硬件设计控制卡电路设计嵌入式系统技术核心器件的选择及应用控制卡电路热释电红外检测电路被动式热释电红外探头的工作原理及特性红外检测电路阀门驱动电路阀门驱动电路本系统采取的硬件抗干扰措施干扰源抗干扰措施第四章智能冲厕电路软件设计软件设计的主要内容程序流程图及相关代码单片机设置本系统采取的软件抗干扰措施常用软件抗干扰技术本系统软件抗干扰措施第五章结论致谢参考文献附录附录电气原理图附录总装图,第章绪论课题研究的背景目的及意义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，世界人均占有量为立方米，我国仅立方米，还不到世界人均占有量的四分之。中国已被列入全世界人均水资源个贫水国家之。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。据统计，全国多个城市中有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，导致以上的地表水地下水被污染。我国水资源还有几个特点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，全国年排污水亿吨，其中未经处理，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，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般只有至。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。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。现以我校教学楼公厕为例，水箱的长，宽，水深各为厘米，厘米，厘米，容量为立方米，放满水需分钟，即分钟冲次水，天小时需冲掉吨水，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，箱水冲多个蹲位的优势也取消了，再加上小便也冲水，大约天小时需冲掉吨水左右，那么整座教学楼上的所有厕所天小时共需吨水左右。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件非常有意义的事情。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，因此公厕的产生和发展也是人类位文明进步的部记录史。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，使公厕向自动化用的数字滤波方法有程序判断法通过程序将明显不合理的剔除。算术平均法中值法比较取舍法如采三取二，即对每个采样点采样三次，取两次相同的数据为采样数据。加权平均法阶递推数字滤波法这种方法是用软件的方法完成低通滤器的作用。阶递推数字滤波的公式为，式中，数字滤波器时间常数第次采样时的滤波器输入第次采样时的滤波器输出。复合法控制失灵的软件对策在大量的开关量控制系统中，人们关注的是能否确保正常的控制状态，以免造成控制输出，或干扰影响了输出信号造成控制失误。常用对策有软件冗余变次处理控制为多次处理控制或循环采样控制。设置输出状态寄存器查询输出状态，循环处理控制。设置自检程序程序跑飞的预防措施减少中断或中断处理内容，中断要随开随关，不用的中断入口处写入。设置监视跟踪定时器，如用认孕汀或硬件看门狗。设置软件陷阱，不用处写入。开关信号加延时去抖判断。通信中加同步判断垂直异或判断等，有时要加表决比较等处理。本系统软件抗干扰措施区别假信号设计在本系统中，软件方法也用来处理干扰的方式体现在程序的设计中，例如为了避免因假信号而引起误判断的发生,我们在程序设计的第次检验是否有输入信号后延时了三秒,目的是消除红外探头前未如厕而走动的人员所引起的信号。三秒后程序进入第二次信号判断,如果信号仍存在,则把它作为真正有效的信号,如果判断出信号消除则说明第次检测到的信号为假信号,则返回上级信号判断,如果判断出信号未消除则把它作为有效信号。功能实现时的非中断设计使用多个中断，或中断内容较多时，程序容易跑飞。衡量了利用中断的利弊后，本系统的两个大的软件程序都没有采用中断的方法，而是根据系统实时要求不强，功能不十分复杂的特点，采取了功能模块循环执行的办法，这样就提高了系统运行的稳定性和可靠性。系统运行的自检程序设计对程序采取时间监视是判断程序死锁或跑飞的有效办法。即预先确定程序的执行时间，在其起始位置上对单片机内定时器置数，使定时器的定时时间稍大于程序的执行时间，而在程序的末尾处清除定时器。如果程序执行正常，则定时器亦被正常清除，不会发生定时器溢出中断如果程序死锁或跑飞，则不能清除定时器的定时，定时器将会产生中断。以此可以确定程序是否正常执行，并可以在该定时器中断处理程序中，设计软件异常时该做如何处理，如使系统复位或继续执行程序等。第五章结论与同类厕所冲水系统相比相比，本冲水电路系统在软件冲水时间管理减少误判断方面体现了节水的设计思路在单片机的低功耗及其睡眠模式功能的设定上体现了节能的设计思路。通过软件特殊设计，在实际应用中不会出现误判断不冲水等不良现象,所设计采用的控制卡性价比高，每块卡的成本不超过元。检测卡体积小，易实现嵌入式安装，应用于实际时使用方便。感应式的检测方式避免了人手与冲水控制开关的接触,减少了疾病传播的机会，可以说是个安全健康的装置，易于且便于实际生活中应用。采用了低功耗单片机作为控制器的控制核心，并对根据需要对其进行开发，合理设计了控制卡电路和单片机控制流程，使得本系统达到了低成本高可靠性省电节水清洁的设计目的。致谢本文是在导师的耐心指导下完成的，在整个设计和论文写作过程中，导师在各个方面都给予了我极大的方便和支持。衷心感谢导师在我毕业设计中的给予我的学习的关心支持和帮助。老师给予了我许多热情的帮助和耐心的指导他虽然工作十分繁忙，但总是有求必应，抽出时间来帮助我检查，提醒我要注意哪些事项。同时，导师的博学和细致让我在做毕业设计的过程中拓宽了知识面，增强了动手能力，学会了正确的思考问题解决问题的方法。导师的言传身教让我受益匪浅，他的亲切和谦虚激励着我不断追求进步和完美。在毕业设计完成之际，学生表示诚挚的感谢，千言万语化作深情的谢谢二字。在做毕业设计的过程中，还要感谢所有和我块做毕业设计的小组的同学们，在和他们起愉快地学习和生活中，思想和知识的交流使我在设计中得到了不少启迪。参考文献参考资料反馈控制理论工厂电器半导体变流技术电力拖动及自动化电子技术计算机控制制图计算机原理微机控制原理及应用电力电子技术计算机操作系统计算机控制系统附录电气原理图题目厕所自动冲水系统设计姓名系别电气工程专业自动化班级学号指导教师年月日燕山大学课程设计任务书学号学生姓名张建宇专业班级过控班设计题目厕所自动冲水系统设计设计技术参数芯片采用单片机红外线测量距离米内冲水离开秒后再次冲水设计要求说明书份，不少于字如打印用纸，小四号字，汉字采用宋体，英文及数字采用，单倍行距上边距厘米，下边距厘米，左右边距各厘米，标出页码。说明书顺序封面任务书摘要目录正文结论参考文献评审意见表说明书封面与内容需致打印或本人手抄，图表清晰字迹工整。完成图纸张工作量说明书份不少于字图纸张，手工绘图参考文献不少于三篇工作计划第周确定系统总体设计方案包括方案的选择说明选择系统控制变量和被控参数，检测与转换器见控制器和执行器。选择计算机的类型，并对系统控制参数进行整定第二周完成计算机外设及被控设备的连接调试检验和计算机软件编程。修正改进系统的硬软件设计编写说明书份，绘制图纸张完成课程设计考核，评分参考资料反馈控制理论工厂电器半导体变流技术电力拖动及自动化电子技术计算机控制制图计算机原理微机控制原理及应用电力电子技术计算机操作系统计算机控制系统指导教师签字李海滨刘爽基层教学单位主任签字刘福才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目录第章绪论课题研究的背景目的及意义中国水资源现状智能冲厕电路研究的目的及意义