作者 严刚(四川长虹电器股份有限公司，四川 绵阳 621000)
摘要：本文介绍了一种依据R5F1006A单片机的智能马桶便盖主动开闭操控体系。本体系首要由微波感应模块、电动开闭组件、单片机操控体系组成。由微波感应模块检测到有人接近或脱离，发送信息给单片机操控体系;电动开闭组件反应便盖的方位信息给的单片机操控体系;然后单片机操控体系收到的信息，通过准确的算法处理，对便盖的翻开或封闭以及滚动速度进行精准操控。
关键词：智能马桶;微波感应;直流电机;单片机;PWM波
0 导言
科技在不断的前进和完善，在物质文化生活和精力文化生活不断进步的一起，为了满意人们的视觉和舒适度，智能马桶得到敏捷的开展。到现在，智能马桶在日本、韩国从家庭到宾馆商场运用遍及率已抵达90%以上，在欧美已遍及抵达35%以上，而我国商场只不到百分之二。由此可见，智能马桶在我国具有非常大的商场潜力。而人们处于便利、卫生的考虑，特别是公共场合，马桶的便盖主动开闭功用将得到很多的运用。本文将针对这一功用，介绍一种智能马桶便盖主动开闭操控体系。
1 体系组成及作业原理
本体系首要由微波感应模块、电动开闭组件、单片机操控体系组成。如图1所示。
作业原理：首先由微波感应模块检测到有人接近或脱离，发送信息给单片机操控体系;电动开闭组件反应便盖的方位信息给的单片机操控体系;然后单片机操控体系依据这两条信息，通过准确的算法处理，对便盖的翻开或封闭以及滚动速度进行精准操控。
2 微波感应模块
比较于红外感应模块，微波感应模块不像用红外感应模块那样需求开一个红外线感应窗口，然后使整机坚持了完好的外观。
微波感应模块选用LSB102。LSB102是一款多普勒微波感应器。其具有适用性极强的平面微带天线及细小的功耗，在近距离勘探方针的移动及智能操控方面一向坚持着共同的优势。当微波感应器在范围内检测到有物体有大动作发生后，当即断定有人，而且输出有人信号(高电平)约1秒。每检测到大动作信号之后的约1秒内为激活状况，激活状况中，检测到小动作信号也断定为有人。若在激活状况的约5秒内一向没有检测到大信号，则康复初始状况，Output输出低电平。
3 电动开闭组件
电动开闭组件选用TSL300。电动开闭组件包含直流电机、方位反应传感器和相关结构件，如图2。
直流电机是12 V直流电源驱动的直流电机，可实现正转或回转，一起滚动视点不同输出不同的电压信号，对应联系如图3所示。操控方法选用PWM操控。
4 单片机操控体系
本体系单片机选用R5F1006A，R5F1006A是一种可编程可擦除，自带PWM输出功用的16位微处理操控器。将R5F1006A的管脚P0.0设置为输进口，衔接微波感应模块的信号输出口，接纳微波感应模块的信息。将R5F1006A的管脚P3.0设置为输进口，衔接电机方位反应传感器，接纳便盖的方位信息。用R5F1006A的PWM输出管脚TO00和管脚TO01别离操控电机正转和回转，正转对应开盖，回转对应关盖。
当人体接近时，微波感应模块检测到有人，给单片机发送高电平信号。单片机操控电机正转翻开便盖，并依据电机方位传感器反应视点，单片机通过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机滚动。详细电机方位视点、反应电压信号、电机操控占空比对应联系如表1。
如图4所示，便盖在视点0°到60°时，单片机管脚TO00输出占空比为100%的PWM波驱动电机滚动，即输出高电平;便盖在视点60°到90°时，单片机依据图中视点和占空比联系，核算出占空比X，管脚TO00输出占空比为X的PWM波驱动电机滚动;当便盖视点大于90°，单片机管脚TO00输出占空比为0%的PWM波驱动电机滚动，即输出低电平，便盖依托滚动惯性抵达120°方位，然后完结整个便盖翻开进程。整个进程，单片机管脚TO01输出低电平。
当人体脱离时，微波感应模块检测到无人，给单片机发送低电平信号。单片机操控电机回转闭合便盖，并依据电机方位传感器反应视点，单片机通过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机滚动。详细电机方位视点、反应电压信号、电机操控占空比对应联系如表2。
如图5所示，便盖在视点120°到90°时，单片机依据图中视点和占空比联系，核算出占空比X，管脚TO01输出占空比为X的PWM波驱动电机滚动，当占空比为负数时，管脚TO01输出低电平，管脚TO00输出相应占空比的PWM波驱动电机滚动;当便盖视点小于90°，单片机管脚TO01输出低电平，管脚TO00输出占空比为50%的PWM波驱动电机滚动，直到便盖达0°方位，管脚TO00和管脚TO01都输出低电平，然后完结整个便盖闭合进程。
5 体系电路规划
整个电路包含微波信号检测模块电路，便盖视点检测电路，电机驱动电路。电路原理图如图6所示。
选用集成电路RZ7899，对直流电机进行正回转驱动操控。RZ7899可通过PWM调速，但频率不能太高，不然RZ7899发热凶猛。
6 体系软件规划
本程序规划首要包含有无人检测，便盖视点检测，以及电机正转、回转操控。
6.1 PWM功用装备
本体系单片机选用日本瑞萨公司的R5F1006A，运用PWM功用时，需将2 个定时器通道成对运用，能生成恣意周期和占空比的脉冲。
输出脉冲的周期和占空比能用以下核算式进行核算：
脉冲周期= {TDRmn(主控)的设定值+ 1} × 计数时钟周期。
占空比[%] = {TDRmp(隶属)的设定值} / {TDRmn(主控)的设定值+ 1} × 100。
0% 输出：TDRmp(隶属)的设定值= 0000H。
100% 输出：TDRmp(隶属)的设定值≥ {TDRmn(主控)的设定值+ 1}。
m：单元号(m=0、1)。
n：主控通道号(n=0、2、4、6)。
p：隶属通道号(n<p≤7)。
当用作PWM 功用时，主控通道进行递减计数，在计数到“0000H” 停止的期间为PWM 输出(TOmp)周期。
隶属通道用作单次计数形式。以主控通道的INTTMmn 中止为开端触发，将TDRmp
寄存器的值装入TCRmp寄存器，而且进行递减计数，计数到“0000H” 停止。当计数到“0000H” 时，输出INTTMmp
中止，而且等候下一个开端触发(主控通道的INTTMmn)。
当用作PWM 功用时，隶属通道进行递减计数，在计数到“0000H” 停止的期间为PWM 输出(TOmp)的占空比。
在从主控通道发生INTTMmn 中止而且通过1 个时钟后，PWM 输出(TOmp)变为有用电平，而且在隶属通道的TCRmp
寄存器的值变为“0000H” 时变为无效电平。
6.2 程序规划思维
程序规划思维：首先上电后让便盖封闭，让体系进入待机状况。当检测到人体接近时，操控电机以适宜的速度正转，翻开便盖，以便用户运用;当检测人体脱离时，操控电机以适宜的速度回转，闭合便盖，体系进入待机状况。
程序规划流程图如图7所示。
7 定论
跟着马桶智能化程度的进步，便盖主动开闭是马桶智能化必不可少的功用。马桶便盖主动开闭操控技能，将得到广泛的运用，给人们带去愈加便利、时髦的运用体会。
参考文献
[1]刘嘉祺.依据多普勒原理的微波测距体系的研讨与规划.吉林大学, 2017.
[2]瑞萨R5F系列芯片参考手册.
[3]杨景芝,付丽娟.全主动坐便器电器操控体系规划.现代电子技能,2008(16).
作者简介：
严刚(1984-)，男，嵌入式研制工程师，首要研讨方向：智能家用电器根底技能研讨及产品运用。
本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第2期第48页，欢迎您写论文时引证，并注明出处
