毕业设计-厕所自动冲水系统设计.doc

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摘要

论文运用嵌入式应用系统技术和智能检测与控制技术，设计了基于单片机技术的智能型感应式冲水系统。

该冲水系统利用传感器检测人体发出的红外线信号，由单片机接收并作出智能判断，控制电磁阀的开启，然后经内部软件程序设定一定时间的延时，关闭电磁阀。

此种设计方案可以达到环保、节水的目的，克服了现有公厕冲水系统浪费水资源及手动操作不卫生的不足。

论文论述了设计的理论基础、论证了设计方案，讨论了PIC12C508A单片机、嵌入式系统及其开发技术、智能检测与控制技术。

论述了基于单片机的人体红外探测智能冲厕硬件电路设计和软件程序设计，抗干扰设计及软硬件调试和组装等。

对硬软件抗干扰技术和PC板的抗干扰设计做了详细论述。

达到了整个系统实现全自动操作，免除人为动作，既能满足冲厕的卫生要求，又最大限度地节约了水资源的目的。

【关键词】单片机；红外检测；智能冲厕；节水；

Abstract

Paperstheuseofembeddedsystemtechnologyandintelligentapplicationofdetectionandcontroltechnology,designtechnologybasedonsingle-chipsmartsensorflushingsystemtype.Theflushingsystemusesthehumanbodydetectionsensoroftheinfraredsignalsentbythesingle-chipreceiverandmakeintelligentjudgments,controlsolenoidvalvetoopen,andthentheproceduressetbytheinternalsoftwareofacertainperiodoftimedelaytoclosethesolenoidvalve.Thisdesigncanachieveenvironmentalprotection,waterconservationpurposes,toovercometheexistingpublictoiletsflushingwastewatersystemandinadequatemanualunsanitary.

Paperdiscussesthetheoreticalbasisfordesign,designverificationprogramtodiscussthePIC12C508Amicrocontroller,embeddedsystemsandthedevelopmentoftechnology,intelligentdetectionandcontroltechnology.Onthehumanbodybasedonthesingle-chipinfrareddetectionIntelligentflushinghardwarecircuitdesignandsoftwareprogramming,hardwareandsoftwaredesignandanti-debuggingandassembly.Hardwareandsoftwareofanti-jammingtechnologyandanti-jammingdesignofPCboarddiscussedindetail.Theentiresystemtoachievefullyautomaticoperation,fromhumanaction,bothtomeetthehealthrequirementsforflushing,butalsotomaximizethepurposeofconservationofwaterresources.

Keywords:

SCM；infrareddetection；smartflushing；waterconservation；

目录

第一章绪论 5

1.1课题研究的背景、目的及意义 5

1.1.1中国水资源现状 5

1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义 6

1.2智能检测与控制技术研究现状及发展 8

1.2.1智能检测与控制技术的概念 8

1.2.2智能检测与控制技术应用及发展趋势 9

1.2.3嵌入式智能检测与控制技术 10

1.3本课题研究的主要内容 11

第二章智能冲厕电路方案的确定 13

2.1厕所自动冲水装置常用方案 13

2.1.1重力不平衡式自动冲水装置 13

2.1.2直接虹吸式自动冲水装置 14

2.1.3间接虹吸式自动冲水装置 15

2.2系统应用环境的要求及其特殊性 16

2.3智能冲厕电路方案的确定 16

第三章智能冲厕电路硬件设计 19

3.1控制卡电路设计 19

3.1.1嵌入式系统技术 19

3.1.2核心器件的选择及应用 20

3.1.3控制卡电路 21

3.2热释电红外检测电路 23

3.2.1被动式热释电红外探头的工作原理及特性 23

3.2.2红外检测电路 24

3.3阀门驱动电路 25

3.3.1阀门驱动电路 26

3.4本系统采取的硬件抗干扰措施 27

3.4.1干扰源 27

3.4.2抗干扰措施 28

第四章智能冲厕电路软件设计 30

4.1软件设计的主要内容 30

4.2程序流程图及相关代码 31

4.3单片机设置 33

4.4本系统采取的软件抗干扰措施 33

4.4.1常用软件抗干扰技术 33

4.4.2本系统软件抗干扰措施 34

第五章结论 36

致谢 37

参考文献 38

附录 39

附录1：

电气原理图 39

附录2：

PCB总装图 39

第一章绪论

1.1课题研究的背景、目的及意义

1.1.1中国水资源现状

水是生态环境系统中最活跃、影响最广泛的要素。

它既是生命的源泉，也是工农业生产中不可替代的重要资源。

然而中国是个缺水大国，水资源并不丰富，但用水浪费惊人。

我国水资源总参为2.81亿立方米，在世界上仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印尼而居第6位。

绝对量虽算丰富，但由于人口多，人均水资源占有量却大大低于世界平均水平，仅列世界第88位。

而且随着人口的迅速增长，人均水资源每年在递减。

从淡水资源看，世界人均占有量为12900立方米，我国仅2695立方米，还不到世界人均占有量的四分之一。

中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。

而且分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。

据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。

目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。

由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。

我国水资源还有几个特点：

一是全国降水在空间和时间的分布上极不平衡，南方水多，北方水少，差别悬殊，历史上水旱灾害极为频繁；二是北方有的地区人均占有水资源相当于世界上最干旱的国家，水丰富的南方却常常发生季节性干旱，使依赖水灌溉的主要农作物水稻及一些经济作物用水困难；三是污水排放量大处理率低，全国年排污水363亿吨，其中80％未经处理，使江河湖海和地下水严重污染，水质性缺水现象越来越严重；四是缺乏科学的用水定额和管理，生产耗水量大，水的浪费相当普遍，全国工业用水重复利用率仅有45%，万元工业产值耗水量远远高于工业友达国家，农业灌溉有效利用率一般只有25％至40%。

所以，水的问题在我国是很严峻的。

城市生活用水和工农业生活用水都要求有稳定、可靠的供水。

只有合理开发利用和保护水资源，防治水害，充分发挥水资源的综合效益，才能适应国民经济发展和人民生活的需要。

一项调查预测表明，我国用水总量将逼近水资源总量，水资源“危机”为期不远。

严峻的水环境形势要求进一步重视水的开发、利用。

保护和水害防治等方面的立法工作，提高人们的节水、护水意识和“水患意识”，确保更有效地利用水资源，实现可持续发展战略。

联合国第二次人类住区大会秘书长曾说：

“水将是2l世纪国际社会争论最激烈的城市问题。

”水资源对我国来说是宝贵资源，随着城市化，现代化的建设发展，水资源越来越匮乏，节约用水已经成为我国的基本国策。

公共厕所因为数量多，所以也是用水大户，由过去的旱厕改为冲水式，就是出于卫生文明的需要。

单坑水箱式改为按纽式也是为了节水但不卫生，公厕的感应式洗手龙头是为了卫生，互不感染细菌，条沟多位式改为单坑也是为了节水，但条沟多位式也有其优势，即一箱水可冲多个蹲位，并且建设成本也低，因此学校、公共场所等的公厕仍采用条沟式，条沟式公厕由水箱定时冲水，定时长短由放水龙头的流量大小决定冲水时间的长短。

现以我校某教学楼一公厕为例，水箱的长，宽，（水）深各为56厘米，38厘米，20厘米，容量为0.0426立方米，放满水需8分钟，即8分钟冲一次水，一天（24小时）需冲掉7.67吨水，夜间无人用厕也定时冲水，因此浪费了不少水资源（这也是条沟式改单坑式的原因，但单坑式造价比条沟式高，一箱水冲多个蹲位的优势也取消了），再加上小便也冲水，大约一天（24小时）需冲掉15吨水左右，那么整座教学楼上的所有厕所一天（24小时）共需75吨水左右。

由此可得出结论，现有的公厕冲水系统说引起的水资源浪费情况是不容忽视的。

在水资源如此紧张的今天，致力于公厕冲水系统节水的研究将是一件非常有意义的事情。

1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义

用厕是人类最基本的活动之一，因此公厕的产生和发展也是人类位文明进步的一部记录史。

随着现代社会的不断进步和发展，人们也赋予它更进步的意义和更新颖的内容，特别是更加符合环境保护的要求。

例如日本发明的自动入厕器以及“方便”后可自动喷出暖水清洗、烘干或将人体排泄物在24小时内稀释成高级复合肥料的公厕，令世人惊叹不已。

法国杜克思公司推出一种流动式街头公厕，“方便”后的人们无不为它那内部清新无异味以及提供多种服务所吸引。

目前美国的一些公厕向向艺术化和保健化方向发展，厕所内挂壁画，放音乐，又将电子技术引入公厕，使公厕向自动化、智能化发展。

在了解了国外发达国家的厕所革命现状及趋势之后，我国的发明革新者也做出了巨大的努力并取得了显著成果。

他们致力于“公厕革命”，从不同的学科领域出发改进公厕设计观念，提出现代公厕设计理念不仅要考虑将公厕做成可供旅游欣赏的“景观小品”，还要考虑环保、城市的品位和人文关怀，更为突出的是提出了节水、环保的指导思想。

从而出现了新一代含有较高科技的公厕，如随着我国城市地下空间开发日益受到重视，出现了地下公厕；针对缺水困境和粪便处理难题，出现中水回用公厕，灭菌烘干公厕、太阳能公厕、免冲洗生态公厕等等。

随着人们的生活越来越多地融入智能化、自动化,环保与能源短缺等问题也更多地被关注。

尤其是诸如公厕等公共场所实施自动、节能、环保的设备改造也就显得更加重要。

目前我国大部分地区普遍使用的都是传统的手按式厕所冲水器，手按式厕所冲水器冲水系统采用的是全机械构造,冲水时需要人工手按,既浪费了时间和水资源,又因手的接触而造成不卫生,