手机
设计论文-
手机进水自动切断电源报警
系统 摘要:众所周知,手机进水后若不及时切断电源将产生严重的后果。该系统利用mega16V2.0开发板模拟手机主控单元,用湿度传感器来监测环境中的湿度值。当湿度值高于安全值时,"手机"发出警报;高于临界值时,"手机"自动切断电源。
关键词:手机进水;mega16V2.0开发板;温度传感器
随着手机的普及度越来越高,手机进水成为了人们在生活中的一大烦恼。一杯水不小心被碰翻,洗衣服时手机浸在水里等意外,都成为了让手机报废的一大杀手。手机没有备份,一旦丢失信息将无法恢复。那么如何有效地避免这种情况发生,让我们的手机不再怕水呢?手机进水自动切断电源的机制,让这种设想成为了可能。
1系统模块介绍
实验中主要装置为mega16V2.0开发板,主控单元为AVR mega16单片机。之所以选用这类型号的单片机,是因为其自身集成了AD/DA转换的功能,可将湿度传感器的信号线直接与单片机相应的引脚相接,省去了搭接外部AD转换电路的麻烦,且节约了成本。
本系统主要运用了实验板上的AVR单片机、AD转换、数码管、LED灯和蜂鸣器。AVR单片机为主控单元,相当于手机的CPU,实现控制功能;AD转换使外部的模拟信号转变为数字信号,并在四位数码管上显示出当前的湿度值;当湿度值超过安全值时,LED灯闪烁,蜂鸣器报警;当湿度值超过临界值时,系统自动切断电路。
湿度传感器是直接从相关的测量仪器上拆卸下来的,其总共有三根接线,即5V电源线,地线和信号线。湿度传感器所需电源与实验板("手机")所能供给的电压正好吻合,因此可以由"手机"供给。
2参数设定
参数的选择是实验中最重要的环节,正确的给出手机
工作时的安全值和临界值就显得非常重要。
2.1湿度与电压的关系
使用直流电压源对湿度传感器进行5V的供压,然后将湿度传感器的信号线输出与示波器相接。这时可以观察到示波器显示的电压值大概在1.5~2V之间,接着对湿度传感器缓慢呼气,增加湿度值,可以发现电压值逐渐升高,停止呼气,过一段时间,电压值又慢慢下降。该实验现象表明,湿度传感器测量出的湿度值越高,对应的模拟电压值越大。
2.2湿度值的定义
通过初步把单片机与湿度传感器相连后,我们发现:改变环境中的湿度后,四位数码管发生相应的变化,即周围环境越潮湿,数码管显示的数值越大。这又一次证明了湿度与电压的正比关系,通过抽象(湿度)到具体(电压),模拟到数字的转变后,我们最终将数码管上显示的值定义为湿度值,这不仅符合逻辑,也为后续的控制提供了必备的条件。
安全值和临界值的设定有了湿度值后,接下来的任务是要知道手机到底在什么值时处于危险状态,又在什么值时必需马上切断电源,这就需要确定合理的安全值与临界值。
通过
查询资料可知手机正常工作的湿度范围为40%~70%RH,把它转换为本文中的湿度值时,可令安全值设为300,临界值设为350。
3系统构建
完成了理论的论证,接下来就是搭建系统,编写代码,保证系统正常运行,达到所需的效果。
将湿度传感器与单片机相接,其中湿度传感器的5V电压线和地线分别接单片机开发板上的VCC和GND。湿度传感器的信号线与单片机的AD信号采集引脚(PA0)相接。
AVR单片机内部的ADC模块具有十位精度,具有8路复用的单端输入通道,对应下图单片机右端的PA0~PA7引脚。在本实验中,我们选用PA0采集湿度传感器的信号输出。在实际编程的过程中,我们需要对ADC多工选择寄存器,ADC控制和状态寄存器,ADC数据寄存器ADCL及ADCH,特殊功能IO寄存器SFIOR初始化,以实现对片内AD的配置。
在代码的编写上有一些地方需要注意,如在编写AD转换函数代码的时候,需加入延时函数,否则单片机无法正确采集数据。
unsigned long mega16_ad( ){
unsigned long adc_data0;
uint adc_l0,adc_h0;
ADCSR=0x00;
ADMUX=0x40; ADCSR=(1<
s_ms(500);//延时很重要,给出转换的时间
......
至此,软硬件都已完成,整个系统构建完毕。在随后的验证中,我们逐步增加环境中的湿度,观察到:当湿度值达到300时,LED闪烁,蜂鸣器报警,继续增加湿度,当湿度值为350时,系统电源被切断,达到了预期的效果。
4系统在手机中实现方案研究
系统在模拟环境中运行成功,下一步就是把系统嵌入手机,真正实现手机进水自动切断电源。
上图是基本思路,可以把传感器嵌入手机,实现传感器→手机CPU→软件→手机CPU的控制流程。
传感器嵌入方式可以有两种形式,贴片式和环绕式。贴片式,即在手机设计之初就把传感器芯片集成到手机电路板上,再引出类似天线的长条与外界接触,以感知外界的湿度。环绕式,则采用压力传感器的思想,可以把感知元件遍布手机可能进水的地方,最后把数据聚集在一起,算出总的湿度,来判定是否切断手机。
5结语
本文通过器件的选择,参数的定义,系统构建,最终实现了手机进水自动切断电源系统。该系统能够在湿度值达到安全值时发出警报,湿度值达到临界值时切断系统电源。
此外,本文结合手机探讨了最终实物的实现方式,以期在不久的将来,能将系统真正运用到手机中去。
在面向产品的过程中,有一些问题还需进一步研究,如传感器如何嵌入到手机中,手机控制软件如何编写,最后成本会不会很高等。