劉碩

摘要：本文設計的自動吹泡泡機系統(tǒng)可分為三大部分，即機械部分、硬件設計部分和軟件編程部分。泡泡機的控制系統(tǒng)使用AT89C51芯片作為主控制器，以兩個電機實現(xiàn)吹泡泡功能，以蜂鳴器和LED小燈實現(xiàn)報警提醒，以單片機的ADC模塊實現(xiàn)對液位信息的轉(zhuǎn)換。本文對泡泡機的機械結(jié)構(gòu)、軟硬件進行研究并進行仿真，設計了一種具有報警提示功能的泡泡機。

關(guān)鍵詞：泡泡機;51單片機;液位;報警

引言

隨著科技的發(fā)展，自動化與我們的生活愈發(fā)密切相關(guān)。從工業(yè)生產(chǎn)到衣食住行，自動化的身影隨處可見。而且隨著生活水平的提高，兒童玩具的種類也越來越多，也有越來越多的兒童玩具與科技融合。近幾年泡泡機在幼兒群體甚至是青少年群體中流行起來，樣式也從單一到豐富，深受大家的喜愛。目前市場上大多數(shù)的泡泡機采用的都是卡通相機形象，實現(xiàn)的功能都是在按下快門鍵的同時泡泡機向外吹泡泡，松開按鍵的時候結(jié)束吹泡泡，也就是說，只有在按下按鍵的時候才可以實現(xiàn)吹泡泡的功能，同時伴有動感的音樂和炫彩的燈光，實現(xiàn)的功能比較簡單，但能夠引起兒童極大的興趣。本設計相比于市場上的泡泡機來說，其特點是有一個報警功能，在泡泡液低于某一限度時會亮指示燈并發(fā)出聲音警報，可以及時的向使用者傳遞泡泡液缺量的消息，從而提醒使用者及時補充泡泡液。這也使泡泡機的外形不受限制，不用再留一部分透明外殼來觀察泡泡液的余量，從而使泡泡機的外形可以更加有趣。

1、?機械結(jié)構(gòu)設計

1.1吹泡泡模塊

有兩個電機：一個電機帶動攪拌棒攪拌泡泡液，使泡泡液充分混合，能夠更好的吹出泡泡，令使用對象有更好的娛樂體驗。另一個電機帶動風扇和出泡孔（一個圓盤上有一周圓孔），風扇和出泡孔之間通過兩個齒輪連接起來，與風扇相接的是小齒輪，與出泡孔相接的是大齒輪，從而實現(xiàn)風扇高轉(zhuǎn)速吹出氣流，出泡孔低轉(zhuǎn)速更有效的吹出泡泡。

一個按鍵：控制吹泡泡模塊的啟動，按一下按鍵，會持續(xù)攪拌兩秒鐘，然后自動吹泡泡三秒鐘。如果兩次按鍵時間相隔不到30秒則不攪拌直接吹泡泡。

1.2警報模塊

用一個水位傳感器實時監(jiān)測泡泡液的水位，低于某一限定值的時候開始亮指示燈，蜂鳴器開始發(fā)出聲音報警。由于水位傳感器的工作原理是將水位高度信息轉(zhuǎn)化成電壓信息傳送給單片機，所以在模擬仿真的時候用一個變阻器改變電壓來模擬水位的高低。

2、硬件設計

本次設計使用的是AT89C51單片機作為主控制器。因為本設計中有兩個電機，所以選用的電機驅(qū)動器為L298N，它對于直流電機和步進電機都可以驅(qū)動，并且可以控制兩個直流減速電機做不同動作且可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。水位檢測模塊的關(guān)鍵在于ADC模塊，51單片機內(nèi)部有ADC模塊。警報電路以一個LED燈和一個蜂鳴器來實現(xiàn)功能。

3、軟件設計

3.1主函數(shù)設計

先給靜態(tài)全局變量count賦初值600，保證第一次按鍵是先進行攪拌再吹泡泡。然后對定時器0中斷進行初始化，對外部中斷1進行初始化，使警報指示燈和蜂鳴器初始狀態(tài)全部為關(guān)閉狀態(tài)。接下來獲得水位模擬信號并進行判斷，若低于警報值則警報燈亮起蜂鳴器發(fā)出聲音進行提醒，若沒有低于警報值則警報燈不亮蜂鳴器不響，繼續(xù)去獲取水位模擬信號。外部中斷隨時可能發(fā)生，所以應該保證只要給出中斷信號就開始執(zhí)行。

3.2中斷初始化

對于定時器中斷，應先設置定時方式1（十六進制），然后設置定時50ms，接著打開定時器0中斷、打開定時器0、打開總中斷。對于外部中斷，先打開總中斷，然后打開外部中斷1中斷，最后設置觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。

3.3中斷操作函數(shù)

定時器中斷操作函數(shù)的內(nèi)容為：先進入定時器中斷，定時器初始化，然后執(zhí)行count++（每進入一次定時器中斷count加1，即每50ms加1），然后退出定時器中斷操作函數(shù)。

外部中斷操作函數(shù)的內(nèi)容為：首先進入中斷，然后對count進行是否小于600的判斷（即判斷兩次中斷時間間隔是否小于30s）。若小于600就先使控制攪拌的電機運轉(zhuǎn)，然后再使控制吹泡泡的電機運轉(zhuǎn);若大于600就直接驅(qū)動控制吹泡泡的電機?？刂拼蹬菖莸碾姍C開始運轉(zhuǎn)之后中斷結(jié)束。

3.4液位檢測

對于液位檢測主要用到的是AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換將傳感器檢測到的模擬信號（本設計中是用變阻器改變電壓進行仿真）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在程序部分的設計主要為啟動AD轉(zhuǎn)換，然后等待轉(zhuǎn)換完成，若轉(zhuǎn)換完成就將數(shù)據(jù)讀入單片機然后結(jié)束數(shù)據(jù)輸出，否則繼續(xù)等待轉(zhuǎn)換完成。

結(jié)語

本文主要對自動吹泡泡機的機械結(jié)構(gòu)、軟硬件進行了設計和仿真，設計了一種具有報警提示功能的泡泡機。自動吹泡泡機是科技在生活中的體現(xiàn)的一部分，“自動”也是科技發(fā)展的趨勢。未來的兒童玩具市場中，自動智能類玩具一定會越來越多，生活促進科技，科技也促進生活。

參考文獻：

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