智能马桶设计

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1、摘 要智能马桶是基于常用家庭坐便器进一步开展的结果。社会的开展导致人们的生活水平不断提高，因此在平时的生活中，健康、舒适以及智能化的生活方式成为越来越多人的追求。智能马桶相对于常用家用坐便器增加了更多的功能，手动调节座圈温度，洗净、烘干功能，除臭功能，除了这些常用功能，还增加了红外传感器、压力传感器启动马桶开始执行各项功能以及夜灯工作模式，除此之外智能马桶能有效杀死各种传染性疾病的病毒、细菌、真菌或寄生虫，预防细菌感染、痔疮、便秘等问题上有很大的优势。其在常用家庭坐便器的根底之上，添加了便捷、舒适、健康、环保、智能化的元素。本文以FPGA技术为核心，配合外围传感器及实现各种功能的电路实现智能马

2、桶的诸多功能。对座圈温度调节，水温调节，洗净，烘干，除臭，冲洗这些功能进行调试、仿真及实现。关键字：智能马桶，FPGA控制，传感器 目 录摘 要.I目 录II1 任务描述11.1任务要求12 智能马桶简介22.1 课题研究背景.22.2智能马桶开展现状.22.3 智能马桶的特点.23 方案设计33.1 总体框图.33.2 功能模块分述.44 硬件电路设计44.1 温度控制模块.44.2 除臭及冲水电路.64.3 电机控制电路.64.4 控制局部输入信号.74.4.1 压力传感电路.7 红外传感电路.84.5 夜灯模式电路设计.85 FPGA控制系统95.1 温度控制局部.9 5.1.1温度控制

3、工作原理.9温度控制局部程序、波形及RTL图.95.2 臀部洗净冲水电机控制.11 5.2.1工作原理简析.11 臀部洗净冲水电机程序、波形及RTL图.115.3 冲洗电机控制.165.3.1 冲洗电机程序、波形及RTL图.165.4智能马桶状态机.19 5.4.1智能马桶工作状态描述.19 5.4.2工作状态程序、波形及RTL图.19小 结22致 谢23参考文献241 任务描述1.1任务要求 一：操作面板座便器本体操作面板共有 7 个按键分别为电源、停止、臀部洗净、女用洗净、烘干、照明、按摩。二：功能的操作1、按下“臀部洗净或遥控器“臀部洗净按键，臀部洗净喷嘴将喷射前后往返移动一分钟后自动停

4、止喷射。再按一次“臀部洗净或按遥控器“臀部洗净按键，将再次重复此功能。2、按遥操作面板上“座温调节按键可调节座圈温度。座圈温度可设定为座圈不加热、约34摄氏度、约37摄氏度、约40摄氏度。3、按遥操作面板上“水温调节按键可调节水箱当中水的温度。水温度可设定为水温不加热、约342摄氏度、约372摄氏度、约402摄氏度。4、按遥操作面板上“风温调节按键可调节风的温度。暖风温度可设 定为暖风不加热、约45摄氏度、约55摄氏度、约65摄氏度。5、人体入座3秒后，除臭功能运转，开始除臭工作人体离座后30秒除臭停止。6、夜灯的使用在有红外感应前提下，外界光照强度减弱，夜灯开启；红外感应消失后，夜灯随即熄灭

5、。三：设计要求： 1 外围电路必须 protel99 或相关电路画图软件,不能用word和非电路设计软件画。FPGA芯片内部电路必须有整体和单元的综合电路,和对应波形及其详细说明。2课程报告字数要求 3000 字以上。2 智能马桶简介2.1课题研究背景马桶是人们生活中必不可少的家用器具。智能马桶是马桶的升级版，随着人们对生活舒适度的更高追求，马桶的功能也越来越多，越来越高科技。智能马桶盖起源于美国，用于医疗和老年保健，最初设置有温水洗净功能。后经日本卫浴公司TOTO引进并进行改良，于80年代推出全新产品“卫洗丽，参加了集便盖加热、温水洗净、暖风枯燥、杀菌等多种功能。成为智能马桶开展的第一个里程

6、碑。2.2 智能马桶开展现状智能马桶起源于日本，现流行于日本和韩国，日本72%的普及率和韩国45%的普及率成为智能马桶全球最大消费国、技术产品出口国，中国自1998年首次生产只能便器以来，国内定位目标消费人群几乎是高收入人群。近年来智能马桶已慢慢走进寻常百姓家。智能座便器属于更新换代的革命性产品，迎合了未来人性化的卫浴开展趋势，智能座便器是以微电脑数字处理系统、纳米材料、激光或热合等成熟的高科技含量为技术手段，到达和实现传统的冲水式坐使器、简易式便槽根本无法解决的污染与环保相矛盾的问题。从而不仅从技术上和方式上乃至村料上都是新突破与改革。目前市面上智能马桶的功能大体有如下一些：集温水洗净、按摩

7、、暖圈、夜光等多项功能于一身，提供更佳的洁身成效和舒适的清洗体验。双喷嘴设计，提供臀部清洁与女性清洁，清洗到位。独特脉冲冲洗模式，SPA 按摩成效。座圈及上盖使用抗菌材质，减少交叉感染，健康选择。座便圈及水温皆可加热，三档温度选择，舒适享受。水流强度3级可调，满足不同需求。静音缓降盖板，安静、平安。暖风烘干，无需用纸，使用更加方便舒适。抽风及臭氧双重除臭，快速去除异味。节电模式选择，省电更环保。光感启动蓝色夜光功能，方便夜间使用。2.3 智能马桶的特点1、全轻触式按键设计采用全轻触式按键设计，使用过程更方便，清洁更彻底，污渍不留痕。2、喷头自洁使用前后喷头都会自我清洁，保持干净卫生。3、二个喷

8、头臀部清洗用后部和女性专用前部清洗2个喷头，根据不同用途到达清洗干净的效果。4、静音缓闭功能放手后便座、便盖自动缓慢地关上，缓慢闭合才噪音。 5、智能节电具有智能学习记忆功能，可根据使用者的日常生活习惯，自动预先对水温和便座加热，且用后自动停止加热，到达节能效果。6、座式感应在没有感应到人坐上之前，冲洗开关都不会启动，不必担忧错按开关造成的为难，非常人性化。 7、抗菌便座直接接触肌肤的便座局部采用抗菌材料。3 方案设计3.1 总体框图FPGA控制系统温度传感红外传感按键输入座温加热水温加热热风烘干洗净冲洗除臭压力传感温度传感图3.1 系统框图3.2 功能模块分述FPGA控制温度传感加热电路 图

9、3.2 温度控制模块智能马桶要求实现的功能中有座圈温度调节，水温调节及暖风烘干。此三项功能都需温度调节及加热设计。温度传感器能感受外界温度并将感受到的非电量转化成电量输出，因此可通过温度传感器感受温度，将所需温度传给FPGA控制系统，由其将输入数据进行处理分析后传出指令使加热电路进行相应操作。电机PWM波形发生器 图3.3电机工作模块PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而到达控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通和“断

10、开时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关 驱动装置。本设计用电机来驱动电磁阀工作，电磁阀控制智能马桶的洗净和冲洗功能。4 硬件电路设计4.1 温度控制模块pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0时阻值为100欧姆，在100时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。电桥不平衡时输出两点间产生电压差，经过两个电压跟随器稳定输出后送入差分式运算放大器进行一倍放大。温度传感器PT100在外界

11、温度不是1度时，电桥输出电压差为3T/100(T为传感器感受到的外界温度)，经过电压跟随器及差分运放处理后输出电压为3T/100v。电路输出电压送入A/D转换器处理，将模拟电压量转换为数字量输出，送入FPGA芯片。 图4.1传感器测温电路图示电路图是用双向可控硅控制的电路。图中的光耦MOC3041是用来隔离可控硅上的交流高压和直流低压控制信号的。其输出用来触发双向可控硅BTA12.MOC3041是一个6引脚的芯片，它的输入电流为60Ma,电阻R1用来限制输入电流；控制信号为从FPGA芯片输出的高电平信号，经过反向器后使MOC3041内部的LED灯点亮，光控可控硅同时导通，继而给双极性可控硅BT