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老。特別是對于臥床不能自立的老年人，無論在養老院或家庭，個人衛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，開發面向家用與醫用環境的個人衛生護理機器人，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設計，主要實現智能洗浴、洗發、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單元處理。

  整個控制系統包括兩大部分：硬件部分和軟件部分。硬件是整個系統的基礎，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的硬件，從而完成系統的各項控制任務。

  洗浴功能：洗浴單元控制系統開始工作時，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、淋浴和洗浴等工作模式。

1)洗發功能控制 先用調整好溫度的水浸潤頭發，再用混合有洗發液的溫水沖洗頭發，在溫水注入到設定值后，系統自動關閉注入溫水和洗發液的閥門，啟動循環水裝置，在設定的時間內用混合液體反復沖洗頭發，洗發過程結束后，自動打開排水閥，排掉污水；同時打開溫水進行沖洗，待頭發洗干凈后，停止沖洗，打開熱風吹干頭發，結束洗發過程，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，由監護人員或洗浴者本人蓋好浴缸上蓋板，啟動洗浴按鈕，系統自動調整水溫，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。

   洗浴和洗發時要根據人體需要，對洗浴液或洗發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。在整個控制系統中，設置有水溫、水位等多項傳感器，對于洗浴或洗發全過程要進行實時檢測，以防止人身和設備發生意外。

   由于輸出系統較復雜，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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