【正文】 .............................................................................................................................. 33 致謝 ...................................................................................................................................... 34 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 III頁 附錄 ...................................................................................................................................... 35 附錄一 程序清單 ............................................................................................................ 35 附錄二衛(wèi)生間智能沖水控制系統(tǒng)原理圖 ...................................................................... 51 附錄三 控制系統(tǒng)的 PCB 圖 .......................................................................................... 52 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 IV頁 衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本論文介紹了衛(wèi)生間只能沖水系統(tǒng)與制作全過程。整個(gè)系統(tǒng) AT89C2051單片機(jī)為中央控制器件，用紅外傳感器 (TX05D)實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入廁所的人進(jìn)行檢測，用軟件方法實(shí)現(xiàn)對智能沖水，洗手，干手。完成了傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在此衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)， 節(jié)水，智能 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 V頁 Intelligent toilet flushing system Abstract This paper introduces the toilet flushing system and can only make the whole process. The article first discusses the design of intelligent toilet flushing system of meaning and ideas, then the analysis and design of the system hardware of the unit circuit, which include: infrared sensor circuit, power circuit, flushing circuit, the final analysis of the system software and Design. AT89C2051 microcontroller to the system central control device, Use infrared sensors (TX05D) to realize the detection of persons into the toilet, using the software method to realize intelligent flushing, washing, dry hands. Realize the intelligent toilet flushing system control. Complete the sensing technology and modern control technology in the intelligent toilet flushing system. Basic design to plete the necessary logic control, flexible software can be upgraded according to the actual situation. Keywords: SCM, Water, Intelligence, 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 1頁 前言 在社會快速發(fā)展、競爭激烈的今天，節(jié)約水資源已經(jīng)成為社會的主要話題，而我們根據(jù)市場調(diào)研和分析，決定設(shè)計(jì)出一套現(xiàn)代化的衛(wèi)生間節(jié)水系統(tǒng)，并在理論和實(shí)踐中進(jìn)行探討。在科技高度發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會，對于衛(wèi)生間沖水控制完全由人工來完成，必將成為歷史一去不復(fù)返，而現(xiàn)代控制技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來進(jìn)行控制管理是現(xiàn)代化生產(chǎn)的標(biāo)志，所以，我們設(shè)計(jì)出一個(gè)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)生間智能控制沖水系統(tǒng)。在控制過程中，我們利用單片機(jī) 強(qiáng)大的編程技術(shù)，經(jīng)過對現(xiàn)場沖水進(jìn)行模擬控制。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 2頁 第一章：衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)和主要特點(diǎn) 本章重點(diǎn)闡述 本章重點(diǎn)闡述衛(wèi)生間智能沖水系統(tǒng)的基本概念、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)電路的原理框圖 的基本概念、設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)電路的原理框圖等。 （ 2）控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤輸入控制并能夠通紅外感應(yīng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)。 發(fā)揮 部分 （ 1）分成兩種模式： 按人次進(jìn)行沖水，按時(shí)間間隔沖水 （ 2）按人數(shù)沖水可以通過傳感器感應(yīng)，按時(shí)間的沖水也可以通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)周期的設(shè)定。要求實(shí)現(xiàn)智能一體化功能。 （ 2）按時(shí)間間隔沖水，以十分鐘為基數(shù)，用戶設(shè)定乘數(shù)，這樣盡可能少用按鍵，便于節(jié)省系統(tǒng)耗材，提高系統(tǒng)的整體特性。就以小時(shí)為基準(zhǔn)單位，用戶設(shè)定倍數(shù)，完成沖水任務(wù)。 就實(shí)際而言，不同的應(yīng)用對單片機(jī)功能和資源貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 3頁 的需求也是不同的。其中，AT89C2051 單片機(jī)僅有 20個(gè)引腳，是世界上比較小的單片機(jī)。所以我選擇 51單片機(jī)來完成實(shí)驗(yàn)。其原理框圖如圖所示 圖 終端接上外部電源后，經(jīng) 10MS 后 CPU 開始工作，首先從輸入端識別信號，經(jīng) CPU 處理后，輸出到輸出裝置。 2）利用紅外感應(yīng)信號來采集信號對廁所進(jìn)行沖水，以達(dá)到節(jié)水的目的。 4）利用紅外感應(yīng)信號來采集信號對電池閥進(jìn)行控制，控制電熱絲開關(guān)，讓洗手后的人烘手。它把 CPU、存儲器、及 I/O 集成到一個(gè)芯片上，只要外加少單 片 機(jī) 1脈沖 2脈沖 3輸出 電源 1輸出 2輸出 3輸出 時(shí)鐘信號 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 4頁 許電子零件便可以構(gòu)成一套簡易的控制系統(tǒng)。 原理方框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思路，確定該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。硬件電路主要由控制單元、沖水單元、洗手部分、干手單元電路等組成。（ J6） 當(dāng)紅外感應(yīng)器（ TX05D）檢測到有信號輸入時(shí)，經(jīng)紅外感應(yīng)電路把信號傳給傳給單片機(jī) (AT89C2051)（延時(shí)），再把信號傳給驅(qū)動電路來驅(qū)動繼電器（ 4100）來 控制電池閥驅(qū)動電熱絲（ J7） 時(shí)鐘電路給單片機(jī)提供脈沖，以致來驅(qū)動單片機(jī)。 AT89C2051 簡介 AT89C2051 的功能描述 圖 AT89C2051 AT89C2051 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C2051 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合。 軟硬件的開發(fā) AT89C2051 可以采用下面 2 種方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化 插到電路板中 試驗(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對于熟練的 MCS51程序員來說，這種調(diào)試方法并不十分困難。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 6頁 （ 2） 將普通 8031/80C31 仿真器的仿真插頭中 ～ 和 ～ AT89C2051,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實(shí)，比如， AT89C2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3 口的增強(qiáng)下拉能力等等。和 MCS51產(chǎn)品的兼容 ～ 6V的操作范圍，全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz 128 8 位內(nèi)部 RAM， 15根可編程 I/O 引線，兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。六個(gè)中斷源：可編程串行 UART 通道，直接 LED驅(qū)動輸出，片內(nèi)模擬比較器 AT89C2051 芯片的 20個(gè)引腳功能為： 1. VCC：電源電壓。 3. P1口： P1口是一 8位雙向 I/O口。 和 要求外部上拉電阻。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當(dāng)引腳 ～ 用作輸入并被外部拉低時(shí) ,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 (IIL)。 4. P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙向 I/0 引腳。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。用作輸入時(shí) ,被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電 流 (IIL).P3 口還用于實(shí)現(xiàn) AT89C2051 的各種功能 ,如下表所示。 5. RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí) ,持續(xù)給出 RST引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。 表 P3口的功能 P3口引腳 功能 RXD(串行輸入端口 ) TXD(串行輸出端口 ) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí)器 0外部輸入 ) T1(定時(shí)器 1外部輸入 ) 智能沖水的方案選擇 方案一： 自動洗手器，采用熱釋電紅外控制技術(shù)，能在人體靠近水龍頭時(shí)，水龍頭自動打開放水；當(dāng)人離開水龍頭或超過定時(shí)時(shí)間未離開時(shí)，水龍頭均會自動將水關(guān)閉。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 8頁 圖 該自動洗手器電路由電源電路、紅外檢測控制電路和控制執(zhí)行電路組成，如 下 圖所示。交流 220V 電壓經(jīng) C1降壓、 VS穩(wěn)壓、 VDI 整流及 C2 濾波后，為紅外檢測控制電路提供 6V 直流電壓。當(dāng)人體接近 IC1 時(shí)， ICI的輸出端（ OUT)將輸出高電平，使 vi和 V2 飽和導(dǎo)通， IC2 通電工作，其 3腳輸出高電平，使 VLC 內(nèi)部的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光控晶閘管導(dǎo)通， YV通電開始放水。當(dāng)定時(shí)時(shí)間結(jié)束 (IC2 的 6腳電壓升至 4V 以上）時(shí)， IC2 內(nèi)電路翻轉(zhuǎn)， 3腳輸出低電平，使 VLC 內(nèi)電路截止， YV斷電停止工作。 改變 R5 的阻值或 C4 的容量，可改變定時(shí)時(shí)間的長短。 CL選用耐壓值為 400V 以上的 CBB 電容器； C2 一 C4 均選用耐壓值為 16V 的鋁電解電容器。 VS選用 LW、 的硅穩(wěn)壓二極管，例如 1 N4735 等型號。 ICI 選用 SD02 或 P22 LN206 等型號的熱釋電紅外傳感器集成電路； IC2選用 NE555 型時(shí)基集成電路。 方案二： 圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 10頁 當(dāng) JI(TX05D)接收到信號，經(jīng)過 S9013 接到 TA89C2051 的 上，經(jīng)過單片機(jī)的處理，將信號通過 輸出，流經(jīng) S9012，在接到繼電 (4100)上，繼電器去控制電池閥，達(dá)到?jīng)_水的目的。 智能洗手方案的選擇 方案一： 自動洗手器 ： 自動洗手器的電路原理如圖所示。 H1 為紅色發(fā)光二極管，作為電源指示。 N4 為 NE555 定時(shí)器，它與外圍元件組成單穩(wěn)態(tài)定時(shí)電路，其目的是在人手偶爾偏離了紅外線的探測范圍時(shí)，能保證洗手器的正常出水。沒有人洗手時(shí)，紅外接收電路 N2 接收不到 VD 向外發(fā)射的貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 11頁 紅外線， N3 的 3 腳無信號輸入， 8 腳為高電平， N4 的 3 腳為低電平，三極管截止，繼電器 K 斷電處于釋放狀態(tài)，電磁閥 Y 不動作，洗手器無自來水放出。洗滌完畢，人手離開洗手器后， N4 延時(shí)幾秒鐘后復(fù)位，使洗手器停止放水。 安裝與調(diào)試： 將洗手器電路 裝于一密封的塑料外殼內(nèi)， VD 與 N2 并排朝下放置，并要注 意防止兩者之間的相互干擾，再把電