单片机在智能马桶上的应用_开题报告

智能坐便器产品起源于美国，由日本人根据实际使用环境，逐渐优化改良，并设计成适于家庭使用的坐便器。产品设计初期主要用于医疗和老年保健，因其具有舒适、卫生、便利等特点，逐步演变为成熟的民用产品。该产品在日韩等国有较高的普及率，但在国内市场却刚刚起步。

智能马桶最基础的功能有温水清洗、暖风烘干、加温座圈、自动冲水、自动除臭、微光照明等。控制系统会根据用户输入的指令，执行指定的动作，并在工作过程中，随时检测运行状态，以保障用户的使用安全。随着技术的发展，该控制系统日渐完善和成熟。产品从最初的储水式加热，逐步升级为即热式，体积和性能方面得到了极大的提升。

本项目以STM8S系列单片机为控制芯片，配合外围其他电路，实现智能马桶的常规功能。清洗电机、暖风管道电机等以步进电机为主，水路控制用双稳态脉冲阀，清洗水路控制用电磁减压阀。部分控制单元各自独立，如温水加热模块和无线接收模块等，以通讯方式与主板相连，借鉴DCS控制策略，由主板下达控制指令，各外围模块进行辅助控制，既节省了主控的开销，又能保障系统性能要求。

二、^范文提纲

1 单片机概述：简述单片机所包含的资源，如CPU、RAM、ROM、AD、PWM等；

1.1单片机的发展概况：单片机的发展演变历史，从4位机发展到8位，再发展到如今的32位；

1.2 单片机的应用：单片机已在各个领域使用，从玩具到汽车控制等；

1.3 单片机的选型：根据资源需要，选用STM8S105芯片。

1.4 单片机的硬件结构：STM8S105芯片的内部硬件框图，各主要功能模块的介绍和配置；

1.4 单片机的指令系统：STM8S芯片的主要控制指令。

1.5  C语言编译环境介绍：IAR for STM8，编译环境的设置和相关操作设置；

2 方案的设计与论证

2.1 智能马桶的功能框图：控制系统的整体框图，包括水路连接、电路连接等；

2.2 主要功能模块的实现：温水清洗、暖风烘干、座圈加温、自动冲水等功能模块的实现细节；

2.3 系统的硬件设计：包括硬件电路图、部分驱动电路、显示屏显示电路、电源电路、无线通讯电路等；

2.3.1 清洗器的驱动：机电控制原理，清洗器的切换设置等；

2.3.2 显示屏及按键驱动：总线扩充技术实现显示屏与按键扫描共用。作为人机接口，增加产品的卖点

2.3.3 无线通讯模块：无线遥控方式，2.4G频道，码值记忆功能；

2.3.4 温水加热模块：即热式温水加热系统，随用随热，温度控制精度±1℃。PID算法调节加热功率

2.3.5 暖风加热模块：根据环境温度调节暖风功率，以实验室温度为标准，进行模拟分析和曲线拟合，估算加温系数；

2.3.6 座圈加热模块：以设定值为目标，简化调节算法，加快调节频次；

3. 程序控制及调试

3.1 程序的运行机制：程序使用定时扫描方式，10ms为一个扫描周期，每个周期内，循环检测并控制各个模块的工作运行，顺序执行各功能模块；

3.2 中断程序的使用：对时序要求严格的通讯、电机驱动等放在中断中执行；

3.3 各模块的逻辑关系：清洗、烘干、冲水等互斥功能的调整和干预。

三、参考文献

[1] 张毅刚  单片机原理及应用[M]  2004年高等教育出版社

[2] 胡汉才  单片机原理及其接口技术(4版)[M]  2018 清华大学出版社

[3] 周向红  51单片机应用与时间教程[M]    2018  北京航空航天大学出版社

[4] 潘永雄  STM8S系列单片机原理与应用[M]  2018  西安电子科技大学出版社

[5] 马忠梅等 单片机的C语言应用程序设计(第6版) [M] 2017北京航空航天大学出版社

[6] 刘同法  单片机C语言编程基础与实践[M] 2009北京航空航天大学出版社

[7] 高锋  单片微型计算机原理与接口技术(第三版) [M]  2016 科学出版社

[8] 贺益康 许大中  电机控制(第三版) [M]  2017 出版社  

[9] 徐洪鹏 基于Linux智能化座便器控制器的设计[D] 2013.1 桂林电子科技大学学报

[10] 周奇等  基于STM32的智能马桶的设计与实现[J] 2018.14 电子世界