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独立式智能卫生间控制系统

发布时间:2019年12月16日 12:22:02  作者:戴偕发  来源:快乐教育网  浏览:   【】【】【
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摘要:本文主要分析了一种基于单片机技术和无线通信技术的结合来更好的控制卫生间的设计思路,以实现结构简单,使用方便,节水节电效果更好,更环保,更智能,适应于车站、学校、医院、大型单位等人流量较大的公共场所。

关键词:单片机;蓝牙无线通信;智能控制

Independent smart toilet control system

Abstract: This paper mainly analyzes a design idea based on the combination of single-chip technology and wireless communication technology to better control the bathroom, to achieve a simple structure, easy to use, better water-saving and energy-saving effect, more environmentally friendly, smarter and adaptable. In public places with large traffic such as stations, schools, hospitals, and large units.

Key words: single chip microcomputer; bluetooth wireless communication; intelligent control

2019年4月是第31个爱国卫生月,活动主题是“共推厕所革命、共促卫生健康”。在“厕所革命”这个大背景下,此项目的研究具有非常重要的意义。

1.基于单片机技术和蓝牙无线通信技术控制卫生间设计原理

1.1系统的总体框图

本文使用蓝牙无线通信技术,管理者可以用手机实时的掌握厕所的使用情况,可以防止卫生间被恶意占用,同时可以及时的远程对卫生间换气和消毒。同时卫生间的每个坑位设置一键报警功能,比如门打不开了,水溢出等情况及时通知厕所管理者,不会造成必要的污染。本项目的目标就是利用单片机技术、自动化技术、各种传感器技术、通信协议等技术设计制造出结构简单,反应灵敏,功耗低,更方便,更智能,实用性高的独立式智能公共卫生间。其设计的系统基本架构如图1所示。

1.2单片机主控模块

本文选用PIC16F877A单片机作为控制芯片,由美国Microchip公司推出的PIC单片机系列产品,率先采用了精简指令集( RISC)结构的嵌入式微控制器,其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机产业的新趋势。现在, PIC系列单片机在世界单片机市场的份额排名中已逐年上升,尤其在8位单片机市场上,据称已从1990年的第20位上升到目前的第2位。在众多型号的单片机中PIC单片机具有性能完善、功能强大、学习容易、开发应用方便以及人机界面友好等突出优点,本文选择PIC系列单片机。其PIC16f877A单片机最小结构如图2所示。

1.3人体感应模块

HC-SR501人体传感器是基于红外线技术的自动控制模块,采用德国原装进口 LHI778 探头设计,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。热释电效应同压电效应类似,是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元件两个表面做成电极,在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。其连接继电器共同控制电路图如图3所示。

1.4液晶显示模块

12864液晶显示模块是 128×64 点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置国标 GB2312 码简体中文字库(16X16 点阵)、128个字符(8X16 点阵)及 64X256 点阵显示 RAM(GDRAM)。可与 CPU 直 接接口,提供两种界面来连接微处理机:8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等。本文用该液晶显示模块来显示卫生间坑位使用情况,及对应坑位是否有人。

1.5 HC-08蓝牙模块

HC-08蓝牙串口通信模块是新一代的基于Bluetooth Specification V4.0 BLE蓝牙协议的数传模块。无线工作频段为2.4GHzISM,调制方式是 GFSK。模块最大发射功率为4dBm, 接收灵敏度-93dBm,空旷环境下和 iphone4s 可以实现 80米超远距离通信。 模块大小26.9mm×13mm×2.2mm,集成了邮票封装孔和排针焊接孔,既可以贴片封装,也又可以焊接排针,很方便嵌入应用系统之内。自带LED 状态指示灯,可直观判断蓝牙的连接状态。模块采用TI的 CC2540F256芯片,配置256K字节空间,支持 AT 指令,用户可根据需要更改角色(主、从模式)以及串口波特率、设备名称等参数,使用灵活。其连接单片机,和手机无线连接如图4所示。

1.6继电器、电磁阀驱动模块

本文通过继电器模块来达到开关效果,和弱电控制强电的作用。继电器驱动模块主要是利用电磁继电器吸合和释放来带动负载的接通和断开。继电器由PNP型号的三极管来驱动,LED灯是继电器吸合的指示灯,当继电器吸合时,驱动负载,电灯点亮;同时LED也会得电,达到指示的作用。继电器模块是在继电器的基础上增加了电子控制电路,是可以使用低电压控制高电压的半成品电路板,以电路板的形式提供给用户。使用继电器模块的好处在于可以减少继电器模块控制电路的设计,使开发设计者将更多的精力用于设计整个系统的功能实现。本文通过电磁阀控制水的进出电磁阀通电时,电磁力驱动先导阀打开先导阀,主阀上腔压力迅速下降,在主阀上下腔内形成压差,依靠介质压力推动主阀关闭件上移,阀门开启;断电时,弹簧力把先导阀关闭,入口介质压力通过先导孔迅速进入主阀上腔在上腔内形成压差,从而使主阀关闭。

2.系统软件设计

针对 PIC 单片机的软件开发,同样可以用C语言实现。 本文用C语言编写了一套智能卫生间控制系统程序,其软件程序流程图如图5所示。

3.结论

本项目的目标是利用单片机技术、自动化技术、各种传感器技术、通信协议等技术设计制造出结构简单,反应灵敏,功耗低,更方便,更智能,实用性高的独立式智能公共卫生间。

参考文献

[1]夏玉红.基于PLC的景区卫生间智能控制系统设计[J].电脑编程技巧与维护,2015(24):103-104.

[2]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[3](英)RobinHeydon.低功耗蓝牙开发权威指南[M].陈灿峰,刘嘉,译.北京:机械工业出版社,2014.

[4]李全利,迟荣强.单片机在温度控制中的应用[J].自动化技术与应用,1990(4):52-54.

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