動(dòng)車組wc控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)光機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　光機(jī)電一體化測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐</p><p>　　——?jiǎng)榆嚱MWC控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p>　　院系： 機(jī)電學(xué)院測(cè)控技術(shù)與儀器 </p><p>　　班級(jí)： 測(cè)控1101 1103 </p><p>　　組號(hào)： 第16組 </p><p>　

2、　組員： 何美星（11222008） </p><p>　　白明霞（11222001） </p><p>　　鄭斌斌（11222080） </p><p>　　張旭東（11222026） </p><p>　　時(shí)間：2014年6月25日-2012年7月24日</p><p>　　

3、光機(jī)電一體化測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)　 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：WC控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p>　　功能要求：WC實(shí)現(xiàn)車內(nèi)廁所的控制。能夠進(jìn)行有人/無(wú)人檢測(cè)顯示，能夠在旅客離開(kāi)后自動(dòng)進(jìn)行沖洗。并監(jiān)測(cè)污物容器的液位，在液位達(dá)到限度時(shí)關(guān)閉廁所。</p><p><b>　　本組任務(wù)：</b></p><p>

4、　　1、采用MCS-51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)WC控制系統(tǒng)，包括液位檢測(cè)、有人無(wú)人檢測(cè)、占用狀態(tài)顯示、沖水控制等。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)調(diào)試紅外熱釋電傳感器的檢測(cè)電路，要求避免誤動(dòng)作</p><p><b>　　任務(wù)難點(diǎn)：</b></p><p>　　1.WC節(jié)點(diǎn)的模擬與控制；</p><p>　　2.WC節(jié)點(diǎn)的傳感器

5、選擇與電路設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　任務(wù)解析：</b></p><p>　　1.WC占位檢測(cè)部分；</p><p>　　2.WC有無(wú)人狀態(tài)顯示部分；</p><p>　　3.污物池液位檢測(cè)部分；</p><p>　　4.水龍頭、馬桶自動(dòng)沖水部分；</p><p>

6、<b>　　5.通信部分。</b></p><p><b>　　組員分工： </b></p><p>　　張旭東 測(cè)控1103 11222026</p><p>　　整體方案研究與確定，整體單片機(jī)程序編寫(xiě)與確定，整體硬件電路運(yùn)行與調(diào)試，與主控節(jié)點(diǎn)通信。</p><p>　　何美

7、星 測(cè)控1101 11222008</p><p>　　整體方案研究與確定，整體硬件電路設(shè)計(jì)連接與調(diào)試，傳感器選擇，硬件電路運(yùn)行調(diào)試。</p><p>　　白明霞 測(cè)控1101 11222001</p><p>　　整體方案研究與確定，LCD顯示及相關(guān)檢測(cè)程序編寫(xiě)，Proteus仿真與調(diào)試。</p>&l

8、t;p>　　鄭斌斌 測(cè)控1103 11222080</p><p>　　整體方案研究與確定，水龍頭、馬桶自動(dòng)沖水功能硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，硬件電路調(diào)試，資料整理及撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文以當(dāng)下發(fā)展迅速的動(dòng)車組為設(shè)計(jì)背景，以動(dòng)車上WC的智能控制為基礎(chǔ)，基于51單片

9、機(jī)設(shè)計(jì)了整套多功能控制節(jié)點(diǎn)。通過(guò)查閱資料設(shè)計(jì)出所需電路圖，并利用Proteus軟件工具進(jìn)行仿真調(diào)試，最后使用紅外熱釋電感應(yīng)模塊、P89v51單片機(jī)芯片、小型液位浮球開(kāi)關(guān)、s0913三極管、繼電器、YM1062液晶顯示屏、電磁閥等元件搭接出簡(jiǎn)易的WC智能節(jié)點(diǎn)控制電路，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)WC是否被占用和占用狀態(tài)的液晶顯示、感應(yīng)水池和感應(yīng)馬桶自動(dòng)沖水以及WC污物池液位檢測(cè)和處理等幾個(gè)功能，完成了課程設(shè)計(jì)要求。</p><p>

10、　　關(guān)鍵詞：動(dòng)車 WC 單片機(jī) 檢測(cè)執(zhí)行 顯示</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總體方案6</b></p><p>　　1.1動(dòng)車和列車控制網(wǎng)絡(luò)6</p><p>　　1.2 整體方案6</p><p>　　1.3 各部

11、分功能簡(jiǎn)介7</p><p>　　1.3.1 WC占用狀態(tài)檢測(cè)7</p><p>　　1.3.2 感應(yīng)水池、馬桶自動(dòng)沖水7</p><p>　　1.3.3 浮球液位開(kāi)關(guān)部分7</p><p>　　1.3.4 液晶顯示7</p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.

12、1 主要元器件簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.1.1 P89v51單片機(jī)7</p><p>　　2.1.2紅外熱釋電模塊9</p><p>　　2.1.3 s8050三極管10</p><p>　　2.1.4 繼電器10</p><p>　　2.1.5 浮球液位開(kāi)關(guān)11</p><p&g

13、t;　　2.1.6 YM1602液晶顯示器11</p><p>　　2.1.7 電磁閥12</p><p>　　2.2調(diào)理電路13</p><p>　　2.2.1 紅外熱釋電調(diào)理部分13</p><p>　　2.2.2 浮球液位開(kāi)關(guān)調(diào)理部分13</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14</p>

14、<p>　　3.1 軟件主要功能14</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)P1.0口檢測(cè)紅外熱釋電模塊的信號(hào)14</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)P1.4口檢測(cè)液位傳感器輸出信號(hào)14</p><p>　　3.1.3單片機(jī)與主控節(jié)點(diǎn)通信14</p><p>　　3.2 整體流程圖15</p><

15、p><b>　　4 結(jié)語(yǔ)15</b></p><p>　　動(dòng)車組WC控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 總體方案</b></p><p>　　1.1動(dòng)車和列車控制網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　動(dòng)車一般指承載運(yùn)營(yíng)載荷并自帶動(dòng)力的軌道車輛；但在近現(xiàn)代的動(dòng)力集中動(dòng)車組中，動(dòng)車更接近傳統(tǒng)列車中

16、的機(jī)車的角色，這類動(dòng)車一般不承載運(yùn)營(yíng)載荷。在中國(guó)，時(shí)速高達(dá)200或以上，并使用CRH和諧號(hào)列車稱為“動(dòng)車組”。</p><p>　　控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為現(xiàn)代列車的關(guān)鍵技術(shù)，在世界范圍內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，世界上主要列車電氣部件供應(yīng)商都推出了基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)。比如Siemens 的SIBAS 32 鐵路自動(dòng)化系統(tǒng)、ADtranz 公司的MITRAC R 列車通信和控制系統(tǒng)、Alstom 公司的A- GATE

17、 R 控制系統(tǒng)以及日本三菱、東芝公司的TCMS 列車控制監(jiān)視系統(tǒng)等。</p><p>　　近年來(lái)，隨著用戶對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性、性價(jià)比等要求的提高，以及基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)、旅客信息與舒適性支持等新需求的提出，IEC TCN 列車通信網(wǎng)絡(luò)，WorldFI ，LonWorks，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)都在車載控制系統(tǒng)中找到了它們最合適的應(yīng)用場(chǎng)合，控制網(wǎng)絡(luò)在列車上的應(yīng)用將呈現(xiàn)出多種技術(shù)并存、相互競(jìng)爭(zhēng)和融

18、合的局面。</p><p>　　由于鐵路運(yùn)輸在世界上不同地區(qū)和國(guó)家的特點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)程度不同，不同的國(guó)家或地區(qū)的列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用了不同的技術(shù)開(kāi)發(fā)路線和模式。</p><p><b>　　1.2 整體方案</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以動(dòng)車上WC為背景，基于51單片機(jī)，搭接硬件電路和編寫(xiě)程序，主要用以實(shí)現(xiàn)WC占用檢測(cè)及顯示、感應(yīng)水池和馬桶自動(dòng)

19、沖水、污物池液位檢測(cè)處理和與主機(jī)通信等功能。</p><p>　　為了這些功能的實(shí)現(xiàn)，我們用P89v51單片機(jī)、紅外熱釋電感應(yīng)模塊、LCD液晶顯示器、s8050三極管、浮球液位開(kāi)關(guān)、繼電器、電磁閥等元件搭接簡(jiǎn)易電路圖，整體方案流程圖如下。</p><p>　　1.3 各部分功能簡(jiǎn)介</p><p>　　1.3.1 WC占用狀態(tài)檢測(cè)</p><p&

20、gt;　　本部分使用安裝于WC門(mén)位置的光電開(kāi)關(guān)對(duì)是否有人進(jìn)入WC進(jìn)行檢測(cè)。有人進(jìn)入，則發(fā)送信號(hào)至單片機(jī)，顯示有人；之后檢測(cè)到人再次經(jīng)過(guò)，則發(fā)送信號(hào)至單片機(jī)顯示人已離開(kāi)。</p><p>　　1.3.2 感應(yīng)水池、馬桶自動(dòng)沖水</p><p>　　通過(guò)紅外熱釋電模塊對(duì)特定區(qū)域范圍內(nèi)人體動(dòng)作的感應(yīng)，判斷是否有人需要使用水池或馬桶，檢測(cè)到有人即發(fā)送信號(hào)至單片機(jī)，打開(kāi)電磁閥并延遲一定時(shí)間。特別地，

21、對(duì)于感應(yīng)馬桶，在檢測(cè)到人離開(kāi)特定區(qū)域時(shí)也要發(fā)送信號(hào)使電磁閥打開(kāi)沖水。</p><p>　　1.3.3 浮球液位開(kāi)關(guān)部分</p><p>　　此部分是通過(guò)使用浮球液位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)WC污物池內(nèi)污物容量，當(dāng)容量達(dá)到設(shè)定界限時(shí)，則使得浮球開(kāi)關(guān)閉合，接通電路，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示屏顯示污物池已滿信息，禁用WC。</p><p>　　1.3.4 液晶顯示</p><

22、p>　　通過(guò)單片機(jī)程序編寫(xiě)顯示字型碼，本系統(tǒng)中的液晶顯示屏能顯示的信息有：“WC nobody door open”、“people in door close”、“people still in door close”、“people away door open”、“WC ordure full door close”。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b><

23、/p><p>　　任何一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)均需要硬件部分來(lái)具體實(shí)現(xiàn)，本組設(shè)計(jì)的WC檢測(cè)控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)使用簡(jiǎn)單芯片搭接出硬件電路，實(shí)物如圖1.</p><p>　　圖1.硬件電路實(shí)物圖</p><p>　　2.1 主要元器件簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1.1 P89v51單片機(jī)</p><p>　　P89V51RD2 是一款80C5

24、1 微控制器，包含64kB Flash 和1024 字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。</p><p><b>　　(1)特性</b></p><p>　　P89V51RD2 的典型特性是它的X2 方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)工程師可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51 時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含12 個(gè)時(shí)鐘）或X2 方式（每個(gè)機(jī)器周期包含6 個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇X2 方式可在相同時(shí)鐘

25、頻率下獲得2 倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。</p><p>　　·80C51 核心處理單元；</p><p>　　·5V 的工作電壓，操作頻率為0～40MHz；</p><p>　　·64kB 的片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器，具有ISP（在系統(tǒng)編程）和IAP（在

26、應(yīng)用中編程）功能；</p><p>　　·通過(guò)軟件或 ISP 選擇支持12 時(shí)鐘（默認(rèn)）或6 時(shí)鐘模式；</p><p>　　·SPI（串行外圍接口）和增強(qiáng)型UART；</p><p>　　·PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列），具有PWM 和捕獲/比較功能；</p><p>　　·4 個(gè)8 位I/O 口，含有3

27、 個(gè)高電流P1 口（每個(gè)I/O 口的電流為16mA）；</p><p>　　·3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　·可編程看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）；</p><p>　　·8 個(gè)中斷源，4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；</p><p>　　·2 個(gè)DPTR 寄存器；</p><p&g

28、t;　　·低 EMI 方式（ALE 禁能）；</p><p>　　·兼容 TTL 和CMOS 邏輯電平；</p><p><b>　　·掉電檢測(cè)；</b></p><p><b>　　·低功耗模式</b></p><p>　　·掉電模式，外部中斷喚醒

29、；</p><p><b>　　·空閑模式；</b></p><p>　　·DIP40，PLCC44 和TQFP44 的封裝；</p><p><b>　　(2)功能框圖</b></p><p><b>　　(3)管腳圖</b></p><

30、;p>　　2.1.2紅外熱釋電模塊</p><p><b>　　(1)原理概述</b></p><p>　　熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射

31、轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大 圖2.紅外熱釋電外觀</p><p>　　探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10~20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。圖2為紅外熱釋電的外觀圖。本次實(shí)驗(yàn)所用的為

32、新款大透鏡BISS0001紅外人體檢測(cè)組件，這款是采用紅外專用芯片BISS0001芯片設(shè)計(jì)的人體傳感模塊，它最大的優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定可靠，應(yīng)用資料齊全。</p><p>　　模塊有三個(gè)輸出腳，標(biāo)有“＋5V”的是正電源，標(biāo)有“GND”的是地，標(biāo)有“OUT”的是輸出腳，有人活動(dòng)輸出3V高電平，無(wú)人輸出0V低電平，圖中右上角有一個(gè)觸發(fā)模式切換跳線帽，中間和H連接為重復(fù)模式，只要檢測(cè)區(qū)域有人模塊就一直有輸出，這種模式一般稱為

33、電平輸出，中間和L連接為不重復(fù)模式，這種模式下即使檢測(cè)區(qū)域有人活動(dòng)模塊也會(huì)自動(dòng)停止輸出一段時(shí)間（封鎖延時(shí)）然后再檢測(cè)，這種模式一般習(xí)慣稱為脈沖輸出。模塊上的105黃色電位器是動(dòng)作輸出延時(shí)調(diào)整，就是檢查到人體后輸出延時(shí)若干秒高電平信號(hào)的時(shí)間，調(diào)節(jié)范圍0.3秒～18秒，順時(shí)針延時(shí)變長(zhǎng)，出廠默認(rèn)9秒。如果需要光控功能，可以在CDS位置接上一個(gè)光敏電阻，光敏電阻選市場(chǎng)常見(jiàn)的品種即可。</p><p>　　模塊采用低功耗穩(wěn)

34、壓器件7133A-1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩(wěn)定提供3.3V的工作電壓，確保模塊能正常工作。</p><p>　　技術(shù)參數(shù)：1、工作電壓：DC4.5～20V（內(nèi)部穩(wěn)壓成3.3V）2、電平輸出：有人3V高電平，無(wú)人0V低電平3、感應(yīng)角度：120度4、靜態(tài)電流：小于40μA5、感應(yīng)距離：0.5～8米6、觸發(fā)延時(shí)：可調(diào)5-120秒范圍7、觸發(fā)方式：H：重復(fù)/L：不重復(fù)8、透鏡直徑：28毫米（可以選

35、配小透鏡）9、外形尺寸：PCB外形尺寸:32*24*25mm,螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm；</p><p>　　2.1.3 s8050三極管</p><p><b>　　(1)概述</b></p><p>　　半導(dǎo)體三極管又稱“晶體三極管”或“晶體管”。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的PN結(jié)，組成一個(gè)PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。中

36、間的N區(qū)（或P區(qū)）叫基區(qū)，兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發(fā)射極E和集電極C，是能起放大、振蕩或開(kāi)關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。9013型三極管是NPN型，在本系統(tǒng)中被用作電路放大功能。 圖3.三極管管腳圖</p><p><b>　　(2)參數(shù)</b></p><p>　　集電極-發(fā)射極電壓 25V</

37、p><p>　　集電極-基電壓 45V</p><p>　　射極-基極電壓 5V</p><p><b>　　集電極電流0.5A</b></p><p>　　耗散功率 0.625W</p><p><b>　　結(jié)溫150℃</b></p><p>　　特怔

38、頻率 最小 150MHZ</p><p>　　放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300</p><p>　　管腳排列順序：E、B、C</p><p><b>　　2.1.4 繼電器</b></p><p><b>　　(1)概述</b&g

39、t;</p><p>　　繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p><b>　　(2)工作原理</b></p><p>　　電磁繼電器一般

40、由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò) 圖4.繼電器外觀</p><p>　　一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、

41、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 圖5.繼電器內(nèi)部原理</p><p>　　2.1.5 浮球液位開(kāi)關(guān)</p><p>　　1、液位傳感器的選擇</p><p>　　本次課程實(shí)踐學(xué)校所提

42、供的傳感器是使用小型浮球液位開(kāi)關(guān)，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便的液位控制元件，它沒(méi)有復(fù)雜的電路，不會(huì)受到干擾，只要材質(zhì)選擇正確，任何性質(zhì)液體、壓力、溫度皆可使用。</p><p><b>　　產(chǎn)品特點(diǎn)：</b></p><p>　　◎ 體積輕巧、工作原理簡(jiǎn)單、可靠性高、價(jià)格便宜。 </p><p>　　◎ 30種以上不同材質(zhì)及規(guī)格的浮球可供選擇。

43、</p><p>　　◎ 提供PP、PVDF、NYLON、POLYSULFONE等塑料材質(zhì)可耐酸堿。 </p><p>　　◎ 不銹鋼材質(zhì) SUS 304/316耐溫最高可達(dá)200℃；耐壓最高6MPa。 </p><p>　　◎ 側(cè)裝、上裝、下裝皆可，牙口規(guī)格有M8 ~ M16、1/8" ~ 1/2"、PF/PT/BSP等。 </p>

44、<p>　　◎ 導(dǎo)線有電線或電纜線，材質(zhì)有PVC、XLPE、PTFE。 </p><p>　　◎ 特殊規(guī)格亦可訂制</p><p><b>　　產(chǎn)品原理： </b></p><p>　　通常將密封的非磁性金屬或塑膠管內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置一點(diǎn)磁簧開(kāi)關(guān)，再將中空而內(nèi)部有環(huán)形磁鐵的浮球固定在桿徑內(nèi)磁簧開(kāi)關(guān)相關(guān)位置上，浮球比重小于液體密度，液體

45、使浮球在一定范圍內(nèi)上下浮動(dòng)，利用浮球內(nèi)的磁鐵去吸引磁簧開(kāi)關(guān)的閉合，產(chǎn)生開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以控制液位。常開(kāi)和常閉是沒(méi)有注入液體時(shí)的狀態(tài)。</p><p>　　本次課題的型號(hào)如下：</p><p>　　o 型號(hào)：ML28-1 </p><p><b>　　o 技術(shù)參數(shù) </b></p><p>

46、;　　o 接點(diǎn)容量：70W  </p><p>　　o 最高工作電壓：240VAC/200VDC </p><p>　　o 最大開(kāi)關(guān)電流：0.7A  o 最大壓力：10Kg/cm 2  </p><p>　　o 浮球比重：0.8g/cm3

47、  </p><p>　　o 工作溫度：-20～120℃  </p><p>　　o 浮球尺寸：φ28×28×φ9.5  </p><p>　　o 材質(zhì)：SUS304 or SUS316L  </p>&

48、lt;p>　　o 過(guò)程連接：1/8″PF（可定制） </p><p>　　2.1.6 YM1602液晶顯示器</p><p><b>　　(1)概述</b></p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣

49、字符位都可以顯示一個(gè)字符。</p><p><b>　　(2)管腳功能</b></p><p>　　第1腳：VSS為電源地 　　</p><p>　　第2腳：VDD接5V電源正極 　　 圖7.LCD液晶屏</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí) <

50、/p><p>　　對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比</p><p>　　度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一</p><p>　　個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度） 　　</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器</p><p>　　第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電

51、平(1)時(shí)進(jìn)行讀操 </p><p>　　作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作 圖8.LCD引腳圖</p><p>　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端</p><p>　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極

52、</p><p>　　(3)與單片機(jī)連接參考電路圖</p><p>　　圖9.單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LCD接線圖</p><p><b>　　2.1.7 電磁閥</b></p><p><b>　　(1)概述</b></p><p>　　電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)

53、整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。</p><p><b>　　(2)工作原理</b></p><p>　　電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開(kāi)有通孔，每個(gè)孔都通向不同電磁閥的油管，腔中

54、間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)?yè)踝』蚵┏霾煌呐庞偷目?，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　2.2調(diào)理電路</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，鑒于各

55、個(gè)部件的輸出信號(hào)不匹配等問(wèn)題，主要在紅外熱釋電模塊輸入單片機(jī)和浮球液位開(kāi)關(guān)輸入單片機(jī)處設(shè)置調(diào)理電路，以使系統(tǒng)精確反應(yīng)。</p><p>　　2.2.1 紅外熱釋電調(diào)理部分</p><p>　　由于紅外熱釋電模塊工作輸出電壓為3.3V，直接連到單片機(jī)I/O口時(shí)不足以使單片機(jī)判斷此處為高電平，故此設(shè)計(jì)了如下的調(diào)理電路。用繼電器作為中間環(huán)節(jié)，使得當(dāng)紅外熱釋電感應(yīng)時(shí)驅(qū)動(dòng)繼電器，從而單片機(jī)P1.0口

56、處判斷為恒定的高電平。</p><p>　　圖10.紅外熱釋電輸入單片機(jī)調(diào)理電路</p><p>　　2.2.2 浮球液位開(kāi)關(guān)調(diào)理部分</p><p>　　與紅外熱釋電感應(yīng)部分原理類似，沖水執(zhí)行處的電磁閥需用12V的電壓驅(qū)動(dòng)，故同樣以繼電器為中心搭接出如下電路以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖水功能。單片機(jī)P1.4口輸出高電平，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，則繼電器接通，執(zhí)行部分電路接通。</p

57、><p>　　圖11.浮球液位開(kāi)關(guān)輸入輸出通道調(diào)理電路</p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 軟件主要功能</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)P1.0口檢測(cè)紅外熱釋電模塊的信號(hào)</p><p>　　(1)模擬WC門(mén)時(shí):有人靠近表示人進(jìn)入WC，則光電開(kāi)關(guān)輸

58、出信號(hào)使單片機(jī)管口置高電平，單片機(jī)程序運(yùn)行，使LCD顯示“people in door close”，延時(shí)一定時(shí)間后，顯示“people still in door close”，再次通過(guò)光電開(kāi)關(guān)，則表示人離開(kāi)WC，顯示屏顯示“people away door open”。</p><p>　　(2)模擬水池時(shí):有人靠近紅外熱釋電模塊則驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)電磁閥，延時(shí)一定時(shí)間，表示放水一定時(shí)間，之后停止防水，有人再次

59、靠近才進(jìn)行下一次放水。</p><p>　　(3)模擬馬桶時(shí):有人靠近紅外熱釋電模塊則驅(qū)動(dòng)繼電器打開(kāi)電磁閥，延時(shí)一定時(shí)間，表示放水一定時(shí)間，之后停止防水；之后人運(yùn)動(dòng)離開(kāi)馬桶，再次感應(yīng)，使電磁閥打開(kāi)，放水一段時(shí)間。</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)P1.4口檢測(cè)液位傳感器輸出信號(hào)</p><p>　　當(dāng)P1.4口檢測(cè)到液位開(kāi)關(guān)前向電路的輸入信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)LCD顯示

60、“WC ordure full door close”。</p><p>　　3.1.3單片機(jī)與主控節(jié)點(diǎn)通信</p><p>　　使用單片機(jī)的P3.0發(fā)送WC信號(hào)、P3.1口接受主機(jī)信號(hào)、P3.7口檢測(cè)通信是否正常。當(dāng)主機(jī)接受到01信號(hào)時(shí)，表示W(wǎng)C可以使用，當(dāng)主機(jī)接受到01信號(hào)時(shí)，表示廁所污物滿，待修理。</p><p><b>　　3.2 整體流程圖&l

61、t;/b></p><p><b>　　4 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　在這次光機(jī)電一體化測(cè)控系統(tǒng)綜合實(shí)踐中我們小組分工明確，互幫互助，互相學(xué)習(xí)，共同完成WC控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，將以前所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用在實(shí)踐中。</p><p>　　首先選擇傳感器，通過(guò)對(duì)其輸出信號(hào)的分析，運(yùn)用測(cè)控電路知識(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的調(diào)理電路。在這個(gè)階段選用各個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比

62、，用LM324放大、用三極管放大、設(shè)計(jì)三極管開(kāi)關(guān)結(jié)合繼電器使用。通過(guò)幾個(gè)方案的實(shí)際效果對(duì)比得到最佳方案。從單片機(jī)的輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電路設(shè)計(jì)也是類似。</p><p>　　通過(guò)電路設(shè)計(jì)我們了解了各個(gè)元器件的性質(zhì)，測(cè)控電路中典型電路的分析，明白理論和實(shí)際操作間的差距。在主程序設(shè)計(jì)中，根據(jù)洗手間基本功能做出流程圖后，分塊編程將復(fù)雜的邏輯關(guān)系變得明晰。</p><p>　　在用Proteus仿真中

63、，小組成員結(jié)合實(shí)際硬件需求得到最簡(jiǎn)單的仿真電路設(shè)計(jì)。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，我們遇到了很多問(wèn)題。在仿真中能實(shí)現(xiàn)的功能在實(shí)際電路中卻不可實(shí)現(xiàn)，硬件如LCD屏、浮球開(kāi)關(guān)壞掉，面包板線路出錯(cuò)等等問(wèn)題大多阻礙著最終功能實(shí)現(xiàn)。但還是出現(xiàn)顯示問(wèn)題</p><p>　　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我們小組五人獲益匪淺，書(shū)中的知識(shí)只有在實(shí)際操作中才更能夠真正理解掌握，也深深感受到我們知識(shí)儲(chǔ)備的薄弱，在很多地方我們還需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中

64、由于硬件等原因最初的理想方案的一些功能沒(méi)有完善，也是遺憾之處。</p><p>　　小組成員能力有限，設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)很多錯(cuò)漏，誠(chéng)請(qǐng)老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]百度文檔 基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　[2]杜太行，齊玲，李雪等. 基于單片機(jī)

65、的電磁繼電器參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的研究</p><p>　　[3]許方寧 公廁自動(dòng)沖水裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　[4]張?jiān)? 列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　[5]杜軍. 基于P89V51RD2的多功能蓄電池充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　[6]胡慧慧 王平 董磊單片機(jī)的智能公廁自動(dòng)沖水設(shè)計(jì)</p>&l

66、t;p>　　[7]紀(jì)億，王康安，馬雪燕. 三極管應(yīng)用及其檢測(cè)</p><p>　　[8]百度文檔. 公廁自動(dòng)沖水裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　[9]江淑齊. 淺析LCD1602的編程技巧</p><p><b>　　附件</b></p><p>　　附件一：?jiǎn)纹瑱C(jī)檢測(cè)控制程序</p><p&g

67、t;　　#include<485.h></p><p>　　sbit RS=P3^4;//0,lcd1602^4</p><p>　　sbit RW=P3^3;//1,lcd1602^5</p><p>　　sbit E=P3^2;//lcd1602^6</p><p>　　sbit HWRSD=P1^0;// 紅外熱釋電I/O

68、口</p><p>　　sbit DCF1=P1^1;//繼電器I/O口1 ,門(mén)的傳感器</p><p>　　sbit YW=P1^2;//液位檢測(cè)I/O口</p><p>　　sbit FS=P1^3;//風(fēng)扇控制I/O口</p><p>　　sbit DCF0=P1^4;//繼電器I/O口0 ,沖水</p><p>

69、;　　sbit M=P1^5;//</p><p>　　unsigned code table[]={0x00,0x0f,0x02,0x04,0x07,0x00,0x0f,0x00,</p><p>　　0x10,0x1e,0x00,0x10,0x1c,0x10,0x1e,0x10};</p><p>　　unsigned code table1[]={0x02,0

70、x0f,0x02,0x0f,0x09,0x0b,0x0a,0x0f,</p><p>　　0x10,0x1a,0x10,0x1a,0x04,0x04,0x14,0x1a};</p><p>　　void delay(unsigned int z)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigne

71、d char y;</p><p>　　while(z--)</p><p>　　for(y=123;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_command(unsigned char command)</p><p><b

72、>　　{</b></p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p>　　P2=command;</p><p><b>　　E=0;</b></p><p><b>

73、;　　delay(1);</b></p><p><b>　　E=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(unsigned char date)</p><p><b>　　{</b></p&g

74、t;<p><b>　　RS=1;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　P2=date;</b></p><p><b>　　E=0;</b></p><p><b>　　delay(

75、1);</b></p><p><b>　　E=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void inte(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_command(

76、0x01);</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_command(0x38);</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_command(0x08);</p><p><b

77、>　　delay(1);</b></p><p>　　write_command(0x01);</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　write_command(0x06);</p><p><b>　　delay(1);</b></p&

78、gt;<p>　　write_command(0x0c);</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void set_xy(unsigned char x,unsigned char y)</p><p>&l

79、t;b>　　{</b></p><p>　　unsigned char address;</p><p><b>　　if(y==1)</b></p><p>　　{address=0x80+x;}</p><p><b>　　else</b></p><p&g

80、t;　　{address=0xc0+x;}</p><p>　　write_command(address);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void show(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)</p><p><b&g

81、t;　　{</b></p><p>　　set_xy(x,y);</p><p>　　while (*s)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(*s);</p><p><b>　　s ++;</b></p>

82、;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_CGRAM(unsigned char *p)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j,k;

83、</p><p>　　unsigned tmp;</p><p><b>　　k=0;</b></p><p><b>　　tmp=0x40;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b>&l

84、t;/p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_command(tmp+j);</p><p>　　write_data(p[k]);</p><p><b>　　k++;</b></p&

85、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　tmp=tmp+8;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b&

86、gt;　　{</b></p><p><b>　　inte();</b></p><p>　　initial();</p><p><b>　　while(1){</b></p><p>　　write_command(0x01);//</p><p>　　FS=

87、0;DCF0=0;DCF1=0;HWRSD=0;//YW=0;</p><p><b>　　delay(1);</b></p><p>　　if(YW==1)//污物收集滿？</p><p>　　{show(0,1,"WC ORDURE FULL!");</p><p>　　show(0,2,&quo

88、t;door close");</p><p>　　while(!end);//取得發(fā)送權(quán)限?</p><p><b>　　ES=0;</b></p><p>　　analyse();</p><p>　　send_ch(1,txdate2);//發(fā)送廁所不可以用的信息</p><p>

89、<b>　　end=0;</b></p><p><b>　　ES=1;</b></p><p><b>　　//污物已滿</b></p><p>　　delay(2000);</p><p><b>　　}</b></p><p>

90、;<b>　　else{</b></p><p>　　show(0,1,"WC nobody");</p><p>　　show(0,2,"door open");//write_command(0x01);//清屏</p><p>　　while(!end);//取得發(fā)送權(quán)限</p>

91、<p><b>　　ES=0;</b></p><p>　　analyse();</p><p>　　send_ch(1,txdate);//發(fā)送廁所可以用的信息</p><p><b>　　end=0;</b></p><p>　　ES=1;//send(1,0x00)</p>

92、;<p>　　delay(3000);</p><p>　　while(!HWRSD);</p><p>　　write_command(0x01);//清屏</p><p>　　show(0,1,"people in");</p><p>　　show(0,2,"door close")

93、;</p><p>　　DCF0=1;//打開(kāi)電磁閥，沖水</p><p>　　FS=1;//開(kāi)風(fēng)扇</p><p><b>　　HWRSD=0;</b></p><p>　　delay(3000);//</p><p><b>　　DCF0=0;</b></p>

94、<p>　　write_command(0x01);//清屏</p><p>　　while(!HWRSD)//判斷人是否已走</p><p><b>　　{</b></p><p>　　show(0,1,"people still in");</p><p>　　show(0,2,&q

95、uot;door close");</p><p>　　delay(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//人走了</b></p><p>　　write_command(0x01);//清屏</p><p>　　sho

96、w(0,1,"people away");</p><p>　　show(0,2,"door open");</p><p>　　DCF0=1;//打開(kāi)電磁閥，沖水</p><p>　　FS=0;//關(guān)風(fēng)扇</p><p><b>　　HWRSD=0;</b></p>

97、<p>　　delay(3000);</p><p><b>　　DCF0=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&