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基于单片机设计的音乐马桶

时间:11-28 来源:互联网 点击:
毕业设计前的最后一项课程设计,班上同学每人一个题目。我的:音乐马桶。

这次程序倒是不难,也才用了51单片机的两个I/O口,不过方案思路却是推倒老师自立的。假如以后回看有什么问题,加以反思。若是行得通,那就最好。

因为是从WORD复制而来,格式什么的比较花时间,插图错误也要以后慢慢改。(其中51单片机介绍部分抄自网络)

第一章:引言

1.1背景:

上厕所时,声响使使用者尴尬,在公共场合尤为如此。假如能用音乐声盖过声响,则能很好的解决这个问题。音乐马桶的制作源于此。
现在市面上尚无此类产品,实际中解决此问题的方法为公共扬声器播放音乐,在大型超市,高档商城里可见。但对于普通家庭,以及更为广大的公共场所,需要有更为简洁,低成本,易于维护的装置来实现此功能。
以“音乐马桶”作为关键词在网络上进行搜索,与可使用成品相关的信息仅有一些专利,是关于多功能马桶的,这些设计把许许多多功能与马桶相结合,包括淋浴,音乐播放,按摩等等。并没有以音乐播放化解厕所声响作为切入点,所以本次任务成品,能够很好的抓住问题关键,在控制好成本的基础上,解决单一问题。

1.2音乐马桶概述:

音乐马桶是在现在使用的马桶结构中嵌入一个电路模块,通过感应马桶的震动,播放一定时长的音乐。组合成一个模块的电路植入、维护简单,通过震动感应控制可靠有效。

1.3任务要求:

解决上厕所时发出的声音令人尴尬
通过声音感应设备来启动马桶内部的声控开关,当开关启动后,马桶就会自动播放音乐。
声控电路
音乐播放系统
声音感应器
整体电路
软件(程序)

第二章:方案论证

2.1方案1:

声控模块触发,单片机控制,发声模块输出。
优点:满足任务书要求,声控模块常见,常用。在公共厕所内,能够使用多个开关触发同一个音乐模块,节省成本。
否定原因:声控模块复杂,且灵敏度不能很好控制。


由典型的声控电路可以看出,不仅需要声音收录装置小型麦克风,还有声控IC,无疑使得成本增加,集成在一起增加了体积大小,不集成的话要考虑模块间的通讯。较多的周边电路原件使得在厕所的环境中不利于工作,不便于维护。

2.2方案2:

红外光电模块触发,单片机控制,发声模块输出。
优点:将红外模块放置于脚底位置,则可以同时适用于蹲厕和马桶。此外红外一体接受原件结构紧凑,使用方便。
否定原因:红外模块与单片机音乐模块无法集成在一起装入脚下,否则维护困难。若分开则需要考虑各个模块之间的通讯。

2.3方案3:

使用震动开关作为触发,所有模块集成为一块电路板。贴在马桶合适的位置上(实际生产时可以考虑嵌入马桶构造内,留出电池更换口)。
优点:震动开关简单可靠(尺寸:直径4.5mm,体长11mm)完全密封式封装,可防水防尘。对于模块集成有利,使得结构紧凑,且便于维护。同时固体传导震动更为可靠有效。

第三章 硬件设计

3.1原理图绘制与分析
选定采用方案3后,绘制出原理图如下:




系统主要有几个主要部件组成:
MSC-51系列单片机。
音乐模块(连接至单片机P2.1口)。
震动开关(连接至单片机P3.2口)。
系统电源采用三节1.5V干电池供电。
震动开关的开路与导通状态类同于按键开关,因此直接以独立按键方式使用。音乐模块中的IC芯片模块为集成出售的商品,价格十分低廉,建议直接配合周边电路使用。由于该模块工作电压要求为2.5V-4.5V。
为了在4.5V的单片机工作电压下提供稳定的3V左右电压给发声模块,经软件仿真模拟得到:当串联一个常见的47Ω电阻即可将电压稳定在3.16V左右。


仿真效果图如下:

3.2系统硬件构成及功能:

震动开关*1

正确名为:震动传感器。分为弹簧开关与滚珠开关两大类震动开关拥有灵活且灵敏的触发性,能够很好的作为触发开关滚珠开关与弹簧开关最大的区别在于:弹簧开关是感应震动力或离心力的大小,最好为直立使用。而滚珠开关是感应角度的变化,最好平铺使用。可以根据安装在马桶的实际位置,采用合适的种类。
震动开关在静止时为开路状态,当受到外力触碰而达到适当振动力时,或移动速度达到适当离(偏)心力时,导电脚会产生瞬间导通状态,使电气特性改变。而当外力消失时,电气特性恢复开路状态。震动开关分为高敏型、敏感型、标准型、迟钝型,可根据实际调试情况选用不同类型类型,本设计采用敏感型。



















a. 青铜盖
b. 青铜珠子-底层镀镍-表层镀金
c. 青铜管-底层镀镍-表层镀金

音乐模块*1:



外形18.5mm*9.5mm,工作电压2.5V-4.5V, 此种音乐片为上电连续循环发声型,接上放大NPN型三极管可以推动16欧以上扬声器或有源蜂鸣器发声,不接放大可以输出内部音频信号,具体使用与工作原理见以下图示描述

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