阅读说明：本技术 一种智能马桶便盖自动开闭系统及其工作方法 (intelligent closestool cover automatic opening and closing system and working method thereof ) 是由 李捷 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及马桶盖技术领域,具体是一种智能马桶便盖自动开闭系统,包括24毫米波感应模块、单片机控制模块和电机开闭组件；所述单片机控制模块与24毫米波感应模块、电机开闭组件连接,24毫米波感应模块用于检测是否有人接近或远离,以及接近和远离的速度,并将人员信息发送给单片机控制模块,电机开闭组件用于检测便盖的位置信息,并传递给单片机控制模块,单片机控制模块对人员信息和便盖的位置信息进行处理后,通过电机开闭组件控制便盖的开启和关闭。本发明通过24GHz毫米波雷达检测设定区域内是否有人接近或远离,并且能够检测接近和远离的速度,结合便盖所处角度信息,及时控制智能马桶便盖开闭,检测准确率高,响应及时。(The invention relates to the technical field of toilet covers, in particular to an automatic opening and closing system for an intelligent toilet cover, which comprises a 24 millimeter wave induction module, a single-chip microcomputer control module and a motor opening and closing assembly, wherein the single-chip microcomputer control module is connected with the motor opening and closing assembly; the single chip microcomputer control module is connected with the 24 millimeter wave induction module and the motor opening and closing assembly, the 24 millimeter wave induction module is used for detecting whether a person approaches or keeps away from, and the approaching speed and the keeping away speed are reached, and the personnel information is sent to the single chip microcomputer control module, the motor opening and closing assembly is used for detecting the position information of the toilet cover and transmitting the position information to the single chip microcomputer control module, and the single chip microcomputer control module processes the personnel information and the position information of the toilet cover and controls the toilet cover to be opened and closed through the motor opening and closing assembly. The invention detects whether a person approaches or leaves a set area through the 24GHz millimeter wave radar, can detect the approaching and leaving speeds, and controls the opening and closing of the toilet cover of the intelligent toilet in time by combining the angle information of the toilet cover, and has high detection accuracy and timely response.)

一种智能马桶便盖自动开闭系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及马桶盖技术领域，具体是一种智能马桶便盖自动开闭系统及其工作方法。

背景技术

科技在不断的进步和完善，在物质文化生活和精神文化生活不断提高的同事，为了满足人们的视觉和舒适度，智能马桶得到迅速的发展。截至目前，智能马桶在日本、韩国从家庭到宾馆市场使用普及率已达到90％以上，在欧美已普及达到35％以上，而在中国市场只不到百分之二。由此科技，智能智能马桶在中国具有非常大的市场。

目前智能马桶控制系统主要采用红外感应或者5.8GHz微波雷达，红外感应影响马桶外观，5.8GHz微波雷达感应延时大，用户体验差。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种智能马桶便盖自动开闭系统及其工作方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能马桶便盖自动开闭系统及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能马桶便盖自动开闭系统，包括24毫米波感应模块、单片机控制模块和电机开闭组件；所述单片机控制模块与24毫米波感应模块、电机开闭组件连接，24毫米波感应模块用于检测是否有人接近或远离，以及接近和远离的速度，并将人员信息发送给单片机控制模块，电机开闭组件用于检测便盖的位置信息，并将便盖的位置信息传递给单片机控制模块，单片机控制模块对人员信息和便盖的位置信息进行处理后，通过电机开闭组件控制便盖的开启和关闭。

作为本发明进一步的方案：所述24毫米波感应模块包括微带收发天线和信号处理单元，微带收发天线感应是否有人接近或远离，并将相应的人员信息转化为中频信号，然后通过信号处理单元滤波、放大、积分处理后传输至单片机控制模块。

作为本发明进一步的方案：所述电机开闭组件包括直流电机、位置反馈传感器和结构组件，所述直流电机为12V直流电源驱动的直流电机，可实现正转和反转，同时转动角度不同输出不同的电压信号，其控制方式采用PWM控制，所述位置反馈传感器用于检测和反馈便盖的位置信息。

作为本发明进一步的方案：所述单片机控制模块包括单片机R5F1006A，单片机R5F1006A的管脚P0.0设置为输入口，连接24毫米波感应模块的信号输出口，单片机R5F1006A的管脚P3.0设置为输入口，连接位置反馈传感器，单片机R5F1006A的PWM输出管脚TO00和管脚TO01，用于控制电机正转和暗转，正转对应开盖，反转对应关盖。

一种智能马桶便盖自动开闭系统的工作方法：包括以下步骤：

S1、24毫米波感应模块检测是否有人接近或远离，以及接近和远离的速度，并将人员信息发送给单片机控制模块；

S2、电动开闭组件反馈便盖的位置信息给单片机控制模块；

S3、单片机控制模块进行状态计算，控制便盖打开或关闭，以及转速控制。

作为本发明进一步的方案：步骤S1中，24毫米波感应模块通过微带收发天线感应是否有人接近或远离，并转换为中频信号，该信号通过滤波、放大、积分处理后传输至单片机控制模块。

作为本发明进一步的方案：步骤S1中，24毫米波感应模块的检测方法为：当24毫米波感应模块在感应区域内检测到有物体有大动作之后，立即判定有人，并且输出有人信号1秒，每检测到大动作信号之后的约1秒内为激活状态，激活状态中，检测到小动作信号也判定有人，若在激活状态的约5秒内一直没有检测到大信号，则恢复初始状态，输出低电平。

作为本发明进一步的方案：步骤S3包括以下过程：

1)开启过程：当有人接近时，24毫米波感应模块检测到有人，并向单片机控制模块发送高电平信号，单片机控制模块控制直流电机正转打开便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机控制模块经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动：

当便盖在角度0°到60°时，单片机控制模块管脚TO00输出占空比为100％的PWM波驱动电机转动，即输出高电平；

当便盖在角度60°到90°时，单片机根据图中角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO00输出占空比为X的PWM波驱动电机转动；

当便盖角度大于90°，单片机控制模块管脚TO00输出占空比为0％的PWM波驱动电机转动，即输出低电平，便盖依靠转动惯性到达120°位置，从而完成整个便盖打开过程，整个过程，单片机控制模块管脚TO01输出低电平；

2)关闭过程：当人体离开时，24毫米波感应模块1检测到无人，给单片机控制模块发送低电平信号，单片机控制电机反转闭合便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动：

当便盖在角度120°到90°时，单片机控制模块根据图中角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO01输出占空比为X的PWM波驱动电机转动，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波驱动电机转动；

当便盖角度小于90°时，单片机控制模块管脚TO01输出低电平，管脚TO00输出占空比为50％的PWM波驱动电机转动，直到便盖达到0°位置，管脚TO00和管脚TO01都输出低电平，从而完成整个闭合过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用24GHz毫米波雷达感应技术，通过24GHz毫米波雷达检测设定区域内是否有人接近或远离，并且能够检测接近和远离的速度，结合便盖所处角度信息，及时控制智能马桶便盖开闭，检测准确率高，响应及时；

2、本发明相比于红外24毫米波感应模块，24GHz毫米波雷达24毫米波感应模块不需要开一个红外线感应窗口，从而使征集保持了完整的外观，相比于5.8GHz微波24毫米波感应模块，24GHz毫米波雷达感应的距离更大、精度更高，灵敏度和准确率更高，5.8GHz微波24毫米波感应模块感应延迟，误触发会造成用户体验差；

3、本发明通过检测算法区分大动作、小动作，提高对小动作的检测率，避免小动作漏检，用户体验好，还能够检测人接近的速度，进而控制便盖打开速度，避免有人快速紧急情况下等待便盖打开。

附图说明

图1为智能马桶便盖自动开闭系统的模块示意图。

图2为智能马桶便盖自动开闭系统中单片机的连接图。

图3为智能马桶便盖自动开闭系统中便盖转动时角度与占空比的对应关系示意图。

图4为智能马桶便盖自动开闭系统中的软件控制流程示意图。

图中：1-24毫米波感应模块、2-单片机控制模块、3-电机开闭组件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种智能马桶便盖自动开闭系统，包括24毫米波感应模块1，单片机控制模块2和电机开闭组件3；所述24毫米波感应模块1与单片机控制模块2连接，24毫米波感应模块1用于检测是否有人接近或远离，以及接近和远离的速度，并将人员信息发送给单片机控制模块2；所述电机开闭组件3与单片机控制模块2连接，电机开闭组件3用于检测便盖的位置信息，并将便盖的位置信息传递给单片机控制模块2；所述单片机控制模块2对人员信息和便盖的位置信息进行处理后，通过电机开闭组件3控制便盖的开启和关闭；

所述24毫米波感应模块1包括微带收发天线和信号处理单元，通过适用性极强的微带收发天线感应是否有人接近或远离，并将相应的人员信息转化为中频信号，然后通过信号处理单元滤波、放大、积分处理后传输至单片机控制模块2；

当24毫米波感应模块1在感应区域内检测到有物体有大动作之后，立即判定有人，并且输出有人信号(高电平)约1秒。每检测到大动作信号之后的约1秒内为激活状态，激活状态中，检测到小动作信号也判定有人。若在激活状态的约5秒内一直没有检测到大信号，则恢复初始状态，输出低电平；

所述电机开闭组件3包括直流电机、位置反馈传感器和结构组件，所述直流电机为12V直流电源驱动的直流电机，可实现正转和反转，同时转动角度不同输出不同的电压信号，其控制方式采用PWM控制，所述位置反馈传感器用于检测和反馈便盖的位置信息；

所述单片机控制模块2包括单片机R5F1006A，单片机R5F1006A是一种可编程可擦除，自带PWM输出功能的16位微处理控制器，将单片机R5F1006A的管脚P0.0设置为输入口，连接24毫米波感应模块1的信号输出口，接收24毫米波感应模块1的信息，将单片机R5F1006A的管脚P3.0设置为输入口，连接位置反馈传感器，接收便盖的位置信息，用单片机R5F1006A的PWM输出管脚TO00和管脚TO01分别控制电机正转和暗转，正转对应开盖，反转对应关盖，便盖的使用包括以下两个过程：

1)开启过程：当有人接近时，24毫米波感应模块1检测到有人，并向单片机控制模块2发送高电平信号，单片机控制模块2控制直流电机正转打开便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机控制模块2经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动，具体电机位置角度、反馈电压信号、电机控制占空比对应关系如表1：

表1电机位置角度、反馈电压信号、电机控制占空比对应关系

0°-60°	60°-90°	90°-120°
			100％	100％-->Shortbrake	Shortbrake
3.7v-2.6v	2.6v-1.9v	1.9-1.3v

当便盖在角度0°到60°时，单片机控制模块2管脚TO00输出占空比为100％的PWM波驱动电机转动，即输出高电平；

当便盖在角度60°到90°时，单片机根据图中角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO00输出占空比为X的PWM波驱动电机转动；

当便盖角度大于90°，单片机控制模块2管脚TO00输出占空比为0％的PWM波驱动电机转动，即输出低电平，便盖依靠转动惯性到达120°位置，从而完成整个便盖打开过程，整个过程，单片机控制模块2管脚TO01输出低电平；

2)关闭过程：当人体离开时，24毫米波感应模块1检测到无人，给单片机控制模块2发送低电平信号，单片机控制电机反转闭合便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动，具体电机位置角度、反馈电压信号、电机控制占空比对应关系如表2：

表2电机位置角度、反馈电压信号、电机控制占空比对应关系

120°-90°	90°-0°
		100％-50％Reversebrake	50％Reversebrake
1.3v-1.9v	1.9v-3.7v

当便盖在角度120°到90°时，单片机控制模块2根据图中角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO01输出占空比为X的PWM波驱动电机转动，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波驱动电机转动；

当便盖角度小于90°时，单片机控制模块2管脚TO01输出低电平，管脚TO00输出占空比为50％的PWM波驱动电机转动，直到便盖达到0°位置，管脚TO00和管脚TO01都输出低电平，从而完成整个闭合过程。

本系统主要包括有无人检测，便盖角度检测，以及电机正转、反转控制:

PWM功能配置

本系统采用单片机为R5F1006A，使用PWM功能时，需将2个定时器通道成对使用，能生成任意中期和占空比的脉冲。输出脉冲的周期和占空比能用以下计算式进行计算：

脉冲周期＝{TDRmn(主控)的设定值+1}*计数时钟周期。

占空比[％]＝{TDRmp(从属)的设定值}/{TDRmn(主控)的设定值+1}*100。0％输出：TDRmp(从属)的设定值＝0000H。100％输出：DRmp(从属)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:从属通道号(n＜p≤7)。当用作PWM功能时，主控通道进行递减计数，在计数到“0000H”为止的期间为PWM输出(TOmp)周期。

从属通道用作单次计数模式,以主控通道的INTTMmn中断为开始触发，将TDRmp寄存器的值装入TCRmp寄存器，并且进行递减计数，计数到“0000H”为止。当计数到“0000H”时，输出INTTMmp中断，并且等待下一个开始触发(主控通道的INTTMmn)。当用作PWM功能时，从属通道进行递减计数，在计数到“0000H”为止的期间为PWM输出(TOmp)的占空比。在从主控制通道产生INTTMmn中断并经过1个时钟后，PWM输出(TOmp)变为有效电平，并且在从属通道的TCRmp寄存器的值变为“0000H”时变为无效电平。

实施例2

一种智能马桶便盖自动开闭系统的工作方法，包括以下步骤：

S1、24毫米波感应模块1检测是否有人接近或远离，以及接近和远离的速度，并将人员信息发送给单片机控制模块2；

S2、电动开闭组件3反馈便盖的位置信息给单片机控制模块2；

S3、单片机控制模块2进行状态计算，控制便盖打开或关闭，以及转速控制。

具体的，本实施例步骤S1中，24毫米波感应模块1通过微带收发天线感应是否有人接近或远离，并转换为中频信号，该信号通过滤波、放大、积分处理后传输至单片机控制模块2；

所述24毫米波感应模块1的检测方法为：当24毫米波感应模块1在感应区域内检测到有物体有大动作之后，立即判定有人，并且输出有人信号(高电平)约1秒，每检测到大动作信号之后的约1秒内为激活状态，激活状态中，检测到小动作信号也判定有人，若在激活状态的约5秒内一直没有检测到大信号，则恢复初始状态，输出低电平；

具体的，本实施例步骤S2中，所述电机开闭组件3包括直流电机、位置反馈传感器和结构组件，位置反馈传感器检测和反馈便盖的位置信息；

具体的，本实施例步骤S3包括以下过程：

1)开启过程：当有人接近时，24毫米波感应模块1检测到有人，并向单片机控制模块2发送高电平信号，单片机控制模块2控制直流电机正转打开便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机控制模块2经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动：

当便盖在角度0°到60°时，单片机控制模块2管脚TO00输出占空比为100％的PWM波驱动电机转动，即输出高电平；

当便盖在角度60°到90°时，单片机根据图中角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO00输出占空比为X的PWM波驱动电机转动；

当便盖角度大于90°，单片机控制模块2管脚TO00输出占空比为0％的PWM波驱动电机转动，即输出低电平，便盖依靠转动惯性到达120°位置，从而完成整个便盖打开过程，整个过程，单片机控制模块2管脚TO01输出低电平；

2)关闭过程：当人体离开时，24毫米波感应模块1检测到无人，给单片机控制模块2发送低电平信号，单片机控制电机反转闭合便盖，并根据位置反馈传感器反馈角度，单片机经过内部算法处理，在管脚TO00输出相匹配占空比的PWM波驱动电机转动：

当便盖在角度120°到90°时，单片机控制模块2根据角度和占空比关系，计算出占空比X，管脚TO01输出占空比为X的PWM波驱动电机转动，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波驱动电机转动；

当便盖角度小于90°时，单片机控制模块2管脚TO01输出低电平，管脚TO00输出占空比为50％的PWM波驱动电机转动，直到便盖达到0°位置，管脚TO00和管脚TO01都输出低电平，从而完成整个闭合过程。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。