文档介绍：智能马桶设计
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基于FPGA的智能马桶设计
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1 任务描述

一
加热电路
温度控制模块
智能马桶要求实现的功能中有座圈温度调节，水温调节及暖风烘干。此三项功能都需温度调节及加热设计。温度传感器能感受外界温度并将感受到的非电量转化成电量输出，因此可通过温度传感器感受温度，将所需温度传给FPGA控制系统，由其将输入数据进行处理分析后传出指令使加热电路进行相应操作。
电机
PWM波形发生器

PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。本设计用电机来驱动电磁阀工作，电磁阀控制智能马桶的洗净和冲洗功能。
4 硬件电路设计
温度控制模块
pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃。它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。
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基于FPGA的智能马桶设计
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电桥不平衡时输出两点间产生电压差，经过两个电压跟随器稳定输出后送入差分式运算放大器进行一倍放大。温度传感器PT100在外界温度不是1度时，电桥输出电压差为
3T/100(T为传感器感受到的外界温度)，经过电压跟随器及差分运放处理后输出电压为3T/100v。电路输出电压送入A/D转换器处理，将模拟电压量转换为数字量输出，送入FPGA芯片。

图示电路图是用双向可控硅控制的电路。图中的光耦MOC3041是用来隔离可控硅上的交流高压和直流低压控制信号的。，它的输入电流为60Ma,电阻R1用来限制输入电流；控制信号为从FPGA芯片输出的高电平信号，经过反向器后使MOC3041内部的LED灯点亮，光控可控硅同时导通，继而给双极性可控硅BTA12一个触发电压，BTA12导通，电阻丝通电，加热电路开始工作。
因为功率放大电路的输出不能是一个简单的开关量，故输入电炉的加热功率是连续可调的；另一方面双极性可控硅能保证电阻丝在交流电压源的正负半周均工作，增大电源的利用率，而且可控硅工作在过零触发状态，提高了设备的功率因数，也减轻了对电网的干扰。
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基于FPGA的智能马桶设计
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除臭及冲水电路

FQ-050是一个一体化的臭氧发生器。其一体化整合了臭氧发生电路和超微型臭氧发生管、直流微型气泵，内置的超微型臭氧发生管。是除臭应用的最佳选择。
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基于FPGA的智能马桶设计
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以上两个电路原理相同。由FPGA控制芯片输出一个高电平信号后，两个三极管相继
导通，继而臭氧发生器及电磁阀开始工作。
电机控制电路
电机控制电路主要由两两对角的四个三极管导通与否控制电机的正反转，接受控制部分信号后，四个三极管中相对角的两个三极管导通，另两个对角三极管截止，此状态周而复始循环，电机进入正转反转交替执行的模式中。
由PWM1，PWM2两个节点输入FPGA控制芯片输出的PWM波形与正反转信号的配合，电机进入正转或反转模式。若PWM1=‘1’，PWM2=‘0’，则Q4导通Q1截止，即Q4集电极变低电平Q1集电极变高电平，继而Q3、Q6导通Q5、Q2截止，电机进入正转模式；若PWM1、PWM2是相反的状态，即可推出Q5、Q2导通Q3、Q6截止，即电机进入反转模式。