目前，中國已經進入了老齡化社會，預計從2020年開始，中國將步入老齡化嚴重階段；2050年中國將步入超高老齡化國家行列，60歲以上人口將占到30％左右。全國約有1400多萬老年人將進入老年福利機構養(yǎng)老。特別是對于臥床不能自立的老年人，無論在養(yǎng)老院或家庭，個人衛(wèi)生護理洗浴都是難題。而最重要的日常護理之一就是洗浴。因此，開發(fā)面向家用與醫(yī)用環(huán)境的個人衛(wèi)生護理機器人，利用智能控制、人機工程學等技術進行設計，實現洗浴過程的自動化顯得尤為重要。單片機控制技術作為自動化控制技術的核心之一，采用單片機技術對服務機器人實現洗浴過程的單元模塊化控制系統(tǒng)設計，主要實現智能洗浴、洗發(fā)、干身、按摩和康復等作用于一體化，設計控制方便，功能強，性能可靠。

1 控制系統(tǒng)的工作原理

   根據洗浴控制單元的控制功能和要求，設計該洗浴單元控制系統(tǒng)方案原理框圖如圖1所示。

  1)人機界面 各種控制信號命令通過觸摸屏輸入，觸摸屏模塊與控制系統(tǒng)主機單元相連接，通過主機控制單元輸出各種控制指令，控制單元輸出的命令由輸出模塊輸出控制信號。

  2)控制系統(tǒng)單元 包括硬件部分和軟件部分，是整個洗浴控制單元的核心。接收輸入／輸出信息，通過軟件控制各控制單元執(zhí)行相應的動作。

  3)輸出模塊 驅動各個輸出電磁閥的動作，以及電動機、水泵的運轉。

  4)傳感器模塊 用來檢測水箱、洗發(fā)池、洗浴池的水位，以及水溫的溫度等，并將檢測的信息反饋給其他控制系統(tǒng)單元處理。

  整個控制系統(tǒng)包括兩大部分：硬件部分和軟件部分。硬件是整個系統(tǒng)的基礎，以單片機為核心，配以一定的接口電路和軟件控制。軟件部分充分支持和配合系統(tǒng)的硬件，從而完成系統(tǒng)的各項控制任務。

  洗浴功能：洗浴單元控制系統(tǒng)開始工作時，安裝在水箱中的浸沒式加熱器開始加熱，在加熱過程中，通過DS18B20采集水溫值，通過觸摸屏模塊來調節(jié)設置溫度，通過LCD1602顯示出當前的水溫和設定的水溫值。當達到設定水溫時則加熱器停止加熱。然后由觸摸屏按健選擇洗發(fā)、淋浴和洗浴等工作模式。

1)洗發(fā)功能控制 先用調整好溫度的水浸潤頭發(fā)，再用混合有洗發(fā)液的溫水沖洗頭發(fā)，在溫水注入到設定值后，系統(tǒng)自動關閉注入溫水和洗發(fā)液的閥門，啟動循環(huán)水裝置，在設定的時間內用混合液體反復沖洗頭發(fā)，洗發(fā)過程結束后，自動打開排水閥，排掉污水；同時打開溫水進行沖洗，待頭發(fā)洗干凈后，停止沖洗，打開熱風吹干頭發(fā)，結束洗發(fā)過程，清理消毒。

2)淋浴功能控制 先調整好水的溫度，設置洗浴功能后，系統(tǒng)自動打開浴池上方的電磁閥，同時打開其下面的排水閥。由上下方的噴淋閥對人體進行全面的清洗，清洗干凈后，打開具有一定壓力的熱空氣閥門，對洗浴人體進行烘干，烘干結束后，清理清毒。

3)整個洗浴功能控制 當冼浴人進入浴艙后，由監(jiān)護人員或洗浴者本人蓋好浴缸上蓋板，啟動洗浴按鈕，系統(tǒng)自動調整水溫，將混合有固定比例沐浴液的合適的溫水注入浴缸內，在溫水注入到合適水位后，停止進水。系統(tǒng)進入定時泡浴階段，在浴缸內設置有水的污濁度檢測傳感器，系統(tǒng)實時檢測水的污濁度，通過污濁度檢測，自動設定洗浴時間，以適應不同程度的人體洗浴需要。在洗浴效果達到設定值后，放掉洗浴污水，注入干凈溫水沖洗，沖洗完成后，對洗浴人進行烘干，待人出浴后，對接觸人體部分清理消毒。

   洗浴和洗發(fā)時要根據人體需要，對洗浴液或洗發(fā)液與水的混合進行科學配比，并合理控制水溫、時間、壓力等參數。在整個控制系統(tǒng)中，設置有水溫、水位等多項傳感器，對于洗浴或洗發(fā)全過程要進行實時檢測，以防止人身和設備發(fā)生意外。

   由于輸出系統(tǒng)較復雜，輸出接口較多，只用51單片機自身的I／O口不夠，而且如果單片機接的外設較多，則會使單片機的CPU利用率大大的降低，因此，設計選用了8255A作為輸出接口擴展芯片。

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