基于單片機的蹲式廁所節水系統設計

袁文鳳++黃夢真

摘 要：引言目前，蹲式廁所自動節水控制器都采用主動紅外方式，但使用在人流量較大的場合時存在較多的問題：結合周口職業技術學院蹲式廁所沖水系統改造，采用MCS-51單片機控制，改造成為智能沖水系統，可方便靈活的進行遙控操作、可顯示入廁人流量，可根據人數多少，實時改變沖洗次數，實現人多多沖，人少少沖，無人不沖的控制，能夠解決蹲式公廁24 h不間斷沖洗的費水現象，節水率達60%。還可應用于企事業單位、醫院、部隊等單位的蹲式公廁。

關鍵詞：蹲式公廁 節水 紅外感應

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0070-01

目前，周口職業技術學院的1號樓和5號樓的蹲式廁所的自動沖水系統，采用的都是定時沖水，無論人多人少，無論白天黑夜，也無論放假與否，沖水系統無間斷地進行沖水，這樣，在正常上課期間，沖水的密度適當，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，就會浪費大量的水，不但對學校經濟造成一定的損失，而且違背了國家提倡的“節能減排”的精神，因此，設計出一套適合于學校及人群較集中地方的蹲式廁所的節水系統，既能解決學院的節水問題，又具有較好的經濟價值和市場前景。

根據要求，采用AT89S52單片機作為核心控制部分，通過熱釋電紅外感應技術，對進入廁所的人流量進行檢測，并送單片機進行處理，當人數達到設定值時，由單片機發出指令，驅動電磁閥打開向水槽蓄水，一段時間后下水沖污。當晚上或放假沒人時，還可進行強制沖水，以保持環境的清新。

1 系統組成及特點

蹲式廁所節水系統主要由主控制電路、顯示電路、電磁閥控制電路及遙控接收電路等組成。該系統通過四個不同區域的熱釋電傳感器來感應各區域的人流量情況，把感應到的信號送給單片機，由單片機把送來的人數信號和設定人數參數進行比較，當達到設定值時，再由單片機指示繼電器工作，驅動電磁閥動作，下水沖污。遙控器及顯示裝置可用來設定或查看任一區域的人數參數、延時參數、最小時間間隔參數及開閥時間參數。

本系統的主要特點是：

（1）自動感應，智能管理：由單片機控制，人多多沖，人少少沖；

（2）高可靠性：單片機控制技術，無需電池，任何情況下程序絕不丟失，設計使用壽命5年以上；

（3）應對各種惡劣環境：無論是高溫酷暑，還是零下十幾度的嚴寒，產品均能正常工作；

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

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

2 系統工作原理

系統采用AT89S52單片機作為主控制電路，X5045中的看門狗電路對系統提供了保護功能，當系統發生故障而超過設置時間時，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU作出反應。

3 節水系統的效果分析

系統改造后，節水效果十分明顯，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，改造之后的節水系統，經濟效益十分可觀。從表1中不難看出，每個水箱每月可節約水費213元，以我院1號樓為例，每層8個水箱，共5層40個水箱，每月節約水費可達8520元，每年就可節約水費10萬余元，再加上對5號樓沖水系統的改造，可為學院節約大量開支。

4 系統抗干擾設計

抗干擾設施有硬件設施和軟件設施，硬件設施如果得當，可將絕大部分干擾拒之門外，但仍然會有少數干擾進入監測系統，故軟件設施作為第二道防線必不可少。由于軟件抗干擾設施是以CPU為代價的，如果沒有硬件消除絕大多數干擾，CPU將無暇顧及正常工作，嚴重影響系統的工作效率和實時性，所以，要硬件和軟件抗干擾設施相結合。

硬件上正確處理“模擬地”與“數字地”。數字電路是非線性的，邏輯門的開關都會產生電流沖擊，故在數字地上高頻擾動很強烈，因此數字地與模擬地不能有共同路徑或者環路，要分別與電源端地線相連，且只應單點連接；同時，若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時電平不穩，抗噪聲性能變壞，因此布置線路時，在不影響其它器件的情況下，應將接地線盡量加粗。

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

5 結語

綜上所述，基于單片機的廁所智能沖水系統，真正做到了：“自動管理、有人則沖、無人則停、人多多沖、人少少沖、定時環?！钡闹悄芑δ?。在大力提倡節約能源的今天，推廣和使用這一裝置，對企事業單位、醫院、學校、部隊等，既具有可觀的經濟效益，還具有極大的現實意義。

參考文獻

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