环保厕所智能控制器研究*

2016-12-13蒋求生

山西青年 2016年23期

关键词：电路板指示灯厕所

蒋求生周姣

湘潭医卫职业技术学院，湖南湘潭 411102

环保厕所智能控制器研究*

蒋求生周姣

湘潭医卫职业技术学院，湖南湘潭 411102

打包厕所是一种简便的环保厕所，智能控制器由人体红外感应器、指示灯、打包按钮、袋满检测器、微电脑、背景音乐、步进电机、排气风扇、照明灯等构成，实现自动识别，自动打包、自动处理，可营造舒适的如厕环境。

环保厕所；控制器；微电脑

目前市面上的打包厕所主要是机械式打包厕所，一般为脚踏式自动打包更换塑料袋，适用于户外施工、临时集会等场所，具有不用水、不用电、不排污等特点。但使用环境简陋，通风、照明、打包均需手动操作，使用情况表明，由于有人没有踩踏板导致系统不打包，厕所异味很重。针对这一情况，设计全自动打包厕所控制器。

一、系统的构成

如图1所示，打包厕所智能控制器由人体红外感应器2、打包按钮5、袋满监测器6作为系统输入与微电脑控制器1连接，指示灯4、显示屏3、背景音乐10、步进电机9、排气扇8、照明灯7作为系统的输出与微电脑控制器1连接，电源11与微控制连接为系统供电。如图2所示，微电脑控制器1由输入信号处理模块电路板12、单片机控制电路板13、语音模块电路板14、驱动模块电路板15构成。如图3所示，输入信号处理模块电路板12由红外传感器接口16、按钮接口21、袋满传感器接口17、按钮信号识别及整形电路18、人体红外信号识别及整形电路19、袋满信号识别及整形电路20、输入信号接口22构成。如图4所示，驱动模块电路板15由照明灯接口23、步进电机接口24、指示灯接口25、排气扇接口26、照明驱动电路27、步进电机驱动电路28、指示灯驱动电路29、排气扇驱动电路30、驱动信号接口31构成。如图5所示，单片机控制电路板由通讯端口32、LCD显示接口34、输入模块接口34、驱动模块接口35、电源转换及滤波电路36、单片机最小系统37、湿度监测电路38、温度监测电路39、万年历电路40、语音模块接口41构成。

图1 系统构成图

图2 微电脑控制器构成图

二、系统工作过程

当如厕者打开厕所门，进入厕所时，系统的红外人体探测器2能感应到人体信号并发送给微电脑控制器1，微电脑控制器1接到人体探测信号后同时启动照明灯、排气扇进行换气，启动语音系统先播放欢迎语，然后播放舒缓的背景音乐营造舒适的如厕环境，同时指示灯4变绿表示系统进入运行状态，当如厕者方便完后，按动一下打包按钮，系统自动启动打包厕程序，控制步进电机9旋转1圈，进而带动打包机构进行一次打包动作，并进行计次，当如厕者开门离开厕所时，系统通过红外人体探测器感测后，播放致谢语，然后自动关闭照明与排气以及背景音乐，指示灯回到红灯待机状态。

图3 输入信号处理模块电路板构成图

图4 驱动模块电路板构成图

图5 单片机控制电路板构成图

输入信号处理模块电路的工作为，当打包按钮5按下时，在按钮接

口21上体现一个短路信号，通过按钮信号识别及整形电路产生一个单片机能识别的可靠的打包信号通过输入信号接口22送给单片机控制电路板13；当人体进入厕所时，人体红外感应圈2通过红外传感器接口16将感应到的电信号传给输入信号处理模块电路板12，进行人体红外信号识别及整形处理，在通过输入信号接口22送给单片机；当袋满时，由于机械牵引的原理改变袋满传感器的状态，传感器通过袋满传感器接口17将信号送入到输入信号处理模块电路板12，进行袋满信号识别及整形处理，继而通过输入信号接口22送入单片机进行处理。

系统的照明灯工作流程为单片机通过驱动信号接口31发送驱动电平信号给照明灯驱动电路27，通过控制相应的继电器的通断控制连接在照明灯接口23上的灯；系统的步进电机工作流程为单片机通过驱动信号接口31发送信号给步进电机驱动电路28，通过控制相应步进电机驱动芯片的PWM信号控制连接在步进电机接口24上的步进电机；系统的排气扇工作流程为单片机通过驱动信号接口31发送驱动电平信号给排气扇驱动电路30，通过相应继电器的通断控制连接在排气扇接口26上的排气扇；系统的指示灯工作流程为单片机通过驱动信号接口31发送驱动电平信号给指示灯驱动电路29，通过相应继电器的通断控制连接在指示灯接口25上的指示灯，没人如厕时，亮红灯表示厕所待机状态，有人如厕时亮绿灯，表示厕所处于工作状态中，当袋满需换袋时，系统亮黄灯并闪烁，表示系统能够进入报警状态；

单片机最小系统37通过温度检测电路38、湿度检测电路39、万年历电路40以及输入模块接口34将相应的温度、湿度、时间、使用计次状态等信息通过LCD显示接口33在显示屏3上进行显示。打包厕所智能控制器的电源转换及滤波电路36，将市电220V转换成为单片机、LCD、湿度检测、温度检测、万年历、语音模块需要的+5V电压，转换成指示灯和步进电机所需的24V。打包厕所智能控制器的地单片机控制电路板13上的通讯端口32用于通过USB通讯线与上位机通讯，对控制器进行初始化处理，以及故障检测。打包厕所智能控制器的地单片机控制电路板13上的温度检测电路39的核心元件为DS18B20，万年历电路40的核心元件为DS1302，湿度检测电路38的核心元件为DHT11。