基于STC89C52蹲便器自动冲水抽纸系统的设计

2012-09-21刘立坤

中国科技信息 2012年24期

刘立坤刘静

淮南师范学院电气信息工程学院，安徽淮南 232038

引言

在许多人流量较大的地方，传统的手动冲便及抽纸装置效果不佳，使用寿命也较短，且容易传播细菌，给人们的身体健康带来极大威胁。所以设计出一套合理的蹲便器自动冲水抽纸系统势在必行。

随着科技的不断发展，单片机的应用与普及是人们始料未及的[1]。而本系统所基于的STC89C52芯片是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器[2]。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。和传统的AT89C51单片机相比，其具有可直接使用串口下载程序等特点，使用起来更加方便快捷。

1 系统总方案设计

蹲便器自动冲水抽纸系统结构图如图1所示。整个系统由信号检测系统、信号处理系统和信号输出系统组成。信号检测系统由红外传感器和激光传感器组成。红外传感器主要检测是否有人如厕，激光传感器用来检测抽纸是否用完（检测结果输出方式以其对应的LED发光二极管是否发光表现）。信号处理系统由STC89C52单片机最小系统构成，其中包括了供电系统以及驱动电磁阀和步进电机启动的驱动系统。而信号输出系统则由语音系统、冲水系统和抽纸系统。

图1 蹲便器系统结构图

2 系统硬件设计

2.1 信号检测系统

蹲便器的信号检测系统主要由红外传感器和激光传感器组成。本系统采用的是3cm～50cm可调红外避障传感器，这是一种集发送与接收于一体的光电传感器[3]。前方无障碍，输出高电平，有障碍输出口会从高电平变成低电平。背面有一个电位器可以调节障碍的检测距离，一旦调节好电位器，则在有效距离内输出低电平[4]，低电平刚好给单片机识别。而激光传感器也是运用相似的原理作用于电路中，用来检测蹲便器抽纸是否用完。

2.2 信号处理系统

蹲便器信号处理系统主要由单片机最小系统组成。单片机最小系统的核心元件采用STC89C52单片机用来控制整个电路的正常运转。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

2.3 信号输出系统

语音系统、冲水系统和抽纸系统组成了蹲便器的信号输出系统。

语音模块主要由W T V 0 2 0组成。WTV020是一款功能强大的一次性可编程诧音芯片，音频输出为PWM戒DAC模式。可选控制方式有挄键控制模式、幵口控制模式、串口控制模式等。挄键控制模式的触发方式灵活；串口模式下可控制音量、打开戒关闭功放、有循环播放和停止功能。

冲水系统由电磁阀组成。电磁阀是用来控制流体的自动化基础原件，属于执行器；并不限于液压，气动，用于控制液压流动方向。电磁阀通电时电磁线圈产生电磁力，把关闭键从阀座上提起，阀门打开，从而冲水；断电时电磁力消失，弹簧把关闭减压在阀座上，阀门关闭，冲水结束。

抽水系统由步进电机组成。它的用途是将电脉冲转化为角位移。通过控制脉冲的个数即可控制角位移量（步进角），从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，在自动化仪表、自动控制、机器人、自动生产流水线等领域的应用相当广泛。