临沂师范学院
本科生毕业论文（设计）
题目：基于单片机的人体红外探测智能冲厕电路设计姓名：
系别：信息学院
专业：电气工程及其自动化
班级：2007.2
学号：
指导教师：徐波
2010年8月3日
摘要
论文运用嵌入式应用系统技术和智能检测与控制技术，设计了基于单片机技术的智能型感应式冲水系统。该冲水系统利用传感器检测人体发出的红外线信号，由单片机接收并作出智能判断，控制电磁阀的开启，然后经内部软件程序设定一定时间的延时，关闭电磁阀。此种设计方案可以达到环保、节水的目的，克服了现有公厕冲水系统浪费水资源及手动操作不卫生的不足。
论文论述了设计的理论基础、论证了设计方案，讨论了PIC12C508A单片机、嵌入式系统及其开发技术、智能检测与控制技术。论述了基于单片机的人体红外探测智能冲厕硬件电路设计和软件程序设计，抗干扰设计及软硬件调试和组装等。对硬软件抗干扰技术和PC板的抗干扰设计做了详细论述。达到了整个系统实现全自动操作，免除人为动作，既能满足冲厕的卫生要求，又最大限度地节约了水资源的目的。
【关键词】单片机；红外检测；智能冲厕；节水；
Abstract
Papers the use of embedded system technology and intelligent application of detection and control technology, design technology based on single-chip smart sensor flushing system type. The flushing system uses the human body detection sensor of the infrared signal sent by the single-chip receiver and make intelligent judgments, control solenoid valve to open, and then the procedures set by the internal software of a certain period of time delay to close the solenoid valve. This design can achieve environmental protection, water conservation purposes, to overcome the existing public toilets flushing waste water system and inadequate manual unsanitary.
Paper discusses the theoretical basis for design, design verification program to discuss the PIC12C508A microcontroller, embedded systems and the development of technology, intelligent detection and control technology. On the human body based on the single-chip infrared detection Intelligent flushing hardware circuit design and software programming, hardware and software design and anti-debugging and assembly. Hardware and software of anti-jamming technology and anti-jamming design of PC board discussed in detail. The entire system to achieve fully automatic operation, from human action, both to meet the health requirements for flushing, but also to maximize the purpose of conservation of water resources.
Key words :SCM；infrared detection；smart flushing；water conservation；
目录
第一章绪论 (5)
1.1 课题研究的背景、目的及意义 (5)
1.1.1 中国水资源现状 (5)
1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义 (6)
1.2智能检测与控制技术研究现状及发展 (8)
1.2.1智能检测与控制技术的概念 (8)
1.2.2智能检测与控制技术应用及发展趋势 (9)
1.2.3嵌入式智能检测与控制技术 (10)
1.3 本课题研究的主要内容 (11)
第二章智能冲厕电路方案的确定 (13)
2.1 厕所自动冲水装置常用方案 (13)
2.1.1 重力不平衡式自动冲水装置 (13)
2.1.2 直接虹吸式自动冲水装置 (14)
2.1.3间接虹吸式自动冲水装置 (15)
2.2系统应用环境的要求及其特殊性 (16)
2.3智能冲厕电路方案的确定 (16)
第三章智能冲厕电路硬件设计 (19)
3.1 控制卡电路设计 (19)
3.1.1 嵌入式系统技术 (19)
3.1.2核心器件的选择及应用 (20)
3.1.3控制卡电路 (21)
3.2 热释电红外检测电路 (23)
3.2.1被动式热释电红外探头的工作原理及特性 (23)
3.2.2 红外检测电路 (24)
3.3 阀门驱动电路 (25)
3.3.1阀门驱动电路 (25)
3.4 本系统采取的硬件抗干扰措施 (26)
3.4.1 干扰源 (26)
3.4.2 抗干扰措施 (27)
第四章智能冲厕电路软件设计 (29)
4.1 软件设计的主要内容 (29)
4.2 程序流程图及相关代码 (30)
4.3单片机设置 (32)
4.4 本系统采取的软件抗干扰措施 (32)
4.4.1 常用软件抗干扰技术 (32)
4.4.2 本系统软件抗干扰措施 (33)
第五章结论 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
附录 (38)
附录1 ：电气原理图 (38)
附录2 ：PCB总装图 (38)
第一章绪论
1.1 课题研究的背景、目的及意义
1.1.1 中国水资源现状
水是生态环境系统中最活跃、影响最广泛的要素。它既是生命的源泉，也是工农业生产中不可替代的重要资源。然而中国是个缺水大国，水资源并不丰富，但用水浪费惊人。我国水资源总参为2.81亿立方米，在世界上仅次于巴西、前苏联、加拿大、美国和印尼而居第6位。绝对量虽算丰富，但由于人口多，人均水资源占有量却大大低于世界平均水平，仅列世界第88位。而且随着人口的迅速增长，人均水资源每年在递减。从淡水资源看，世界人均占有量为12900立方米，我国仅2695立方米，还不到世界人均占有量的四分之一。
中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一。而且分布不均，大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1／4。据统计，全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水，沿海城市也不例外，甚至更为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，有些城市因地下水过度开采，造成地下水位下降，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。由于工业废水的肆意排放，导致80％以上的地表水、地下水被污染。
我国水资源还有几个特点：一是全国降水在空间和时间的分布上极不平衡，南方水多，北方水少，差别悬殊，历史上水旱灾害极为频繁；二是北方有的地区人均占有水资源相当于世界上最干旱的国家，水丰富的南方却常常发生季节性干旱，使依赖水灌溉的主要农作物水稻及一些经济作物用水困难；三是污水排放量大处理率低，全国年排污水363亿吨，其中80％未经处理，使江河湖海和地下水严重污染，水质性缺水现象越来越严重；四是缺乏科学的用水定额和管理，生产耗水量大，水的浪费相当普遍，全国工业用水重复利用率仅有45%，万元工业产值耗水量远远高于工业友达国家，农业灌溉有效利用率一般只有25％至40%。所以，水的问题在我国是很严峻的。
城市生活用水和工农业生活用水都要求有稳定、可靠的供水。只有合理开发利用和保护水资源，防治水害，充分发挥水资源的综合效益，才能适应国民经济发展和人民生活的需要。一项调查预测表明，我国用水总量将逼近水资源总量，水资源“危机”为期不远。严峻的水环境形势要求进一步重视水的开发、利用。保护和水害防治等方面的立法工作，提高人们的节水、护水意识和“水患意识”，确保更有效地利用水资源，实现可持续发展战略。
联合国第二次人类住区大会秘书长曾说：“水将是2l世纪国际社会争论最激烈的城市问题。”水资源对我国来说是宝贵资源，随着城市化，现代化的建设发展，水资源越来越匮乏，节约用水已经成为我国的基本国策。
公共厕所因为数量多，所以也是用水大户，由过去的旱厕改为冲水式，就是出于卫生文明的需要。单坑水箱式改为按纽式也是为了节水但不卫生，公厕的感应式洗手龙头是为了卫生，互不感染细菌，条沟多位式改为单坑也是为了节水，但条沟多位式也有其优势，即一箱水可冲多个蹲位，并且建设成本也低，因此学校、公共场所等的公厕仍采用条沟式，条沟式公厕由水箱定时冲水，定时长短由放水龙头的流量大小决定冲水时间的长短。现以我校某教学楼一公厕为例，水箱的长，宽，（水）深各为56厘米，38厘米，20厘米，容量为0.0426立方米，放满水需8分钟，即8分钟冲一次水，一天（24小时）需冲掉7.67吨水，夜间无人用厕也定时冲水，因此浪费了不少水资源（这也是条沟式改单坑式的原因，但单坑式造价比条沟式高，一箱水冲多个蹲位的优势也取消了），再加上小便也冲水，大约一天（24小时）需冲掉15吨水左右，那么整座教学楼上的所有厕所一天（24小时）共需75吨水左右。
由此可得出结论，现有的公厕冲水系统说引起的水资源浪费情况是不容忽视的。在水资源如此紧张的今天，致力于公厕冲水系统节水的研究将是一件非常有意义的事情。
1.1.2智能冲厕电路研究的目的及意义
用厕是人类最基本的活动之一，因此公厕的产生和发展也是人类位文明进步的一部记录史。随着现代社会的不断进步和发展，人们也赋予它更进步的意义和更新颖的内容，特别是更加符合环境保护的要求。例如日本发明的自动入厕器以
及“方便”后可自动喷出暖水清洗、烘干或将人体排泄物在24小时内稀释成高级复合肥料的公厕，令世人惊叹不已。法国杜克思公司推出一种流动式街头公厕，“方便”后的人们无不为它那内部清新无异味以及提供多种服务所吸引。目前美国的一些公厕向向艺术化和保健化方向发展，厕所内挂壁画，放音乐，又将电子技术引入公厕，使公厕向自动化、智能化发展。在了解了国外发达国家的厕所革命现状及趋势之后，我国的发明革新者也做出了巨大的努力并取得了显著成果。他们致力于“公厕革命”，从不同的学科领域出发改进公厕设计观念，提出现代公厕设计理念不仅要考虑将公厕做成可供旅游欣赏的“景观小品”，还要考虑环保、城市的品位和人文关怀，更为突出的是提出了节水、环保的指导思想。从而出现了新一代含有较高科技的公厕，如随着我国城市地下空间开发日益受到重视，出现了地下公厕；针对缺水困境和粪便处理难题，出现中水回用公厕，灭菌烘干公厕、太阳能公厕、免冲洗生态公厕等等。
随着人们的生活越来越多地融入智能化、自动化,环保与能源短缺等问题也更多地被关注。尤其是诸如公厕等公共场所实施自动、节能、环保的设备改造也就显得更加重要。
目前我国大部分地区普遍使用的都是传统的手按式厕所冲水器，手按式厕所冲水器冲水系统采用的是全机械构造,冲水时需要人工手按, 既浪费了时间和水资源, 又因手的接触而造成不卫生, 还会因忘记冲水而造成环境污染, 为适应日益加快的现代生活的节奏, 节约水资源, 创造一个干净、舒适、卫生的环境, 稳定、可靠、方便的感应式自动冲水系统亟待出现。然而, 一般的感应式冲水系统因其硬件电路的设计、单片机的选择及冲水阀门的选择不是非常恰当, 会造成制造成本高, 电量消耗大, 易出现误感应、不冲水等不稳定因素, 不仅浪费了能源还给使用者造成一些不必要的麻烦。
基于此，我们初步设想设计一种基于人体红外线探测的自动冲厕系统，以更好地促进“公厕革命”的发展。此项设计的主题在于利用传感器接受来自于人体发出的红外线，将其交由单片机处理并使其作出智能判断，从而控制电磁阀的开启或闭合。然后经内部软件程序设定一定的延时，其中包括延时多长时间开始冲水，以及冲水多长时间后停止。此种设计方案可以达到环保、节能、优化控制的目的，同时还可使其适宜实际使用与广泛推广。
1.2智能检测与控制技术研究现状及发展
1.2.1智能检测与控制技术的概念
“智能检测与控制技术”指能自动获取信息，利用有关知识和策略，采用实
时动态建模、在线识别、人工智能、专家系统等技术，对被测对象(过程)实现检测、监控、自诊断和自修复。智能检测和控制技术有效地提高了被测对象(过程)的安全性，获得最佳性能。并使系统具有高可靠性和可维护性，高抗干扰能力和对环境的自适应能力，以及优良的通用性和可扩展性。传感技术、微电子技术、计算机技术、信号分析与处理技术、数据通信技术、模式识别技术、可靠性技术、抗干扰技术等人工智能赣的综合应用，就构成了智能检测与控制技术。
智能检测与控制系统主要有检测、输入、接口、计算机、输出和执行器六个
部分组成。但在具体的应用场合，这六个部分之间可以相互覆盖，即两个或多个部分的功能可以由相同的器件来实现。智能与控制系统的基本结构框图如图所示： 图1.1智能检测与控制系统的基本结构图
监
控
对
象 检
测
仪 表 执
行
器 多路转换 A/D 模拟量 端口A 计 算 机 显示器
数字量 端口B 键盘 报警器 绘图机 存储器 打印机 放大电路 开关量 端口C 电压转换 开关量 端口D 电压转换 数字量 端口E 放大电路 多路开关 D / A 开关量 端口F
由图1.1可以看出，智能检测与控制系统是以计算机为核心部件，检测仪
表检测的信号经放大、转换，再经过输入端口送入计算机进行分析、比较、识别和处理。对于正常情况，计算机自动进行巡回检测，并检测结果在显示屏上以图形和数字方式实时显示。如果发生异常，计算机立即进行报警并发出指令，通过执行器对监测对象进行实时控制。
1.2.2智能检测与控制技术应用及发展趋势
智能检测与控制技术有三种典型的应用方式，即用于数据采集与处理，用于
生产控制，和用于生产调度管理。
计算机数据的采集与处理系统有在线和离线之分，在智能检测和控制系统
中，常见的为在线应用系统，其用框图表示如下(图1.2):
图1.2 在线数据采集与处理系统框图
采用在线方式可以把测量仪表提供的信号直接送入计算机处理、识别并给出
检测结果。这样，运行的费用可大大减少。
在用于生产控制时，根据计算机在系统中位置和功能，一般可以把应用系统
分为操作指导系统、顺序控制与数字控制系统、计算机直接控制系统、计算机前馈控制系统、计算机监控系统、智能自适应控制系统和智能自修复系统七种类型。
以常见的计算机直接控制系统为例，其系统框图可表示如下:
对象 信号检测 数据转换 计算机 显示
记录
报警
图1.3计算机直接控制系统
智能检测与控制技术广泛的应用范围。在工业生产、能源技术、交通技术、
实验室自动化、军事领域和医疗等领域尤其常见。在这些应用中，计算机起着核心作用。
智能检测与控制技术时一门综合性很强的技术，它正朝着综合化、智能化、
系统化、标准化、网络化和仪器的虚拟化方向飞速发展。
1.2.3嵌入式智能检测与控制技术
智能检测与控制技术的核心是计算机，它包括PC 机、单板机、单片机等数
据处理与控制芯片。如果该核心是嵌入式应用系统常用的通用或专用单片机，则该检测与控制系统与嵌入式应用系统相结合就构成了一种具有特色的检测与控制系统，它既有智能检测与控制的功能，又具有嵌入式系统的小巧专用等优点，我们姑且可以称之为“嵌入式智能测控系统”。
这种系统是以“智能检测与控制系统”为体系结构，以“嵌入式技术”为设
计开发关键技术，构成了独特的集中型或分布型测控系统。这种系统以智能化、实时化、自动化、高可靠性和针对性为特点。此测控系统的基本组成可以表示为如下框图(图1.3): 扰动
计算机 放大器 对象 测量装置
输出
对象状态
控制程序输入
图1.3 智能检测与控制系统
1.3 本课题研究的主要内容
通过查阅资料，了解国内外厕所冲涮的现状。明确冲厕节水的巨大潜力，
在此基础上研究厕所冲厕节水的可行方案。在方案设计中充分考虑使用环境的特殊性，确保装置可靠。完成完整厕所节水冲厕装置电路的设计。装置要求免除人为动作，实现全自动操作，既能满足冲厕卫生的要求，又最大限度地节约水资源。
此项设计的研究内容为为公厕研究基于人体红外线探测的自动冲厕系统，其
目标是实现全自动控制，无须人为操作，达到环保、节能、优化控制的功能。其基本设计思想是利用红外传感器感应入厕人的到来, 产生电脉冲信号输入到单片机,通过软件做出智能判断, 从而控制电磁阀开启或闭合。
研究中所涉及到的技术包括单片机，嵌入式系统及其开发技术、智能检测与
控制技术等科学技术。因此以上这些技术都是本课题研究的主要内容。
根据市场需要，对现有的公厕冲水模式进行改进。运用嵌入式应用系统技术
和智能检测与控制技术，基于单片机技术，研发一套数字式的智能型感应式冲水系统。该冲水系统利用传感器接受来自于人体发出的红外线，将其交由单片机处理并使其作出智能判断，从而控制电磁阀的开启或闭合。然后经内部软件程序设定一定的延时，冲水多长时间后停止。本课题研究的实现力求达到环保、节能、被
测
对
象 传感器 信号调理
电
路 信号变换 信号 驱动 隔离 变换 PC 机或单片机 打印 报警
控制
显示
优化控制的目的，克服现有公厕冲水系统浪费水资源及手动操作不卫生的不足。
本课题要完成的任务有：设计的理论基础、设计方案、详细硬件设计和软件设计、抗干扰设计等。讨论单片机，嵌入式系统及其开发技术、智能检测与控制技术等科学技术。初步探讨单片机作为微控制器和红外传感器应用于智能控制电路的可行性。重点讲述基于单片机的人体红外探测智能冲厕电路硬件设计的思维过程和软件设计的具体编程，对硬软件抗干扰技术和PC板的抗干扰设计做详细论述。达到了整个系统实现全自动操作，免除人为动作，既能满足冲厕的卫生要求，又最大限度地节约了水资源，实践了科技“以人为本”的思想。
第二章智能冲厕电路方案的确定
2.1 厕所自动冲水装置常用方案
使用频繁的公厕，装上自动冲水装置后，卫生面貌大大提高，管理工作也简单多了。自动冲水装置是近年来才逐步推广使用的一种新设备，在使用中不断改进，到目前为止虽然已经比较完善,但在实际应用中还存在一些问题，必须继续改进。
自动冲水装置的种类可以分为重力不平衡式自动冲水装置，直接虹吸式自动冲水装置和间接虹吸式自动冲水装置3种。
2.1.1 重力不平衡式自动冲水装置
它由进水龙头、自动冲水斗、活动支轴、复位锤、水箱和冲水管几部分组成，如下图。
进水龙头慢慢向自动冲水斗加水，当水加满到一定程度，冲水斗活动支轴左边的重量大于右边的重量，冲水斗就会向左边倾斜，同时产生一个正反馈现象：越倾斜，左边重量就越大于右边的重量，结果将盛满的水全部一下子倒入水箱，
再由冲水管流入厕所的坑道，将粪便冲走。冲水斗的水流干后，活动支轴右边的重量大于左边，冲水斗复位，进行下一个循环的冲水作业。
这种自动冲水装置的优点是结构简单。甚至可以将水箱和冲水管取消，自动冲水斗直接对准坑道冲水，就更加简单了。它的缺点是占地面积大，只适宜安装在屋顶或地面。机械磨损大，因为水斗装满水时有几十公斤，转动起来磨损和噪音都相当大。另外，转轴的摩擦力对不平衡条件影响很大，长期湿水，生锈后摩擦力大大增加，就会破坏不平衡条件，使设备出故障，水满了也倒不出来。
2.1.2 直接虹吸式自动冲水装置
它改进了重力不平衡式的缺点，将冲水斗大大缩小。它由进水龙头、虹吸形成加水斗、活动支轴、复位锤、水箱、虹吸管和冲水管组成，如下图。
上部工作原理与重力不平衡式一样，虹吸形成加水斗的水一次次地倒入水箱内。当水箱的水位上部工作原理与重力不平衡式一样，升高到虹吸管的下限线后，如果慢慢加水，水就会沿极粗的虹吸管（一般直径为50mm ）溢出，不可能形成虹吸现象。只有迅速倒入足够的水量Q ，使水箱的水位即时上升到虹吸上限线，才能形成虹吸现象，水箱的水就会一下子沿着虹吸管、冲水管流进坑道。设虹吸上下限线的距离为d ，水箱的长和宽为a 和b ，则虹吸形成的条件是：加水斗每次加水量必须大于或等于Q =a*b*d 。
这种自动冲水装置的优点是活动部分的重量只有重力不平衡式的几分之一，
摩擦力的影响大大减小，磨损、噪音和故障率都会降低，占地面积也大大减少，可以安装在墙壁上。另外，虹吸管结构简单、耐用。这种方式的缺点是仍然存在摩擦力的影响，重力不平衡条件仍然很容易受到破坏，故障率仍然是高的。
2.1.3间接虹吸式自动冲水装置
它改进了直接虹吸式的缺点，改善了虹吸形成条件，将Q 值大大降低，因而可以取消虹吸形成加水斗，使整套装置变得简单多了，体积也小得多了。整套装置由进水龙头、虹吸管、阀门胶皮、上压力腔、下压力腔、水箱和冲水管组成。如下图。
当进水龙头慢慢加水入水箱后，冲水管上方的阀门胶皮成关闭状态，水不能流出。直到水满至虹吸下限线后，水才会有一部分沿虹吸管溢出。由于虹吸管很细，它的截面积只有直接虹吸式的几十分之一，溢出量很少，水位仍会继续上升。当上升到虹吸上限线后，虹吸形成。这个虹吸永流很小，但它可以使上压力腔有压力降低，低于下压力腔的压力。阀门胶皮被顶起，阀门打开，水箱的水就一下子全部流入冲水管，向坑道冲水。
这种装置的优点是占地面积最小，没有转动部分，不受摩擦力的影响，工作稳定可靠，故障率低。缺点是阀门胶皮容易损坏，铜、管单薄，容易被捡废品的
人盗走。
2.2系统应用环境的要求及其特殊性
自动冲水装置发展到今夭，间接虹吸式也变为不完全己经得到越来越多的应用，原理上、结构上已经比较成熟，但在质量方面仍然有需要改进的地方。例如问题最大的阀门胶皮，目前存在的缺点是寿命短。这是因为一些生产厂家没有全面了解对这种胶皮性能的特殊要求。这块胶皮长期浸在水里，水中还溶解了厕所特有的腐蚀性气体，所以胶皮必须有耐酸碱液体泡浸的性能，这是最容易被忽视的。另外，胶皮在虹吸水压差的作用下，拉伸幅度较大，必须有足够的弹性和韧性，还要有一定的柔软性，才能在微小的压力差下关紧阀门，不致于漏水。所以它对耐酸碱液体泡浸的性能，以及弹性和柔韧性等又很高的要求。在酸碱液体的长期泡浸下，胶皮的其它性能会下降，因此耐酸碱液体泡浸的性能是主要的。
采用一种符合上述条件的胶皮是提高自动冲水装置质量的一项重要措施，然而胶皮质量问题解决势必会加大成本的投入，否则胶皮的寿命短仍是很难克服的问题，而且会带来大量的维修工作量。至于铜管被盗问题，也是不方便解决的，如果在容易被盗的地方将铜管改为不能当废品卖而又能满足虹吸条件的胶管，则会影响系统的性能。
自动冲水装置在应用中还有一个不完善的地方，深夜无人使用不需要冲水时也照样自动冲水，造成浪费。随着自来水价格不断上涨，这种浪费越来越大。必须每天深夜和清晨吸式派人去开关自来水阀门，自动也变为不完全自动了，大大浪费了人力和物力。
基于自动冲厕系统所处于的这种潮湿、易腐蚀、不便于管理等一系列特殊的环境，全自动的、智能型的、不易腐蚀的自动冲厕装置的研究及应用就显得非常必要了。
2.3智能冲厕电路方案的确定
为适应日益加快的现代生活的节奏, 节约水资源, 创造一个干净、舒适、卫生的环境,同时基于智能冲厕电路所处的特殊环境，以及其要满足的基本要求，
在其达到说要求的功能的情况下，最重要的是要考虑其安全性、卫生性、节能性和节水性。于是稳定、可靠、方便的感应式自动冲水系统亟待出现。然而, 一般的感应式冲水系统因其硬件电路的设计、单片机的选择及冲水阀门的选择不是非常恰当, 会造成制造成本高, 电量消耗大, 易出现误感应、不冲水等不稳定因素, 不仅浪费了能源还给使用者造成一些不必要的麻烦。
针对这些问题,我们急需设计一套制造成本低且稳定性高的感应式自动冲水系统，使自动冲水装置能够感应并计量使用者的频率,并可以智能地控制冲水的时间或大小,从而达到环保、节能和优化控制的目的，使其适宜实际使用与广泛推广。
在经过反复查阅相关资料及方案论证的过程后，我发现公厕冲水最需要的是一种基于人体红外线探测的自动冲厕系统，其目标是实现全自动控制，无须人为操作，实现环保、节能、优化控制的功能。其基本设计思想是利用红外传感器感应入厕人的到来, 产生电脉冲信号输入到单片机,通过软件做出智能判断, 从而控制电磁阀开启或闭合。
运用嵌入式系统技术，硬件电路以低功耗的单片机为核心。由热释红外检测电路、阀门驱动电路、电源电压变换电路等组成其外围电路。为简化系统软件设计难度、减少电线连接数量、减小空间体积、降低成本,使红外探头、单片机及电磁阀用一个总电源, 中间用变压器变压, 考虑到电源的稳定性和减少干扰噪声的影响,需设计一种电路的控制卡模块, 将单片机嵌入其上,只留出接线端子作为红外探头和电磁阀与控制卡的接口电路，这样即可达到增强电源的稳定性，减少干扰噪声的影响的目的。
原理示意图为：
图2.1 人体红外探测智能冲厕电路控制卡原理示意图
总电源 GND
信号输入
~12v
～110v 控制卡
红外传感器 电磁阀
PIC
单片机 L
N GND
第三章智能冲厕电路硬件设计
硬件上总体方案的设计主要涉及的是相关外围器件和核心控制器件的选择和应用，电源供电方案的确定，功能模块和物理模块的划分，电源线和数据线的设计，以及器件的安装调试方案，和其中包含的诸多智能功能的实现方法等。
3.1 控制卡电路设计
3.1.1 嵌入式系统技术
“嵌入式”即将一个核心控制芯片嵌入到应用系统中去，针对特定的目标，利用单片机的软硬件资源，实现检测、控制、通讯及计算等功能。特定的环境，特定的功能，要求单片机与所嵌入的应用环境成为一个统一的整体，并且往往有紧凑、高可靠性、实时性好、低功耗等技术要求。嵌入式系统作为一个应用系统，应该是硬件和软件的统一体。软件在嵌入式系统中将占有更为重要的位置。
嵌入式系统的软件可以分为系统软件和应用软件两个层次。对软件的这种分割是必要的。当应用问题较为简单时，也许不必有很清晰的软件分层;但当应用问题较为复杂时，一般就会有如下要求:
1）功能的实现尽可能不依赖具体的硬件环境;
2）系统要能达到更高的安全性、可靠性指标;
3）软件设计达到较高的标准化程度;
4）提高软件模块的可读性、可移植性和再利用率；
5）能实现团队开发模式。
这时，就需要一个系统软件作为硬件和软件的过渡层，来为实现这些设提供良好保障。
当然，系统软件的开销要有一个适当的度。当系统软件做得过于面面俱到，就必然会消耗大量的软硬件资源，同时会降低嵌入式系统的实时性，增加嵌入式系统的规模和成本。