十几年前出现过中国旅客去日本旅游排队买智能马桶盖的新闻，当时刚看到新闻的时候还觉得奇怪，一个马桶盖有什么好买的。而现在，大家在体验到了智能马桶盖的舒适和便利后，智能马桶成了越来越多人家卫生间的标配。
智能马桶盖可以在不需要更换马桶主体的前提下更换马桶盖进行安装，普通马桶可以在更换完马桶盖后变成智能马桶，维修、替换起来都很便捷。
对于智能马桶盖的使用，相信大家都比较熟悉。而今天，我来带大家看看智能马桶盖的内部结构与电路。
本期拆解的对象是国内知名智能马桶盖厂家的西屋智能马桶盖WHJ-1900B15。这款智能马桶盖不但价格亲民而且功能齐全，即热恒温、座圈感应、喷头自清洁、儿童座圈、儿童老人清洗等等一应俱全。
开箱
马桶盖使用蓝白色硬质纸盒包装，箱体正面印有马桶盖外形图片，拆开包装，首先看到的是智能马桶盖的主体，产品还附赠了儿童座圈，随机还有一本安装使用说明书和一本产品保修书。
除了主体机身外商家还赠送了进水口过滤器、进水口水管、水管转接头以及一对固定螺丝和垫片。
首先我们来看看智能马桶盖的外观。智能马桶盖通体由亮白色ABS塑料制成，翻开上盖，有明显阻尼感，上盖上贴印使用提示、产品信息以及水效标识。
座圈上贴有感应位置贴标，座圈下方周边贴有4个硅胶垫片，座圈转动轴上也安装有阻尼器，翻起后缓慢下落。
儿童座圈可以直接放置在原有座圈上，装卸起来很方便。
侧方是控制面板，面板上的功能包括电源控制、清洗位置前后调节、清洗强度有3档可调、水温、座温及风温有高中低3档可调，最后方是儿童、清洁、节能快捷按钮。根据印制内容，使用者可以方面得调节对应功能。
翻过机身，可以看到出风口和清洗喷头隐藏在座圈后方，入水口在机体一侧，另一侧则是电源线，电源线插头集成了漏电保护开关。位于机体后方的安装卡口可以根据不同尺寸马桶进行调节。
拆解
主机后盖上使用螺丝固定，使用螺丝刀将4个固定螺丝取下，可以比较轻松的将后盖取下。
打开后盖我们可以看到马桶盖和座圈连接旋转的部分有2个阻尼器。座圈加热器、以及入座感应传感器，通过接线接入控制主板。
使用螺丝刀拆卸下按键及显示面板的4颗固定螺丝，我们可以看到内部还有一个盒体，继续拆卸下内部盒体上的4颗螺丝后可以将面板和下层板分离。
按键面板主板使用透明有机硅胶灌封，使用了1颗宽体SOP的MCU进行按键检测、LED控制。按键面板主板通过1根排线连接到主控板上进行供电和通讯。
水路方面，进水口管道经过一个电子水阀进入水箱，水箱上安装有加热器、温度传感器以及水位器，一路用于喷头冲洗，另一路加热的水经由调流阀进入冲洗喷头，再经由喷嘴马达加压进行冲洗。
暖风风机位于主控板下方，其加热及电机控制接线通过接头接入主板。
智能马桶电路
为了保证防水性能，主控板上使用透明有机硅胶灌封，四周依次排列有供电、传感器、通讯及控制不同颜色的接插口。
控制主板按功能分类可分为电源电路、按键输入及显示、座温控制、暖风控制、水路控制这5部分。
首先我们看看电源电路，电源输入接口位于电路板右下侧，火线后串接1个保险丝，再向后火线与零线之间并联一个压敏电路及安规电容，再经由镇流桥、ACDC电源芯片、变压器、大电容等器件将高压交流电转换成低压直流电。一部分直接给后端做驱动电源、一路再经由1个LDO芯片给主控芯片供电。
按键输入及显示部分，黄色的接口接入的是按键输入、显示电路，主控通过通讯接口与按键输入、显示板交互数据，设置用户按键配置及参数显示。电路板中部还有1个蜂鸣器，用于用户控制响应提示。
座温控制部分，内部深绿色的接口接入的是环境温传感器，蓝色接口接入的是座温传感器。主控通过检测外界环境温度及座温传感器对座温加热器进行回环控制。座圈加热器由光耦隔离、使用了1个功率较小的双向可控硅进行驱动控制。
暖风控制部分，主控通过光耦控制双向可控硅驱动温风加热器，另一路通过三极管驱动暖风风机吹出热风进行烘干。
水路控制部分，红色接口接入的是浮球水位开关，用来检测水箱水位，主控通过控制主阀驱动进行水箱水位控制。蓝色和紫色接口分别是进水温度及出水温传感器，用于对水温做控制和调节，水加热驱动部分由于功率较大使用了光耦控制双向可控硅的方式驱动。主控通过喷嘴电机控制调节喷嘴位置、通过调流阀驱动对水压进行控制，从而实现臀洗的功能。
而整个智能马桶电路中最为重要的元件是位于主控板中间的MCU，控制如此之多的电机、加热器及传感器的检测，不但需要大量的IO脚、ADC输入还需要很强的抗干扰能力。
透过有机硅胶可以看到主控芯片上丝印有100GEA的字样。通过查询丝印可以查询到这是1颗瑞萨电子生产的R5F100GEAFB芯片。
值得注意的一点，通过观察电路板布线我们可以看到整个电路板上MCU IO脚走线十分规整，这要得益于R5F100GEAFB灵活的IO复用功能。
R5F100GEAFB属于瑞萨电子RL78/G13系列16位单片机，在性能和低功耗上都有出色表现。在32MHz运行下算力可以达到43.2DMIPS的高新能。CPU耗电仅有66uA/MHz，待机情况下只有230nA。
RL78/G13 框图
看下R5F100GEAFB具体资源，64K Flash 4K Data Flash,4K RAM,LQFP48封装，可用IO数量44个。
内置的片内高速振荡器最高可达32MHz，通过OSC精度校正寄存器可以将时钟修调到±1%的精度，所以可以直接使用内部时钟进行串口通讯，这也是我们在电路板上没有看到使用外部晶体振荡器的原因。
MCU内置了程序FLASH、SRAM以及数据FLASH，程序运行和数据存储可以同时进行。内置的数据FLASH和EEPROM模拟器相比减少了等待时间，以1字节为单位读写，可以通过库进行操作，不需要外部的EEPROM不但提高了数据的安全性还降低了系统成本。
在安全上，MCU还提供了RAM奇偶校验、ADC自我检测、时钟监控以及存储CRC。这些大大地提高了芯片的安全和稳定性。
内置的安全功能支持家用电器安全标准（IEC/UL 60730），这让MCU用于从家用、消费电器到工业设备各种应用。
MCU内置支持DMA、中断、时钟产生器、PORT、LVD，同时还有硬件乘除法器和MAC，不但为CPU减轻了负担还加快了运算速度。MCU还可以通过单线串口进行调试。
MCU拥有10位10通道ADC、内置参考源和温度传感器。
定时器方面，MCU内置了8通道的16位定时器、12位间隔计时器、1个看门狗定时器以及1个RTC定时器。
MCU还提供了丰富的通讯接口，可根据选择配置出3个I2C主机接口、3个SPI接口以及3个UART接口(其中UART2可配置为Lin通讯接口)，另外还提供1个多主机I2C接口,可以适用各种需要与外设通讯的应用。
芯片还提供了多种低功耗模式，支持RTC和DMA的HALT模式、支持串口和ADC的SNOOZE模式以及SRAM保持的STOP模式，可以根据不同的低功耗场景进行选择。
小结
相信通过本次对西屋智能马桶盖的拆解可以让大家更加了解其内部接口和电路设计，不得不说，从很多方面都可以看到结构工程师和电子工程师的精心设计。在电路方面我觉得主控板上选用的瑞萨电子这款MCU十分的得当，外围简单、安全可靠、功能适用，好的设计可见一斑。
