基于STC单片机洗手间自动冲水系统的设计

2013-10-12颜丽娜钟承尧张铁民

海南师范大学学报（自然科学版） 2013年2期

颜丽娜，钟承尧，张铁民

（海南师范大学物理与电子工程学院，海南海口 571158）

如今，大多数洗手间的自动洁具均使用了封装技术，内部的感应控制部分和电磁阀都是专用的，且被制作成独立的个体.从维护修理的角度来考虑，虽简化了维修过程，但通用性很差，不易找到替换部件，且专用部件的价格都比较高.因此，设计以单片机为主控核心，由通用型器件组成的洗手间自动冲水系统，具有一定的现实意义.

1 洗手间自动冲水系统总体方案设计

实验所用器件：6×6×5mm微动开关；电解电容10uF/25V；电阻 10K、2K；晶振 12MHz；瓷介电容30pF/50V；红外光电传感器E3JK-DS30M1；PNP三极管S8550；整流二极管1N4007；继电器：工作电压5V，触点最大过电流3A；电磁阀：直流供电电压24V，型号为：2W160-15；单片机：STC12C5410AD（深圳宏晶科技有限公司生产）.

洗手间自动冲水系统总体设计方案见图1.在该系统中，主要由红外光电（接近）传感器[1-2]、宏晶科技公司生产的STC单片机、继电器及电磁阀组成.红外光电传感器主要由发射器与接收器两部分组成.其中，发射器将输入的电信号转换为光信号输出，当检测物对光束有遮挡或反射时，接收器将接收到的光信号转化为较强的电信号输出；反之，当检测物对光束无遮挡或无反射时，接收器将输出较弱的电信号.

图1 洗手间自动冲水系统总体设计方案图Fig.1 General design of the automatic flushing toilet system

单片机依据接收器输出电信号的强弱从而判断是否有人进入洗手间.当有人进入洗手间时，单片机发出控制指令，让电磁阀[3]阀门打开，从而实现自动冲水的功能.无人进入洗手间时，STC单片机[4]不发出打开阀门的控制信号.

2 洗手间自动冲水系统硬件电路设计

以1个控制位的小便池为例，所设计的硬件电路见图2.所选用的红外漫发射光电传感器，型号为E3JK-DS30M1.STC12C5410AD单片机采用的晶振频率为12MHz，复位方式为按键复位，且P2.5引脚的输入信号为红外光电传感器中接收器的输出电信号.此外，系统采用的电磁阀为两位两通直动式常闭水阀，供电电压为直流电压24V，型号为2W160-15.由于单片机的引脚输出电流太小，故需采用线圈工作电压为5V，触点最大过电流为3A的继电器来驱动电磁阀工作.

图2 洗手间自动冲水系统硬件电路图Fig.2 Hardware circuit of the automatic flushing toilet system

当有人进入洗手间时，红外光电传感器中的接收器输出高电平信号，当单片机检测到P2.5引脚的输入信号为高电平，则控制P2.0引脚输出低电平信号让PNP三极管8550开通.由于三极管的导通使继电器中的线圈L得电，继电器的常开触点K2接通，常闭触点K1断开，导致电磁阀回路闭合，电磁阀阀门打开，完成自动冲水的操作；当无人进入洗手间时，由于P2.5引脚的输入信号为低电平，P2.0引脚则输出高电平信号，三极管8550不导通，电磁阀不能工作[5-6].

3 洗手间自动冲水系统软件设计

以1个控制位的小便池为例，由于STC12C5410AD单片机是可编程的控制器，故需采用Keil软件对单片机编写程序，主程序流程图见图3.STC单片机不断地检测接近开关传感器的输出信号，即P2.5引脚的输入信号，当检测到传感器输出为高电平信号，延时3s后，再次检测传感器的输出信号，若传感器输出信号依然为高电平，说明确实有人进入洗手间，待人离开后，即传感器输出信号由高电平变为低电平时，在程序中令P2.0引脚输出持续时间为6s的低电平信号，进而控制电磁阀动作；当传感器输出低电平信号，说明无人进入洗手间，此时令P2.0引脚输出高电平，电磁阀不动作.在软件设计中采用延时3s的方法可以消除单片机对外界干扰信号的检测而引发的误判.