公共卫生间智能节水控制系统的设计

公共卫生间智能节水控制系统的设计

李庆华1，沙敏娜2

(1. 山东轻工业学院信控学院，山东济南250100；

2. 中国石油大连石化公司信息中心，辽宁大连116031）

摘要：本文介绍了公共卫生间智能节水控制系统的硬件及软件设计，在淡水资源日趋短缺的今天，本文开发的节水控制系统有着很好的推广和应用价值。

关键词：节水控制系统；智能；淡水资源

中图分类号：TP271+.5文献标识码：A

1 前言

我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。所以，节约用水非常必要。研制节水控制系统，大幅度提高水的利用率，达到节约用水的目的，有着巨大的经济、社会效益。

本文设计的公共卫生间智能节水控制系统，主要应用到各种学校、酒店、宾馆、车站等那些为较多社会群体服务的公共卫生间中，它可根据卫生间进入的人数及入厕的种类进行智能控制卫生间的冲水的次数和时间，从而达到既方便使用又节水的目的。

本控制系统主要由CPU控制部分、红外传感计数部分、电磁阀控制部分、“看门狗”电路等功能电路组成。可实现根据入厕方式和入厕人数的不同自由设定自动冲水时间和次数，用户可根据实际需要方便灵活的实现功能模式的设定和选择。

2 控制系统的基本原理及电路设计

2.1 CPU控制部分

本控制系统的控制核心采用AT89C51单片机，对外部红外传感计数单元电路传送过来的入厕人数计数脉冲进行计数，可根据实际需要选择多路红外传感单元，分别对应不同的厕所房间。同时本部分具有手动设定参数、参数存储、状态及计数信息数码管显示等功能。手动参数设定采用4只按键,连接到P2.0～P2.3，参数存储采用EEPROM AT24C01,控制器的显示采用4只共阴极数码管，由P1口作为位码输出，P2.4～P2.7作为段码输出,分别配合由三级管9012和9013组成的驱动放大电路实现，该电路具有设计成本低，使用方便等优点。考

作者简介：李庆华(1977～),男,辽宁省丹东市人，汉族，硕士，讲师，研究方向：信号与图像处理，嵌入式系统开发。

虑到控制系统的稳定性和可能由于电磁阀的关断打开操作所带来的电磁干扰会使微处理器“死机”，本硬件系统还设计了由IMP813L构成的“看门狗”电路，保证系统“死机”后会自动重启，总体硬件电路设计如图1所示。

图1

2.2 红外传感计数部分

本部分电路主要以热释电红外传感器为组成核心，用于检测人体发射的红外线,其检测区呈球形,视角为70°左右。较完整的热释电红外探测电路应包括：传感器，高、低通放大器,电压比较器，延时电路及执行电路(或电器) 等单元。具体电路如图2所示，由于该电路在市场中已有成形产品，其原理这里不作具体介绍，我们这里利用该电路中NE555发出开关信号作为检测人数的计数脉冲送入单片机中进行计数处理。

图2

2.3 电磁阀控制部分

电磁阀控制电路采用继电器开关控制，利用单片机P3.0和P3.1控制两个9013实现继电器电磁阀的驱动，电路图如图3所示，该电路的优点是可灵活选择冲水电磁阀的供电方式。

图3

3 程序设计

控制器主程序主要完成冲水定时、如厕人数脉冲计数、键盘扫描、数码管控制显示、参数存储以及冲水电磁阀定时控制等，主程序框图如图4所示。

图4

4 结束语

本文设计的公共卫生间智能节水控制系统功能齐全、安装维护方便，特别适用各种学校、酒店、宾馆、车站等那些为较多社会群体服务的公共卫生间中，既可满足卫生要求，又可达到节约用水的目的，也可用于林木花草的定时浇灌。在淡水短缺的今天，该节水控制系统有着良好的社会、经济效益，并具有很好的推广和应用价值。

参考文献：

[1] 胡汉才. 单片机原理及其接口技术.北京：清华大学出版社，2002.

[2] 何立民.单片机应用技术选编.北京：北京航空航天出版社，2002.

[3] 温欣玲等.基于红外技术的检测控制装置.激光与红外，2006年第1期.

Design the Intelligent Water-saving Control

System of Public Toilet

LI Qing-hua1, SHA Min-na2

(1. Shandong Institute of Light Industry, Jinan 250100, China;

PC Dalian Petrochemical Corporation, Dalian 116031, China)

Abstract: In this paper, the hardware and software design of intelligent water-saving control system which is utilized in the public toilet is introduced. As the deficiency of fresh water resource, the water-saving control system that we develop in this paper has the value of popularize and application.

Key words: water-saving control system; intelligent; fresh water resource