基于單片機(jī)的蹲式廁所節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

袁文鳳++黃夢(mèng)真

摘 要：引言目前，蹲式廁所自動(dòng)節(jié)水控制器都采用主動(dòng)紅外方式，但使用在人流量較大的場(chǎng)合時(shí)存在較多的問題：結(jié)合周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院蹲式廁所沖水系統(tǒng)改造，采用MCS-51單片機(jī)控制，改造成為智能沖水系統(tǒng)，可方便靈活的進(jìn)行遙控操作、可顯示入廁人流量，可根據(jù)人數(shù)多少，實(shí)時(shí)改變沖洗次數(shù)，實(shí)現(xiàn)人多多沖，人少少?zèng)_，無人不沖的控制，能夠解決蹲式公廁24 h不間斷沖洗的費(fèi)水現(xiàn)象，節(jié)水率達(dá)60%。還可應(yīng)用于企事業(yè)單位、醫(yī)院、部隊(duì)等單位的蹲式公廁。

關(guān)鍵詞：蹲式公廁 節(jié)水 紅外感應(yīng)

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0070-01

目前，周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院的1號(hào)樓和5號(hào)樓的蹲式廁所的自動(dòng)沖水系統(tǒng)，采用的都是定時(shí)沖水，無論人多人少，無論白天黑夜，也無論放假與否，沖水系統(tǒng)無間斷地進(jìn)行沖水，這樣，在正常上課期間，沖水的密度適當(dāng)，能夠保持廁所的清潔，但是晚上和放假期間，仍然采用這樣的沖水方式，就會(huì)浪費(fèi)大量的水，不但對(duì)學(xué)校經(jīng)濟(jì)造成一定的損失，而且違背了國(guó)家提倡的“節(jié)能減排”的精神，因此，設(shè)計(jì)出一套適合于學(xué)校及人群較集中地方的蹲式廁所的節(jié)水系統(tǒng)，既能解決學(xué)院的節(jié)水問題，又具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)前景。

根據(jù)要求，采用AT89S52單片機(jī)作為核心控制部分，通過熱釋電紅外感應(yīng)技術(shù)，對(duì)進(jìn)入廁所的人流量進(jìn)行檢測(cè)，并送單片機(jī)進(jìn)行處理，當(dāng)人數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)電磁閥打開向水槽蓄水，一段時(shí)間后下水沖污。當(dāng)晚上或放假?zèng)]人時(shí)，還可進(jìn)行強(qiáng)制沖水，以保持環(huán)境的清新。

1 系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

蹲式廁所節(jié)水系統(tǒng)主要由主控制電路、顯示電路、電磁閥控制電路及遙控接收電路等組成。該系統(tǒng)通過四個(gè)不同區(qū)域的熱釋電傳感器來感應(yīng)各區(qū)域的人流量情況，把感應(yīng)到的信號(hào)送給單片機(jī)，由單片機(jī)把送來的人數(shù)信號(hào)和設(shè)定人數(shù)參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，再由單片機(jī)指示繼電器工作，驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作，下水沖污。遙控器及顯示裝置可用來設(shè)定或查看任一區(qū)域的人數(shù)參數(shù)、延時(shí)參數(shù)、最小時(shí)間間隔參數(shù)及開閥時(shí)間參數(shù)。

本系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：

（1）自動(dòng)感應(yīng)，智能管理：由單片機(jī)控制，人多多沖，人少少?zèng)_；

（2）高可靠性：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制技術(shù)，無需電池，任何情況下程序絕不丟失，設(shè)計(jì)使用壽命5年以上；

（3）應(yīng)對(duì)各種惡劣環(huán)境：無論是高溫酷暑，還是零下十幾度的嚴(yán)寒，產(chǎn)品均能正常工作；

（4）使用安全：安裝在2.4 m以上高度，避免人員接觸，同時(shí)也可免遭到人為損壞；

（5）安裝簡(jiǎn)便：將安裝工作量降至最低，保留原有水箱及內(nèi)部配件，只在進(jìn)水管道上加裝電磁閥，普通水電工安裝只需兩小時(shí)。電磁閥不用浸入水中，使用安全，維修方便。

2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為主控制電路，X5045中的看門狗電路對(duì)系統(tǒng)提供了保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門狗將通過RESET信號(hào)向CPU作出反應(yīng)。

3 節(jié)水系統(tǒng)的效果分析

系統(tǒng)改造后，節(jié)水效果十分明顯，把未改造的沖水裝置與改造后的沖水裝置做一比較，如表1。

從表1可以看出，改造之后的節(jié)水系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。從表1中不難看出，每個(gè)水箱每月可節(jié)約水費(fèi)213元，以我院1號(hào)樓為例，每層8個(gè)水箱，共5層40個(gè)水箱，每月節(jié)約水費(fèi)可達(dá)8520元，每年就可節(jié)約水費(fèi)10萬余元，再加上對(duì)5號(hào)樓沖水系統(tǒng)的改造，可為學(xué)院節(jié)約大量開支。

4 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

抗干擾設(shè)施有硬件設(shè)施和軟件設(shè)施，硬件設(shè)施如果得當(dāng)，可將絕大部分干擾拒之門外，但仍然會(huì)有少數(shù)干擾進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，故軟件設(shè)施作為第二道防線必不可少。由于軟件抗干擾設(shè)施是以CPU為代價(jià)的，如果沒有硬件消除絕大多數(shù)干擾，CPU將無暇顧及正常工作，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作效率和實(shí)時(shí)性，所以，要硬件和軟件抗干擾設(shè)施相結(jié)合。

硬件上正確處理“模擬地”與“數(shù)字地”。數(shù)字電路是非線性的，邏輯門的開關(guān)都會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，故在數(shù)字地上高頻擾動(dòng)很強(qiáng)烈，因此數(shù)字地與模擬地不能有共同路徑或者環(huán)路，要分別與電源端地線相連，且只應(yīng)單點(diǎn)連接；同時(shí)，若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞，因此布置線路時(shí)，在不影響其它器件的情況下，應(yīng)將接地線盡量加粗。

軟件上由于微處理器系統(tǒng)運(yùn)行的步驟是程序計(jì)數(shù)器被改變，當(dāng)CPU受到干擾后，PC值常被改變，從而將操作數(shù)作為指令碼來執(zhí)行，從而引起混亂甚至使系統(tǒng)陷入死循環(huán)。為了減少這種可能性，采取了設(shè)置軟件陷阱及冗余指令的方法。在程序正確執(zhí)行不能運(yùn)行的地址，如程序各模塊間、未用的中斷向量地址等，填入NOP指令，或者復(fù)位指令。特別是在中斷過程中設(shè)置大量冗余指令和標(biāo)志，以減少由外界輸入信號(hào)干擾所引起的錯(cuò)誤中斷。

5 結(jié)語

綜上所述，基于單片機(jī)的廁所智能沖水系統(tǒng)，真正做到了：“自動(dòng)管理、有人則沖、無人則停、人多多沖、人少少?zèng)_、定時(shí)環(huán)?！钡闹悄芑δ?。在大力提倡節(jié)約能源的今天，推廣和使用這一裝置，對(duì)企事業(yè)單位、醫(yī)院、學(xué)校、部隊(duì)等，既具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

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