文档介绍：智能马桶设计
沈阳工程学院课程设计（论文）
基于FPGA的智能马桶设计
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摘要
智能马桶是基于常用家庭坐便器进一步发展的结果。社会的发展导致人们的生活水平不断提高，因此在平时的生活中，健康、舒适便夜间使用。
智能马桶的特点
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基于FPGA的智能马桶设计
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1、全轻触式按键设计
采用全轻触式按键设计，使用过程更方便，清洁更彻底，污渍不留痕。
2、喷头自洁
使用前后喷头都会自我清洁，保持干净卫生。
3、二个喷头
臀部清洗用（后部）和女性专用（前部清洗）2
个喷头，根据不同用途达到清洗干净的效果。
4、静音缓闭功能
放手后便座、便盖自动缓慢地关上，缓慢闭合才噪音。
5、智能节电
具有智能学****记忆功能，可根据使用者的日常生活****惯，自动预先对水温和便座加热，且用后自动停止加热，达到节能效果。
6、座式感应
在没有感应到人坐上之前，冲洗开关都不会启动，不必担心错按开关造成的尴尬，非常人性化。
7、抗菌便座
直接接触肌肤的便座部分采用抗菌材料。
3 方案设计
总体框图
FPGA
控制系统
温度传感
红外传感
按键输入
座温加热
水温加热
热风烘干
洗净
冲洗
除臭
压力传感
温度传感
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系统框图
功能模块分述
FPGA控制
温度传感
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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