一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，包括水源，水塔，抽水泵，抽水管，還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括控制模塊、供電模塊和水位檢測模塊，水位檢測模塊包括雙絞線檢測模塊、超聲波檢測模塊；控制模塊根據(jù)水位檢測模塊檢測到的水位信號(hào)控制抽水泵的工作狀態(tài)，供電模塊用于給整個(gè)控制系統(tǒng)提供用電；所述控制系統(tǒng)還包括顯示模塊、告警模塊和復(fù)位模塊；顯示模塊顯示水塔的水位和抽水泵工作的時(shí)間，告警模塊用于提醒用戶，復(fù)位模塊在控制系統(tǒng)上電或發(fā)生異常時(shí)初始化整個(gè)控制系統(tǒng)。本發(fā)明能夠根據(jù)水塔中的水位自動(dòng)控制抽水泵抽水或者停止抽水，并且可以實(shí)時(shí)地顯示水塔中的水位信息，給日常生活帶來了方便。
【專利說明】
一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在中國很大一部分農(nóng)村中，自來水并沒有通，還處在一家一口井的階段中。一家一口井，現(xiàn)階段還有很多家庭都是安裝著打水的裝備，人工一桶一桶將水打上來的情況。
[0003]隨著農(nóng)村生活的改善，人們?cè)絹碓揭揽侩娖?，為了方便，很多家庭都樓頂一個(gè)水塔，舊日的小水井里面安上一個(gè)抽水栗，家里都布上了一些水管方便使用，一個(gè)簡單的供水系統(tǒng)就算是完成的了。為了方便，抽水系統(tǒng)的總開關(guān)一般都安裝在一樓，借助一口小水井，只要一樓的抽水開關(guān)一打開，水直接抽到樓頂?shù)乃锩妫闈M或抽到一定時(shí)間即可。
[0004]據(jù)社會(huì)現(xiàn)況，農(nóng)村很多家庭的樓房都是不算高，大多都3層左右，家里一般都是中老年人在家居住，簡單的抽水系統(tǒng)將會(huì)滿足一般需求，但會(huì)出現(xiàn)下面幾個(gè)問題:
[0005]不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的水位以及何時(shí)水滿；
[0006]有時(shí)水抽得少不夠用，而有時(shí)抽到滿還未發(fā)現(xiàn)；
[0007]小水井的井水有限，抽滿狀態(tài)下還不斷抽水，而井水未能及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致水栗空轉(zhuǎn)，燒壞水栗；
[0008]想要知道水塔里面水的位置，需跑到樓頂看，不方便；
[0009]總的來說，抽水時(shí)必須有人看管，一旦忘記就有燒壞水栗的危險(xiǎn)，造成安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)。
[0011 ]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0012]—種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，包括水源，水塔，抽水栗，抽水管，還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括控制模塊、供電模塊和水位檢測模塊，所述控制模塊根據(jù)水位檢測模塊檢測到的水位信號(hào)控制抽水栗的工作狀態(tài)，所述供電模塊用于給整個(gè)控制系統(tǒng)提供用電；所述控制系統(tǒng)還包括顯示模塊、告警模塊和復(fù)位模塊;顯示模塊顯示水塔的水位和抽水栗工作的時(shí)間，告警模塊用于提醒用戶，復(fù)位模塊在控制系統(tǒng)上電或發(fā)生異常時(shí)初始化整個(gè)控制系統(tǒng)。
[0013]為了減小整個(gè)控制系統(tǒng)的體積，降低成本，所述控制模塊為STC89C52微控制器。
[0014]為了提高水位檢測的準(zhǔn)確性，降低干擾，所述水位檢測模塊為垂直方向等距離設(shè)于水塔中的探頭，STC89C52微控制器通過探頭檢測水塔中的水位;所述顯示模塊為多個(gè)順序排列的LED燈，每個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)一個(gè)水位信號(hào)。
[0015]為了精確檢測和顯示當(dāng)前的水位，所述水位檢測模塊同時(shí)設(shè)有超聲波水位檢測；顯示模塊為LED數(shù)碼管，STC89C52微控制器通過不同的信號(hào)控制LED數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。
[0016]為了減小控制系統(tǒng)的體積，所述告警模塊由電磁式無源蜂鳴器構(gòu)成，STC89C52微控制器控制電磁式無源蜂鳴器的工作狀態(tài)。
[0017]為了整個(gè)控制系統(tǒng)健康運(yùn)行，所述復(fù)位模塊中設(shè)有復(fù)位鍵，所述控制系統(tǒng)在加電時(shí)自動(dòng)復(fù)位或者通過按復(fù)位鍵手動(dòng)復(fù)位。
[0018]為了整個(gè)控制系統(tǒng)的工作電壓滿足要求，所述供電模塊中設(shè)有電磁式繼電器。
[0019]為了降低系統(tǒng)制造成本，提高水位檢測時(shí)的抗干擾性，所述探頭使用通用的網(wǎng)線(雙絞線)制成。
[0020]為了減小產(chǎn)品體積，保護(hù)產(chǎn)品，所述控制系統(tǒng)的集成板采用貼片式的元器件并且所述元器件焊接在集成板的背面。
[0021]—種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，包括STC89C52微控制器及其外圍電路，所述外圍電路包括顯示電路、按鍵電路、電源控制電路、時(shí)鐘電路和報(bào)警電路，所述外圍電路分別與STC89C52微控制器連接并且由STC89C52微控制器驅(qū)動(dòng)和控制。
[0022]其中，顯示電路包括LED數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4，所述第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極依次分別連接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引腳，所述第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的集電極分別連接電源，所述第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的發(fā)射極依次分別連接LED數(shù)碼管的W1、W2、W3和W4引腳;所述STC89C52微控制器的POO至P07引腳依次分別與LED數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、DP引腳相連;所述顯示電路還包括水位顯示電路，所述水位顯示電路包括5個(gè)LED燈，每個(gè)LED燈的一端串接一個(gè)電阻后與電源連接，另一端與STC89C52微控制器連接。
[0023]其中，按鍵電路包括獨(dú)立式鍵盤，所述獨(dú)立式鍵盤的按鍵一端接地，另一端與所述STC89C52微控制器的引腳連接;其中，復(fù)位信號(hào)電路包括復(fù)位按鍵和第一電容Cl，所述復(fù)位按鍵的一端連接電源、另一端連接STC89C52微控制器的RST引腳，所述第一電容Cl的正極接電源、負(fù)極與STC89C52微控制器的RST引腳相連，所述STC89C52微控制器的RST引腳通過第一電阻Rl接地。
[0024]其中，時(shí)鐘電路包括石英晶體、所述石英晶體的一端通過第二電容C2接地、另一端通過第三電容C3接地，所述石英晶體的兩端還分別連接STC89C52微控制器的XTALl引腳和XTAL2引腳;所述報(bào)警電路包括蜂鳴器和第五三極管Q5，所述蜂鳴器的一端接地、另一端接第五三極管Q5的集電極，所述第五三極管Q5的發(fā)射極接電源，所述第五三極管Q5的基極通過第二電阻R2連接STC89C52微控制器的P22引腳、還通過第三電阻R3連接電源。
[0025]其中，電源控制電路包括供電電路和繼電器電路，所述供電電路包括電源、開關(guān)和7805芯片，所述7805芯片的2腳接地、3腳分別通過第四電容C4的正極接地和通過第五電容C5接地，所述7805芯片的3腳還通過地四電阻R4和LED燈接地，所述7805芯片的I腳接開關(guān)；所述繼電器電路分別連接STC89C52微控制器的P23引腳和市交流電源開關(guān)，所述繼電器電路通過小電流控制市交流電源開關(guān)。
[0026]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1、本發(fā)明能夠根據(jù)水塔中的水位自動(dòng)控制抽水栗抽水或者停止抽水，并且可以實(shí)時(shí)的顯示水塔中的水位信息，給日常生活帶來了方便。
[0028]2、本發(fā)明的控制器控制原理簡單，實(shí)現(xiàn)成本不高，最終產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較低，可以大面積的應(yīng)用于農(nóng)村的市場。
[0029]3、本發(fā)明的控制器STC89C52運(yùn)算功能強(qiáng)，對(duì)軟件編程靈活、自由度大，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。另外其體積小、技術(shù)成熟、成本低，降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性。
[0030]4、本發(fā)明采用常見的雙絞線網(wǎng)線制作檢測水位的探頭，抗干擾性強(qiáng)、機(jī)械式水位檢測出錯(cuò)率低，成本不高。
[0031]5、本發(fā)明能夠利用超聲波非觸式水位檢測方式檢測水位，并將實(shí)時(shí)的水位信息通過顯示模塊展示給用戶，方便了使用。
[0032]6、本發(fā)明使用51單片機(jī)焊接外部電子元器件完成，采用貼片式電阻、貼片式三極管、貼片式電容基本元器件，極大地縮小了體積，其貼片式的元器件焊接在電路板背面，大大減少被抄襲的可能性，為保護(hù)版權(quán)做出了最大的努力;數(shù)碼管采用4位且?guī)r(shí)鐘功能，滿足整個(gè)系統(tǒng)的顯示距離、時(shí)間功能，單片機(jī)焊在電路板中，外部提供燒寫接口，極大精簡了空間。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)不意圖；
[0034]圖2為STC89C52微控制器的引腳示意圖；
[0035]圖3為水位顯示電路連接示意圖；
[0036]圖4為LED數(shù)碼管引腳示意圖；
[0037]圖5為LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，包括水源，水塔，抽水栗，抽水管，還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括控制模塊、供電模塊和水位檢測模塊，控制模塊根據(jù)水位檢測模塊檢測到的水位信號(hào)控制抽水栗的工作狀態(tài)，供電模塊用于給整個(gè)控制系統(tǒng)提供用電；控制系統(tǒng)還包括顯示模塊、告警模塊和復(fù)位模塊;顯示模塊顯示水塔的水位和抽水栗工作的時(shí)間，告警模塊用于提醒用戶，復(fù)位模塊在控制系統(tǒng)上電或發(fā)生異常時(shí)初始化整個(gè)控制系統(tǒng)。
[0040]本發(fā)明一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，包括STC89C52微控制器及其外圍電路，外圍電路包括顯示電路、按鍵電路、電源控制電路、時(shí)鐘電路和報(bào)警電路，外圍電路分別與STC89C52微控制器連接并且由STC89C52微控制器驅(qū)動(dòng)和控制。
[0041 ] 如圖2，圖3，圖4，圖5所示，顯示電路包括LED數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路包括第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4，其中第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極依次分別連接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引腳，第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的集電極分別連接電源，第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的發(fā)射極依次分別連接LED數(shù)碼管的Wl、W2、W3和W4引腳;STC89C52微控制器的POO至P07引腳依次分別與LED數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、DP引腳相連；顯示電路還包括水位顯示電路，水位顯示電路包括5個(gè)LED燈，每個(gè)LED燈的一端串接一個(gè)電阻后與電源連接，另一端與STC89C52微控制器連接。
[0042]本發(fā)明的按鍵電路包括獨(dú)立式鍵盤，獨(dú)立式鍵盤的按鍵一端接地，另一端與STC89C52微控制器的引腳連接;其中，復(fù)位信號(hào)電路包括復(fù)位按鍵和第一電容Cl，復(fù)位按鍵的一端連接電源、另一端連接STC89C52微控制器的RST引腳，第一電容CI的正極接電源、負(fù)極與STC89C52微控制器的RST引腳相連，STC89C52微控制器的RST引腳通過第一電阻Rl接地。
[0043]本發(fā)明的時(shí)鐘電路包括石英晶體，石英晶體的一端通過第二電容C2接地、另一端通過第三電容C3接地，石英晶體的兩端還分別連接STC89C52微控制器的XTALl引腳和XTAL2引腳;報(bào)警電路包括蜂鳴器和第五三極管Q5，蜂鳴器的一端接地、另一端接第五三極管Q5的集電極，第五三極管Q5的發(fā)射極接電源、第五三極管Q5的基極通過第二電阻R2連接STC89C52微控制器的P22引腳、還通過第三電阻R3連接電源。
[0044]本發(fā)明的電源控制電路包括供電電路和繼電器電路，供電電路包括電源、開關(guān)和7805芯片，其中，7805芯片的2腳接地、3腳分別通過第四電容C4的正極接地和通過第五電容C5接地，7805芯片的3腳還通過地四電阻R4和LED燈接地，7805芯片的I腳接開關(guān);繼電器電路分別連接STC89C52微控制器的P23引腳和市交流電源開關(guān)，繼電器電路通過小電流控制市交流電源開關(guān)。
[0045]本發(fā)明硬件方面，以80C51單片機(jī)為控制核心，以日常用的雙絞線網(wǎng)線為檢測介質(zhì)，根據(jù)水塔高度，將雙絞線網(wǎng)線(一般都含有8條且外面包著絕緣介質(zhì)的導(dǎo)線)階梯式裁剪(最多可有8個(gè)階梯)，例如水塔高度高達(dá)I米，如果只用其中6條導(dǎo)線作為階梯水位檢測，每條按照20cm階梯裁剪。如:第一條為I米，第二條就I米2，第三條I米4，后面的按規(guī)律遞增。將導(dǎo)線頭部稍微去掉一些絕緣外層，伸入水塔(伸入水塔里面的稱為探頭)，另外一端加上稍高一些的電壓連接單片機(jī)管腳，檢測電平高低由單片機(jī)的檢測其管腳電平高低實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而用發(fā)光二極管組顯示水位，將檢測到的水位狀態(tài)顯示出來。例如自動(dòng)抽水功能:水位到達(dá)最低警戒水位，連接探頭一端的管腳電平全部為低，抽水系統(tǒng)檢測到，發(fā)出抽水信號(hào)，控制抽水開關(guān)為開啟狀態(tài)，水栗開始工作。當(dāng)水滿，檢測探頭的管腳電平全部為高，抽水系統(tǒng)檢測至IJ，發(fā)出停止抽水信號(hào)，斷開抽水開關(guān)，水栗停止工作，抽水工作結(jié)束。
[0046]另外，引入超聲波測距模塊，讓水位顯示更加數(shù)字化，細(xì)化了顯示模塊。使用模塊前，設(shè)定水面與超聲波探頭的距離，進(jìn)行控制，如設(shè)定距離I米時(shí)，啟動(dòng)抽水，距離3厘米時(shí)，停止抽水，能最直觀地知道水位狀態(tài)。
[0047]軟件方面:51單片機(jī)內(nèi)寫好水位檢測程序、狀態(tài)顯示程序、設(shè)置抽水程序(超聲波測距模塊)、檢測強(qiáng)制斷開抽水狀態(tài)程序，實(shí)現(xiàn)整套抽水系統(tǒng)。
[0048]本發(fā)明可以基于80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，簡單的處理能力，在實(shí)時(shí)性不高的抽水系統(tǒng)中，足以滿足其功能。其開發(fā)程序語言是基于C語言。簡單易寫的語言，奠定了系統(tǒng)開發(fā)高效的基礎(chǔ)。而低廉的元器件價(jià)格，將會(huì)為系統(tǒng)開發(fā)節(jié)省大量的成本。
[0049]作為本發(fā)明的控制器首選，STC89C52是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CHJ和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM,MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu))，全雙工串行口。另外STC89X52可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52運(yùn)算功能強(qiáng)，對(duì)軟件編程靈活、自由度大，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。另外由于其體積小、技術(shù)成熟、成本低等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。
[0050]顯示模塊主要顯示抽水時(shí)間、超聲波測距的距離。本發(fā)明采用LED數(shù)碼管，數(shù)碼管(LED Segment Displays)是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以顯示特定的數(shù)字或字母。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高溫、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)其也有精度高、稱量快、精確可靠和操作簡單的特點(diǎn)。
[0051 ]復(fù)位鍵采用獨(dú)立式鍵盤，獨(dú)立式鍵盤的按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵接一根I/O口線，一根I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O 口線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測I/O 口線的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤上哪個(gè)鍵被按下。鍵盤中各按鍵的工作互不干擾，因此可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)鍵盤中的按鍵進(jìn)行靈活的編碼。
[0052]本發(fā)明使用51單片機(jī)焊接外部電子元器件完成，采用貼片式電阻、貼片式三極管、貼片式電容基本元器件，極大地縮小了體積，其貼片式的元器件(焊接在電路板背面)的使用大大減少被抄襲的可能性，為保護(hù)版權(quán)做出了最大的努力。數(shù)碼管采僅用4位且?guī)r(shí)鐘功能，滿足當(dāng)前系統(tǒng)的顯示距離、時(shí)間功能，單片機(jī)焊在電路板中，外部提供燒寫接口，極大精簡了空間。
[0053]STC89C52是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，功耗約為120mW，在電路設(shè)計(jì)中使用4個(gè)共陽極數(shù)碼管，5個(gè)水位顯示二極管和I個(gè)電源指示燈。每個(gè)LED燈的電流約為1mA，超聲波模塊供電電流約為30mA，總共的消耗約為600mW(8*4+5+l個(gè)數(shù)碼管，每個(gè)二極管1.7V，電流約為10mA)?；诠β实男枨螅?805輸出電壓/電流的符合電路設(shè)計(jì)的需求，因此，本發(fā)明中采用7805作為電壓轉(zhuǎn)換供電。
[0054]STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在I.2?12MHz之間選擇，電容值在5?30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。
[0055]外部方式的時(shí)鐘電路，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘Pl和P2，供單片機(jī)使用。
[0056]復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。
[0057]復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。
[0058]上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。這樣，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過lms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。
[0059]按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。而本發(fā)明使用的是按鍵電平復(fù)位方式。
[0060]在本發(fā)明中，報(bào)警模塊需求就是提醒用戶的功能，考慮到本身的體積精簡及功能實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明采用電磁式無源蜂鳴器。它由振蕩器，電磁線圈，磁場，振動(dòng)膜片，外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的共同作用下，周期性的振動(dòng)發(fā)聲。
[0061]LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。
[0062](I)靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)
[0063]靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二一十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X8 = 40根I/O口來驅(qū)動(dòng)。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。
[0064](2)動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)
[0065]數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃〃a，b，c，d，e，f，g，dp 〃的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。
[0066]透過分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為I?2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。
[0067]在本發(fā)明中，考慮到成本要低、性能好且能滿足最大需求，綜合考慮，采用4位具有時(shí)鐘功能的共陽數(shù)碼管作為顯示模塊元器件。數(shù)碼管規(guī)格如下:
[0068]數(shù)碼管使用條件:
[0069]A、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻；
[0070]B、使用電壓:段，根據(jù)發(fā)光顏色決定;小數(shù)點(diǎn)，根據(jù)發(fā)光顏色決定；
[0071]C、使用電流:靜態(tài)，總電流80mA (每段I OmA);動(dòng)態(tài)，平均電流4_5mA峰值電流I OOmA。
[0072]本發(fā)明中水位檢測模塊，需要多個(gè)定點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，且抗干擾能力較好，綜合考慮到成本與材料來源，采用通用型雙絞線網(wǎng)線作為發(fā)明的定點(diǎn)水位檢測模塊的傳輸材料。
[0073]雙絞線(Twisted Pair Cable)是由兩根相互絕緣的銅導(dǎo)線按照一定的規(guī)格互相纏繞在一起而成的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。雙絞線主要是用來傳輸模擬信號(hào)的，但同樣適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。
[0074]雙絞線的原理是:如果外界電磁信號(hào)在兩條導(dǎo)線上產(chǎn)生的干擾大小相等而相位相反，那么這個(gè)干擾信號(hào)就會(huì)相互抵消。
[0075]本發(fā)明需要自動(dòng)控制家用電壓220V甚至更高的電路電源開關(guān)，因抽水機(jī)屬于大功率電器，市面上的小功率抽水機(jī)功率在200W以上，電流接近1A，而本系統(tǒng)相對(duì)來說屬于低壓低電流的電路，無法直接進(jìn)行大電流的直接控制。
[0076]繼電器通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，用較小的電流去控制較大電流的“自動(dòng)開關(guān)”。當(dāng)電流、電壓達(dá)到繼電器規(guī)定值時(shí)，就可以控制的大電流電路的導(dǎo)通或斷開，其屬于一種小電器，廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)系統(tǒng)中，有工作穩(wěn)定、使用壽命長，體積小、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。
[0077]基于小電流去控制較大電流的需求，本發(fā)明使用了電磁式繼電器。
[0078]本發(fā)明采用LED燈作為水位顯示，本發(fā)明中為了更直觀看到水位狀態(tài)，采用順序排列的5個(gè)LED燈元器件作為顯示。每個(gè)LED燈是獨(dú)立的，每個(gè)LED燈消耗電流約為1mA，由單片機(jī)I/0口單獨(dú)控制，因此，在模塊中，每個(gè)LED燈需要串一個(gè)1K2的電阻。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，包括水源，水塔，抽水栗，抽水管，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括控制模塊、供電模塊和水位檢測模塊，所述控制模塊根據(jù)水位檢測模塊檢測到的水位信號(hào)控制抽水栗的工作狀態(tài)，所述供電模塊用于給整個(gè)控制系統(tǒng)提供用電。2.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括顯示模塊、告警模塊和復(fù)位模塊;顯示模塊顯示水塔的水位和抽水栗工作的時(shí)間，告警模塊用于提醒用戶，復(fù)位模塊在控制系統(tǒng)上電或發(fā)生異常時(shí)初始化整個(gè)控制系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊為STC89C52微控制器，所述水位檢測模塊為垂直方向等距離設(shè)于水塔中的探頭，所述STC89C52微控制器通過探頭檢測水塔中的水位;所述顯示模塊為多個(gè)順序排列的LED燈，每個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)一個(gè)水位信號(hào)。4.如權(quán)利要求3所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，其特征在于，所述水位檢測模塊為超聲波水位檢測;所述顯示模塊為LED數(shù)碼管，所述STC89C52微控制器通過不同的信號(hào)控制LED數(shù)碼管的顯示狀態(tài);所述告警模塊由電磁式無源蜂鳴器構(gòu)成，所述STC89C52微控制器控制電磁式無源蜂鳴器的工作狀態(tài)。5.如權(quán)利要求4所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)位模塊中設(shè)有復(fù)位鍵，所述控制系統(tǒng)在加電時(shí)自動(dòng)復(fù)位或者通過按復(fù)位鍵手動(dòng)復(fù)位;所述供電模塊中設(shè)有電磁式繼電器;所述探頭由通用的雙絞線網(wǎng)線制成，所述控制系統(tǒng)的集成板采用貼片式的元器件并且所述元器件焊接在集成板的背面。6.如權(quán)利要求5所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，其特征在于，所述電路包括STC89C52微控制器及其外圍電路，所述外圍電路包括顯示電路、按鍵電路、電源控制電路、時(shí)鐘電路和報(bào)警電路，所述外圍電路分別與STC89C52微控制器連接并且由STC89C52微控制器驅(qū)動(dòng)和控制。7.如權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，其特征在于，所述顯示電路包括LED數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4，所述第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的基極依次分別連接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引腳，所述第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的集電極分別連接電源，所述第一三極管Ql、第二三極管Q2、第三三極管Q3和第四三極管Q4的發(fā)射極依次分別連接LED數(shù)碼管的W1、W2、W3和W4引腳;所述STC89C52微控制器的POO至P07引腳依次分別與LED數(shù)碼管的A、B、C、D、E、F、DP引腳相連;所述顯示電路還包括水位顯示電路，所述水位顯示電路包括5個(gè)LED燈，每個(gè)LED燈的一端串接一個(gè)電阻后與電源連接，另一端與STC89C52微控制器連接。8.如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，其特征在于，所述按鍵電路包括獨(dú)立式鍵盤，所述獨(dú)立式鍵盤的按鍵一端接地，另一端與所述STC89C52微控制器的引腳連接;其中，復(fù)位信號(hào)電路包括復(fù)位按鍵和第一電容Cl，所述復(fù)位按鍵的一端連接電源、另一端連接STC89C52微控制器的RST引腳，所述第一電容Cl的正極接電源、負(fù)極與STC89C52微控制器的RST引腳相連，所述STC89C52微控制器的RST引腳通過第一電阻Rl接地。9.如權(quán)利要求8所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，其特征在于，所述時(shí)鐘電路包括石英晶體、所述石英晶體的一端通過第二電容C2接地、另一端通過第三電容C3接地，所述石英晶體的兩端還分別連接STC89C52微控制器的XTALl引腳和XTAL2引腳;所述報(bào)警電路包括蜂鳴器和第五三極管Q5，所述蜂鳴器的一端接地、另一端接第五三極管Q5的集電極，所述第五三極管Q5的發(fā)射極接電源，所述第五三極管Q5的基極通過第二電阻R2連接STC89C52微控制器的P22引腳、還通過第三電阻R3連接電源。10.如權(quán)利要求9所述的一種農(nóng)村家用自動(dòng)抽水系統(tǒng)的電路，其特征在于，所述電源控制電路包括供電電路和繼電器電路，所述供電電路包括電源、開關(guān)和7805芯片，所述7805芯片的2腳接地、3腳分別通過第四電容C4的正極接地和通過第五電容C5接地，所述7805芯片的3腳還通過地四電阻R4和LED燈接地，所述7805芯片的I腳接開關(guān);所述繼電器電路分別連接STC89C52微控制器的P23引腳和市交流電源開關(guān)，所述繼電器電路通過小電流控制市交流電源開關(guān)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK106054751SQ201610656374
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月11日 公開號(hào)201610656374.8, CN 106054751 A, CN 106054751A, CN 201610656374, CN-A-106054751, CN106054751 A, CN106054751A, CN201610656374, CN201610656374.8
【發(fā)明人】韓潔瓊, 黃康強(qiáng)
【申請(qǐng)人】仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院