)并帶動(dòng)手紙下落，在單片機(jī)硬件作用下，手紙會(huì)在下落到固定長(zhǎng)度時(shí)候啟動(dòng)刀片，刀片將手紙切斷，從而到達(dá)了人們不需要觸碰手紙便可以取到手紙，達(dá)到了不會(huì)因?yàn)槿藗內(nèi)鐜鷷r(shí)候在撕扯手紙的時(shí)候造成細(xì)菌傳播。該智能自動(dòng)出紙機(jī)反應(yīng)迅速，工作穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生間、盥洗室等場(chǎng)合。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)生卷紙 消費(fèi)觀念 改進(jìn)與革新 手動(dòng)取紙

中圖分類號(hào)：TN108.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

目前，隨著人們物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，日用品消費(fèi)市場(chǎng)得到了迅猛的發(fā)展，特別是日常衛(wèi)生用品，比如衛(wèi)生卷紙，而與其配套洗手間用衛(wèi)生卷紙盒存在自動(dòng)化程度較低的不足，一則在使用過程中的用紙無(wú)限量會(huì)造成浪費(fèi)，再則，在使用過程中多人不定時(shí)的拉扯紙巾還會(huì)引起細(xì)菌、病毒的交叉感染;況且，現(xiàn)有衛(wèi)生卷紙盒的生產(chǎn)廠家多注重其形狀款式的設(shè)計(jì)與變化，而忽略了其構(gòu)造的改進(jìn)與創(chuàng)新，從而使現(xiàn)有的衛(wèi)生卷紙盒與傳統(tǒng)的相比，并未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，繼而存在構(gòu)造缺乏創(chuàng)新、功能單一的不足。因此，現(xiàn)有的洗手間用衛(wèi)生卷紙盒還不符合現(xiàn)代人的消費(fèi)觀念，也不能滿足現(xiàn)代人的快節(jié)奏、高效率的生活需求，還有待進(jìn)一步的改進(jìn)與革新，才能適應(yīng)目前市場(chǎng)的需要。

1智能紅外感應(yīng)自動(dòng)出紙機(jī)的調(diào)查研究及分析

1.1現(xiàn)今情況下的的問題

家庭及公共地區(qū)使用的大部分廁紙盒都是抽取式以及卷筒式，使用者使用時(shí)容易大量抽取造成浪費(fèi)。智能一點(diǎn)取紙機(jī)價(jià)格都比較高，與便宜的廁紙盒相比，人們傾向于選擇廁紙盒。廁紙盒及廁紙長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境中，廁紙盒容易氧化，廁紙也容易滋生細(xì)菌，而且在使用過程中多人不定時(shí)的拉扯紙巾還會(huì)引起細(xì)菌、病毒的交叉感染等情況，最終影響人們的身體健康。

1.2當(dāng)下相關(guān)產(chǎn)品的現(xiàn)狀

（1）現(xiàn)今廁紙盒多為塑料及不銹鋼材質(zhì)的抽紙盒和卷紙盒，并無(wú)任何智能裝置。而本課題就是要在普通廁紙盒的基礎(chǔ)上對(duì)盒子內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)的空間設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)于紙盒為圓筒型的，內(nèi)部裝有圓環(huán)卷紙，卷紙出口附有鋸齒，使用者直接抽取即可使用，這種設(shè)計(jì)十分方便，但是容易出現(xiàn)取多浪費(fèi)的問題。

（3）對(duì)于紙盒是抽取式的，使用者需要定時(shí)更換盒內(nèi)廁紙，廁紙盒采用上下扣蓋方式，使用者使用時(shí)只需從廁紙盒上方抽取即可，這種盒子一般都是放在馬桶后面的抽水箱上，不易拿取。

（4）對(duì)于鋼架結(jié)構(gòu)廁紙盒，設(shè)計(jì)上采用了鋼架結(jié)構(gòu)，能夠解決廁紙盒使用時(shí)間長(zhǎng)后易壞的問題，鋼架結(jié)構(gòu)可以使廁紙盒在潮濕的環(huán)境中維持時(shí)間更長(zhǎng)。就外形可看出，廁紙盒的外形大體構(gòu)造已經(jīng)普遍成熟了，因此本設(shè)計(jì)是在此基本外形的基礎(chǔ)上只做內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)的空間設(shè)計(jì)。卷紙旋轉(zhuǎn)取出時(shí)容易受阻，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)堵住不出的問題。

1.3研究目的

目前，隨著人們物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，日用品消費(fèi)市場(chǎng)得到了迅猛的發(fā)展，特別是日常衛(wèi)生用品，比如衛(wèi)生卷紙，而與其配套洗手間用衛(wèi)生卷紙盒存在自動(dòng)化程度較低的不足，一則在使用過程中的用紙無(wú)限量會(huì)造成浪費(fèi)，再則，在使用過程中多人不定時(shí)的拉扯紙巾還會(huì)引起細(xì)菌、病毒的交叉感染;況且，現(xiàn)有衛(wèi)生卷紙盒的生產(chǎn)廠家多注重其形狀款式的設(shè)計(jì)與變化，而忽略了其構(gòu)造的改進(jìn)與創(chuàng)新，從而使現(xiàn)有的衛(wèi)生卷紙盒與傳統(tǒng)的相比，并未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，繼而存在構(gòu)造缺乏創(chuàng)新、功能單一的不足。因此，現(xiàn)有的洗手間用衛(wèi)生卷紙盒還不符合現(xiàn)代人的消費(fèi)觀念，也不能滿足現(xiàn)代人的快節(jié)奏、高效率的生活需求，還有待進(jìn)一步的改進(jìn)與革新，才能適應(yīng)目前市場(chǎng)的需要。

紅外感應(yīng)自動(dòng)出紙機(jī)是一種日用卷紙裝置，具體涉及在使用時(shí)不卡紙，出紙自然、順暢，且不搪塞刀口，使用效果理想、可靠，并具有人性化特點(diǎn)的一種新型紅外感應(yīng)自動(dòng)出紙機(jī)。

1.4研究進(jìn)行過程

首先，我們分年齡段對(duì)各個(gè)階層的人進(jìn)行調(diào)查和搜集相關(guān)意見和信息，查看反響度和滿意度，他們大部分都表示日常的衛(wèi)生紙巾存在很多不方便的情況，例如被打濕、沾灰、拉扯不干凈、交叉感染、浪費(fèi)等情況。

隨后，我們根據(jù)多個(gè)考察點(diǎn)來(lái)進(jìn)行比較，有柔軟度、使用感觸、資源浪費(fèi)程度、便利性、衛(wèi)生程度等，從多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考察，以便于不斷改進(jìn)。

最后，根據(jù)我們收集的信息，進(jìn)行不斷的改變?cè)O(shè)計(jì)材料和方法。具體地說(shuō)，設(shè)計(jì)具有自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)處理、自動(dòng)控制及防偽功能，并同時(shí)具有高技術(shù)含量的一種智能型紅外感應(yīng)自動(dòng)出紙機(jī)，包括殼體及其內(nèi)置的卷紙軸、傳動(dòng)裝置與控制電路，以及與傳動(dòng)裝置相配合的切紙刀與驅(qū)動(dòng)電機(jī)，還包括設(shè)置于殼體的下端并與控制電路連接的紅外探頭，其特征在于，所述控制電路包括自動(dòng)檢測(cè)電路中在卷紙軸處設(shè)置有與自動(dòng)檢測(cè)電路相對(duì)應(yīng)的防偽自動(dòng)識(shí)別芯片。

1.5設(shè)計(jì)思路

1.5.1設(shè)計(jì)思路和工作原理

本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是基于Intel公司的MCS-51單片機(jī)為核心作為驅(qū)動(dòng)芯片，紅外感應(yīng)發(fā)射器和紅外感應(yīng)接收器為輸入信號(hào)，齒輪模塊是負(fù)責(zé)帶動(dòng)紙巾的下落，齒輪會(huì)在紙巾下落到固定長(zhǎng)度的時(shí)候由單片機(jī)內(nèi)部編寫的下落長(zhǎng)度代碼自動(dòng)停止而后由單片機(jī)給予齒輪信號(hào)帶動(dòng)刀片切割紙巾。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理是紅外發(fā)射管向出紙方向發(fā)射出一束紅外線，當(dāng)手伸向出紙口時(shí)，紅外線被手反射，紅外接收管接收到紅外光，即觸發(fā)信號(hào)，并將觸發(fā)信號(hào)信號(hào)送入內(nèi)部電路，即單片機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過單片機(jī)處理后，輸出信號(hào)觸發(fā)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而后齒輪帶動(dòng)紙巾下落，當(dāng)下落到固定長(zhǎng)度的時(shí)候齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)齒輪在單片機(jī)的觸發(fā)下開始帶動(dòng)刀片切割，紙巾便以固定長(zhǎng)度到達(dá)人的手中;當(dāng)手離開出紙口時(shí)，紅外線不再被反射，單片機(jī)內(nèi)部沒有感應(yīng)信號(hào)，機(jī)器停止出紙。

1.5.2產(chǎn)品內(nèi)部分析和工作流程圖

在圖1-2中，1指機(jī)器的機(jī)殼，2 指?jìng)魉蛶В?指齒輪，4指刀片，5指內(nèi)部鑲嵌的中心單片機(jī)，6指紅外感應(yīng)發(fā)射器與接受器。

圖1-3：智能自動(dòng)出紙機(jī)的工作原理流程圖

圖1-2：智能自動(dòng)出紙機(jī)剖面結(jié)構(gòu)圖

2智能自動(dòng)出紙機(jī)的相關(guān)功能分析

2.1在公共場(chǎng)所可以盡可能的降低細(xì)菌傳播

在傳統(tǒng)的廁紙抽紙機(jī)的基礎(chǔ)上，我們考慮到人為撕扯紙巾會(huì)使得細(xì)菌附著在紙巾之上，使得下一個(gè)需要紙巾的人員在撕紙巾的時(shí)候會(huì)觸碰到帶上細(xì)菌的紙巾，于是我們?cè)谂f版的基礎(chǔ)之上對(duì)于紙巾盒的內(nèi)部進(jìn)行了重新的規(guī)劃，即對(duì)于空間問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在對(duì)產(chǎn)品附加上齒輪和刀片便有效的解決了這個(gè)問題。當(dāng)用戶需要紙巾的時(shí)候只需將手放在紙巾出口處便會(huì)有固定長(zhǎng)度的紙巾自動(dòng)下落，再由刀片斬?cái)嗉埥?，紙巾便?huì)落到手中，在整個(gè)過程中，人們的手是不需要觸碰到紙巾的，因此顯著的降低了細(xì)菌的傳播。

2.2能夠更好的節(jié)約紙巾

紙巾的來(lái)院于樹木，傳統(tǒng)的紙巾盒會(huì)出現(xiàn)很多紙巾沒有用完的情況，加上衛(wèi)生間內(nèi)會(huì)有大量水源，紙巾粘上水后也無(wú)法使用，因此便會(huì)出現(xiàn)紙巾白白浪費(fèi)的現(xiàn)象，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的紙巾盒中加入了單片機(jī)，紙巾的固定下落便有效的解決了此類問題，更好了節(jié)約了資源。

2.3適用范圍廣

隨著科學(xué)技術(shù)的日益崛起，醫(yī)療機(jī)構(gòu)和化學(xué)工廠發(fā)展迅速，在對(duì)于醫(yī)生，病人，化工人員的特殊場(chǎng)所或者是菜市場(chǎng)，超市，公園等大型場(chǎng)所，當(dāng)人們?cè)谌ハ词珠g的時(shí)候，傳播細(xì)菌的幾率便會(huì)很高，我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品由于紙巾是由固定長(zhǎng)度下落而且手不用碰到紙巾，便會(huì)有效降低細(xì)菌的傳播。

3小結(jié)

本設(shè)計(jì)是基于普通的衛(wèi)生紙機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過加入紅外線感應(yīng)，想達(dá)到衛(wèi)生紙巾的有效利用和減少細(xì)菌感染帶來(lái)的疾病?，F(xiàn)在對(duì)普通的衛(wèi)生紙機(jī)的空間進(jìn)行了一定的改造，在衛(wèi)生機(jī)底部加入了紅外線裝置，能夠準(zhǔn)確的出紙。然后在衛(wèi)生紙機(jī)口裝上了一個(gè)小刀片，因?yàn)槌黾垯C(jī)只會(huì)在感應(yīng)后出來(lái)一部分的衛(wèi)生紙（可以有效利用衛(wèi)生紙），通過使用者的順著刀片撕下衛(wèi)生紙即可，達(dá)到取紙的目的。這樣的設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)保和資源都是很有好處，控制一次出紙量來(lái)控制無(wú)用的消耗，普通的衛(wèi)生紙機(jī)，只能滿足基本需求，現(xiàn)在通過幾個(gè)簡(jiǎn)單的裝置使整個(gè)出紙機(jī)有了不一樣的改變并且將成本控制的很低，所以我們認(rèn)為改進(jìn)方向可行性很高，我們認(rèn)為這樣的改進(jìn)是有意義的。

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