篇一：公厕自动冲水控制装置设计
辽 宁 工 业 大 学
题目： 公厕自动冲水控制装置设计
院（系）：
专业班级：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
院（系）： 教研室：
注：成绩：平时40%论文质量40%答辩20% 以百分制计算
摘 要
随着社会的发展，水资源紧缺的问题日益凸显。保护水资源成为可持续发展战略的一部分，因此在生产生活中节约水资源是尤为重要的。
本文采用红外光电传感器、555定时器组成的延时电路、继电器以及电磁阀构成了一个公厕自动冲水控制装置。当有人遮挡红外光电传感器时，红外对管将产生一个低电平并保持，当人离开时，对管将由低电平变为高电平，经过与非门组成的单稳态电路后，形成555定时器电路的触发脉冲，定时器输出高电平，并发出打开电磁阀指令，开始冲水约10秒钟，定时器回到稳态，即输出低电平，电磁阀关闭。通过固态继电器构成控制电磁阀的开关，能够以弱控强。
关键词：自动冲水系统；节水；红外光电传感器；555定时器
目 录
第1章 绪 论 ............................................... 1
第2章 总体方案设计 ........................................ 2
2.1 任务分析 ..................................................... 2
2.2 总体设计框 ................................................... 2
2.3 结构电路的选择 ............................................... 3
第3章 电路设计 ............................................ 4
3.1 电源电路设计 ................................................. 4
3.2 光电传感器检测电路设计 ....................................... 5
3.3 555定时器触发电路设计 ........................................ 6
3.4 555定时器延时设计 ............................................ 7
3.5 控制电路设计 ................................................. 8
3.6 总体电路 ..................................................... 9
第4章 仿真与数据分析 ..................................... 10
4.1 仿真概述 .................................................... 10
4.2 仿真内容及结果 .............................................. 10
第5章 课程设计总结 ....................................... 12 参考文献 .................................................. 13 附录Ⅰ .................................................... 14 附录Ⅱ .................................................... 15
本科生课程设计（论文）
第1章 绪 论
随着全球经济社会的不断发展，资源的过度开发利用，导致了许多资源的紧缺。尤其对于解决淡水资源极度紧缺的问题来讲，更是值得引起人们关注的。现阶段的发展，对水资源紧缺的问题的解决方案一共有两种，一种是尽量节约水资源，另一种是海水淡化和污水处理后重新利用。其中海水淡化的成本非常高，因此现阶段没有大规模采用，而污水处理再利用也只能针对于生活用水，达不到饮用水的标准。因此现阶段唯一解决淡水资源紧缺的手段就是节约用水。
目前，节约环保已然成为世界的主题，而在我国建设节约型社会更是成为近期发展的重要目标之一。水，作为人类生命之源，一直以来倍受人们的关注，使得在生产生活的各个方面采取节水措施的重要性突出出来。
针对国内外公共卫生场所的清洁冲水系统进行调查和检索后了解到，公共卫生场所的清洁冲水装置发展至今大体可分为三个阶段：第一阶段，手动冲水装置，原始的手动冲水装置可以做到最“智能”的节水，但是也最大限度浪费了人力物力；第二阶段，定时冲水装置，此种冲水方式做到了相对的智能，用定时器取代了人工，使冲水装置实现了自动化，但是这种冲水方式的不足也很明显，即如若定时间隔短，人少的时候甚至夜间就会造成大量水不必要的浪费，而如若定时间隔长，人多的时候就起不到良好的清洁作用；第三阶段，感应冲水装置，现行的感应式冲水装置用感应器完美的弥补了定时冲水器的不足，但是在改进的过程中，却完全否定了定时器的价值，目前公共厕所感应式冲水装置为“有人即冲”式，这样的感应方式存在相当大的弊端，根据实际调查发现，采用现有的感应方式，仅在人流量较少的场所能起到较好的节水作用，而在人流量较大的公共场所，这种“有人即冲”的方式即变成了全时段冲水，这样做的确得到了最大限度的清洁，但是造成的水资源浪费比老式的定时冲水系统还要大的多。
本项目课题希望通过设计和研究，采用简单的智能控制和定时、延时技术来弥补目前感应式冲水系统的各种不足，研究一种简单实用且经济实惠的延时控制式感应冲水系统。
篇二：设计公共厕所节水装置
机电与车辆工程学院毕业设计（论文）
题 目：低功耗公厕智能节水装置的设计专 业：电子信息工程 班 级： ********
姓 名：*******
学 号： 1665080139 指导教师： ****&*日 期： **********
目 录
引言 .......................................................................... 2
1概况和现状的分析 ............................................................ 2
1.1概况 ................................................................... 2
1.2现状的分析 ............................................................. 2
2总体设计 .................................................................... 3
2.1总体设计的要求 ......................................................... 3
2.2总体设计框架 ........................................................... 4
3 硬件介绍 .................................................................... 4
3.1单片机 ................................................................. 4
3.1.1单片机概述与基础 ................................................. 4
3.1.2单片机与单片机系统 ............................................... 5
3.1.3单片机应用领域 ................................................... 5
3.1.4主控芯片单片机的选择 ............................................. 6
3.1.5 AT89S52的主要性能 ............................................... 7
3.1.6单片机管脚说明 ................................................... 7
3.1.7单片机的电源电路和备用电路 ....................................... 9
3.1.8 AT89S51 时钟电路 ................................................ 10
3.1.9复位电路 ........................................................ 10
3.2 DS12887 .............................................................. 11
3.2.1 DS12887引脚结构 ................................................ 11
3.2．2 DS12887 主要功能介绍 ........................................... 12
3.3.3 DS12887内部功能 ................................................ 12
3.4 MAX7219 .............................................................. 13
3.4.1 MAX7219引脚结构 ................................................ 14
3.4.2 MAX7219主要功能介绍 ............................................ 15
3.4.3分类信息 ........................................................ 15
3.4.4规格： .......................................................... 15
3.4.5应用MAX7219 芯片注意问题 ........................................ 15
4 硬件电路图的设计 ........................................................... 16
4.1 硬件电路图的连接 ..................................................... 16
4.2硬件电路设计优点 ...................................................... 17
5 系统的程序设计 ............................................................. 17
5.1主程序的设计 .......................................................... 17
5.2 系统测试子程序 ...................................................... 19
5.3 读取时钟数据子程序 .................................................. 20
5.4 数据处理子程序 ...................................................... 21
5.5 .数据显示子程序 ...................................................... 21
6结束语 ..................................................................... 22
致谢 ......................................................................... 22
参考文献 ..................................................................... 23
低功耗公厕智能节水装置的设计
摘要:智能有效的节水系统研制对于我们倡导的可持续发展有着重要的意义本文介绍了一种自
适应节水系统，阐述了系统的硬件和软件设计方法，该系统以D512887 为时钟芯片，以89S52
单片机为核心，实现了自动放水、红外模式、定时模式等自适应控制功能，并且附加了控制器
上的时钟显示功能.该系统经过试运行，性能稳定，能有效地节水且符合卫生要求，适于沟槽式
公厕节水系统的应用和推广.
关键词: D512887 ，AT89S52,红外模式，定时模式
引言
我国是一个水资源短缺，也是用水量巨大的国家。虽然水资源的总量居世界第六位，
但是人均占有量约为世界人均水量的1/4，排在世界110位，已被联合国列为13个贫水国家之一，同时，我国水资源的分布很不均匀，有些地区的人均占有量甚至低于世界最贫水的国家埃及和以色列的水平。所以节约用水也在我国开展开来。一方面可以集中管理，加强控制;一方面可以按时按需定量供水，严格控制用水量，达到节水用水目的；另一方面，可以通过自动量测设备，实施精确计量，为按方收费提供依据，促进用水观念更新，为生产和人民生活带来巨大的社会效益和经济利益。现在电子控制也已在很多方面有了广大的应用，在节水方面也有了很多的应用，但也存在不足之处。本次就公厕智能节约用水装置做一个设计，做到合理地用水。利用单片机为主控制节水，设计出在特定的时间中可以选择地用到红外线控制，定时控制和手动控制的节水方式。
1概况和现状的分析
1.1概况
目前，节约环保已然成为世界的主题，而在我国，建立节约型社会更是成为近期发展的重要目标之一。随着经济和科学技术的发展，水资源的日益紧缺，节约用水的可持续发展战略思想倍受社会的关注，许多专家、学者和专业技术人员致力于节水方法的研究，取得了卓越的成效.本文中研制的智能节水系统对于倡导的可持续发展有着重要的意义
1.2现状的分析
针对一些沟槽式公厕用水出现的浪费现象针对我国国内的公共卫生场所的清洁冲水进行调查了解到，公共卫生清洁冲水发展至今可以分为三个阶段：第一阶段，手动冲水装置，原始的手动冲水装置可以做到最“智能”的节水，但是也最大限度的浪费了人力物力；第二阶段，定时冲水装置，此种冲水方式做到了相对智能，也用定时器取代了人工，是冲水装置实现了自动化，但是这种冲水装置的不足也是明显。如果定时时间短，人少的时候甚至夜间就会造成大量的浪费水资源，如果时间长，人多的时候起不了良好的清洁作用；第三阶段，感应冲水装置，实现了现行的感应式冲水装置用感应器完美的弥补了定时冲水的不足，但是在
改进的过程中，却完全否定了定时器的价值，目前公共厕所感应式冲水装置为“有人即冲”式，这样的感应方式存在相当大的弊端，根据实际调查发现，采用现有的感应方式，仅仅在人流少的场所能起到较好的节水作用，而在人流多的公共场所采用有人即冲的方式。
经过调研，比较论证，研制了适合公厕的沟槽式智能节水系统.根据资料显示，现有的一些节水系统要么是定时冲水控制方式，要么是根据设定人数控制方式，但还不能实现有效的节水.鉴于这些情况，该节水系统根据活动作息时间，不仅实现了定时工作模式，还整合了红外工作模式下的计数和定时功能，实现了自适应控制，达到了有效的节水目的，并且符合卫生要求.该系统结构简单，性价比高，经过试运行，性能稳定，适合于沟槽式公厕节水系统的应用和推广
2总体设计
2.1总体设计的要求
89S52读取DS12887的实时时钟数据，经过数据处理，待显示的时钟数据以串行传送方式至7219 ，从而驱动LED显示. DS12887 的工作电源为5V , MOT 接地为INTEL时序，AS地址锁存、DS 读信号、R/W 写信号分别与89S52 的ALE 、RD 、WR连接，ADO - AD7为地址/数据复用总线，分别与89S52的PO口连接，上电时RESET需保证200ms以上低电平才能可靠复位CS是DS12887的片选信号，低电平有效，与89S52的P2. 7口连接，那么DS12887 的高八位地址为7FH ，低八位地址则由其内部各单元地址来决定1-3显示驱动芯片MAX7219内部集成了数据保持、多路扫描器，为串行接口，编程容易，与单片机的接口简单，占用口资源少. 89S52 读取的时钟数据，需经过数据处理才能送7219显示， DIN 为数据输入端， CLK和LOAD分别为脉冲输入和锁存数据端口，满足7219的时序要求时，数据可传送至7219内部相应的寄存器，从而驱动LED显示，依次显示月份、星期、小时和分钟数值。89S52根据读取的时钟数据决定系统工作在定时模式或红外模式，根据子动开关的通断决定是否使用于动放水功能，在满足放水的各种情况下，由89S52的P 1. 6口来控制TIL1 17 的通断，从而控制电磁阀的通断以达到控制要求。89S52的P 1. 4 、P 1. 5 、P 1. 7 、P3.3 口分别给出了红外模式、定时模式、放水、红外动作的相应指示，红外传感器接在89S52的外部中断O。稳、压电源电路由交流变压器(输入A口20V 、输出36V) 、稳压芯片7824 、7812 、7805 等元件组成，为电阀、传感器以及电路板中的各芯片提供工作电源。
2.2总体设计框架
图1 总体设计图
3 硬件介绍
3.1单片机
3.1.1单片机概述与基础
单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器
CPU(Central processing unit)。随机存储器RAM（Random access memory）。只读存储器RO（Read only memory）。 中断系统、定时器／计数器以及I\O（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。为此，称它为单片微型计算机SCMC（Single chip micro computer），简称单片机。单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU（Micro controller unit）。在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯于“单片机”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embedded micro controller unit）。在单片机的电路和结构中，有许多嵌入式应用的特点。
根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一种基本芯片，他的内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需要。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个在设计的过程，通过用户进一步设计，才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以其它外围电路的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中，有许多时候是专门针对某个特定产品的，例如电度表和
篇三：低功耗公厕智能节水装置设置
JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
本科毕业设计（论文）
低功耗公厕智能节水装置设置
院专 业 电气工程及其自动
年级班别 09级（3）班
学 号2009401020304
学生姓名胡文渊
指导教师 袁氢
年 5月
日
学2013 8
摘 要
随着社会的发展，水资源紧缺的问题日益凸显。保护水资源成为可持续发展战略的一部分，因此在生产生活中节约水资源是尤为重要的。
本文采用红外光电传感器、555定时器组成的延时电路、继电器以及电磁阀构成了一个公厕自动冲水控制装置。当有人遮挡红外光电传感器时，系统将产生一个高电平并保持；当人离开时，系统将由高电平变为低电平，此时系统通过对此下降沿进行判断，并发出打开电磁阀指令，开始冲水4秒钟。冲水时以及冲水过后，控制信号始终维持低电平状态，等待下一次的遮挡到来。通过固态继电器构成控制电磁阀的开关，能够以弱控强，不需要驱动电路就可以驱动电磁阀的开启与关闭。
关键词：红外光电传感器； 555定时器；自动冲水系统；节水
目 录
1 绪论.................................................................................................................... 3
1.1 课题研究的背景、目的及意义............................................................. 3
1.1.1中国水资源现状........................................................................... 3
1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义............................................... 4
2 总体方案设计.................................................................................................... 6
2.1 总体设计框架......................................................................................... 6
2.2 总体设计思路......................................................................................... 6
3 光电传感器检测电路设计................................................................................ 7
3.1 红外技术的介绍..................................................................................... 7
3.2红外传感器工作原理.............................................................................. 8
3.3红外传感器的选型.................................................................................. 9
4 延时电路模块.................................................................................................... 9
4.1 555 定时器芯片介绍............................................................................ 10
4.2 延时电路分析....................................................................................... 11
5 开关电路设计.................................................................................................. 13
5.1开关电路的选择.................................................................................... 13
6 电磁阀外围电路的设计.................................................................................. 15
7 电源电路模块.................................................................................................. 16
7.1 7805芯片的介绍................................................................................... 16
7.1.1 芯片概述.................................................................................... 16
7.1.2 工作原理及注意事项................................................................ 18
7.2 直流稳压电源设计介绍....................................................................... 18
毕业设计总结...................................................................................................... 20
参考文献.............................................................................................................. 21
附录 总体电路图................................................................................................ 22
1 绪论
1.1 课题研究的背景、目的及意义
1.1.1中国水资源现状
水是生态环境系统中最活跃、影响最广泛的要素。它既是生命的源泉，也是工农业生产中不可替代的重要资源。然而中国是个缺水大国，水资源并不丰富，但用水浪费惊人。我国水资源总参为2.81亿立方米，在世界上仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印尼而居第6位。绝对量虽算丰富，但由于人口多，人均水资源占有量却大大低于世界平均水平，仅列世界第88位。而且随着人口的迅速增长，人均水资源每年在递减。从淡水资源看，世界人均占有量为12900立方米，我国仅2695立方米，还不到世界人均占有量的四分之一。
中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。而且分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。
我国水资源还有几个特点：一是全国降水在空间和时间的分布上极不平衡，南方水多，北方水少，差别悬殊，历史上水旱灾害极为频繁；二是北方有的地区人均占有水资源相当于世界上最干旱的国家，水丰富的南方却常常发生季节性干旱，使依赖水灌溉的主要农作物水稻及一些经济作物用水困难；三是污水排放量大处理率低，全国年排污水363亿吨，其中80％未经处理，使江河湖海和地下水严重污染，水质性缺水现象越来越严重；四是缺乏科学的用水定额和管理，生产耗水量大，水的浪费相当普遍，全国工业用水重复利用率仅有45%，万元工业
产值耗水量远远高于工业友达国家，农业灌溉有效利用率一般只有25％至40%。所以，水的问题在我国是很严峻的。
城市生活用水和工农业生活用水都要求有稳定、可靠的供水。只有合理开发利用和保护水资源，防治水害，充分发挥水资源的综合效益，才能适应国民经济发展和人民生活的需要。一项调查预测表明，我国用水总量将逼近水资源总量，水资源“危机”为期不远。严峻的水环境形势要求进一步重视水的开发、利用。保护和水害防治等方面的立法工作，提高人们的节水、护水意识和“水患意识”，确保更有效地利用水资源，实现可持续发展战略。
联合国第二次人类住区大会秘书长曾说：“水将是2l世纪国际社会争论最激烈的城市问题。”水资源对我国来说是宝贵资源，随着城市化，现代化的建设发展，水资源越来越匮乏，节约用水已经成为我国的基本国策。
公共厕所因为数量多，所以也是用水大户，由过去的旱厕改为冲水式，就是出于卫生文明的需要。单坑水箱式改为按纽式也是为了节水但不卫生，公厕的感应式洗手龙头是为了卫生，互不感染细菌，条沟多位式改为单坑也是为了节水，但条沟多位式也有其优势，即一箱水可冲多个蹲位，并且建设成本也低，因此学校、公共场所等的公厕仍采用条沟式，条沟式公厕由水箱定时冲水，定时长短由放水龙头的流量大小决定冲水时间的长短。现以我校某教学楼一公厕为例，水箱的长，宽，（水）深各为56厘米，38厘米，20厘米，容量为0.0426立方米，放满水需8分钟，即8分钟冲一次水，一天（24小时）需冲掉7.67吨水，夜间无人用厕也定时冲水，因此浪费了不少水资源（这也是条沟式改单坑式的原因，但单坑式造价比条沟式高，一箱水冲多个蹲位的优势也取消了），再加上小便也冲水，大约一天（24小时）需冲掉15吨水左右，那么整座教学楼上的所有厕所一天（24小时）共需75吨水左右。
由此可得出结论，现有的公厕冲水系统说引起的水资源浪费情况是不容忽视的。在水资源如此紧张的今天，致力于公厕冲水系统节水的研究将是一件非常有意义的事情。
1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义
用厕是人类最基本的活动之一，因此公厕的产生和发展也是人类位文明进步的一部记录史。随着现代社会的不断进步和发展，人们也赋予它更进步的意义和
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