基于89S52的公厕自动冲水系统的设计与实现

王立忠+郑闯

摘 要：目前，我学院的蹲式厕所 采用定时冲水的方式，工作效率较低，浪费水资源。文章介绍的是一款以热释电红外传感器为检测手段、电磁阀为冲水执行器，基于89S51单片机控制的公厕自动冲水系统。该系统经实验和测试，已经应用于一处公厕。

关键词：89S52；单片机；节水系统

1 概述

目前，我院教学楼的公厕蹲位冲水采用定时冲水方式，即根据经验，记录人流密集时间点，将冲水时间点输入到定时器中，待设定时间到开始冲水。这样的冲水方式具有一定的弊端，比如有时学生较少，也进行冲水，浪费水资源；每次重新设定时间比较复杂，耗费人力。为节约水资源，同时更高效地冲水，故设计一款依靠检测如厕人员流量的系统进行冲水作业，实现人多多冲，人少少冲的控制目的。本设计采用热释电传感器作为人员流量信息采集传感器，将采集的信息传送至89S52单片机内进行计算和处理，再通过单片机控制电磁阀动作以实现冲水。

2系统结构

本文介绍的公厕自动冲水系统由89S52单片机、热释电红外传感器、电磁阀驱动电路和电磁阀构成。热释电红外传感器用来检测如厕人流量，每次有人经过都会记录一个脉冲信号，并将该脉冲信号传送给单片机内进行计数处理；单片机经过特定程序算法的计算，通过对比记录冲水设定值，从而向电磁阀驱动线路发送冲水信号，带动电磁阀进行冲水动作。如图1所示，为系统的结构框图。

3 系统特点

本系统中，应用单片机可以提高系统的鲁棒性，对比以往固定时间冲水，单片机具有掉电后程序不消失的特点，即断电后不需人工重新设定冲水时间和频率。此外，系统设定中除了按照人流量冲水外，可以分别设定几个时间点进行固定时间冲水，这样提高了冲水效率。

同时，单片机的程序更新方法简便易操作，只需在计算机重新下载程序后将单片机装回原电路中即可，而且程序算法较简便，可以根据不同的实际情况更改冲水频率和时间点，增加了系统的适应性，可以方便应用于其他任何类似公厕中，易产品化。

4 系统硬件设计

系统中的热释电红外传感器供电电压为直流5V，是本系统的前向通道，即检测部分，该部分采用成品传感器模块，直接将输出信号端连接至单片机的输入/输出接口。系统中的控制核心采用89S52单片机，其最小系统电路中设计了复位电路、晶振电路。为节约成本，单片机下载电路没有制作在PCB中，在更新程序时，只需将芯片卸下后在开发板中重新更新程序即可。电磁驱动模块的作用是将单片机信号级别的电流放大，从而驱动交流220V的电磁阀。为控制设计成本，电磁阀选用公厕原有电磁阀，经一定改造后，与电磁阀驱动电路连接。如图2所示为系统电路图。

5 节水系统效果

在改造前，教师在周一至周五对目标公厕的冲水频率进行数据采集和记录，对比改造后同一公厕同一时间段的冲水频率数据，新的自动冲水系统确实达到了节水的目的，同时清洁程度也比以往有所加强。数据对比如表1所示。通过数据可以看出，改造后日平均耗水量约为1.4吨，较改造前日耗水量4.8吨每日节省水资源接近四分之三，大大节约了水资源，达到了改造目的。

6 软件设计

本系统采用C语言对单片机进行编程。程序中需要设定一个定时模块，用于记录如厕人员进入厕所的时间间隔。定时模块中用单片机内部的T1定时器，初始化一个1ms中断程序，在中断函数中对时间进行累加计算和判断。程序中对热释电红外传感器的脉冲信号采用外部触发中断的捕捉形式，设定一个外部触发中断，设置IT0=1，捕捉下降沿，在外部触发中断函数中进行计数，并判断人数和计时，最终确定何时冲水和冲水次数。最后，为了方便今后修改冲水频率和调整冲水时间点，编写的程序比较易读易改，可以根据不同公厕实际情况设置新的冲水策略，易于产品化。

7 结束语

经过理论分析、电路设计和焊接制作、程序编写调试及最终实地测试，该公厕自动冲水系统达到了预期设计目的，实现了根据如厕人员的流量进行沖水的目的，并根据两周对水量使用的监测记录，实现了节水的目的。今后，将对该公厕自动冲水系统进一步完善，逐步取代我校内所有公厕原有的定时重水系统，从而实现对水资源的节约目的。

参考文献

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