摘 要

城市的迅速发展，势必会使用水量急剧增加，而我们地球上的淡水资源也将越来越少，节约用水成了一个人人都关心的问题。我们除了在日常生活中不经意地浪费水资源（比如洗很少的东西用很多得水；洗手用肥皂的时候怕麻烦而不想把水龙头关掉）之外，还经常会出现一些意想不到的情况，比如说人离开的时候水龙头忘记关上；家中的水管因风化、破裂导致漏水，以上种种情况都会导致不必要的水资源浪费和私有财产的损失，甚至可能对楼下的住户造成严重的影响。本次设计主要就是解决类似的不可控的水资源浪费问题。

本次设计的家用防漏水阀控制系统，安装在家庭用水的总管上。合泰HT67F489单片机上电启动自检，叶轮流量计检测流量，通过微控制器累积计算，当连续用水量或者连续用水时间超过了预先设定的最大连续用水量或最长连续用水时间，系统判定该用户的用水情况出现异常。系统将立即启动蜂鸣器进行报警，与此同时通过433MHz无线通信模块向用户的手机发送信息作为警报。如果用户没有通过遥控器或者手机APP对控制系统进行相应的处理，系统将会通过控制L9110S电机驱动芯片启动电动机把总阀门关上，以免继续造成更大的水资源浪费。控制系统的电量、水量、时间等在一块LCD屏幕上显示。

关键字：水量检测、时间检测、HT67F489单片机、SYN480无线接收芯片、L9110S驱动芯片、LCD屏幕

Design of control system for family watertight valve

With the rapid development of cities, there will be a sharp increase in the amount of water used, and the fresh water resources on our earth will also be less and less.In addition to the casual waste of water in our daily lives (such as washing too little and using too much water;(I don't want to turn off the tap when I wash my hands with soap. (I don't want to turn off the tap when I wash my hands with soap.The conduit in the home is caused as a result of weathering, rupture leak, above a variety of circumstances can bring about needless water resource to waste, may cause an effect to the resident below even.This design is mainly to solve the problem of uncontrollable waste of water resources.The design of the household watertight valve control system, installed in the household water main.Ht HT67F489 single-chip microcomputer is powered on to start the self-test, and the impeller flow meter detects the flow. Through the cumulative calculation of the microcontroller, when the continuous water consumption or the continuous water consumption exceeds the preset maximum continuous water consumption or the maximum continuous water consumption, the system determines that the user's water consumption is abnormal.The system will immediately start the buzzer to give an alarm, and at the same time send a message to the user's mobile phone through the 433MHz wireless communication module as an alarm.If the user does not deal with the control system through the remote control or mobile APP, the system will start the motor by controlling the driver chip of L9110S motor to close the main valve, so as to avoid further waste of water resources.The power, water and time of the control system are displayed on an LCD screen.

Key words: water detection, time detection, HT67F489 MCU, 433MHz wireless communication, L9110S driver chip, LCD screen

目录

1 绪论………………………………………………………………………………………1

1.1 课题研究的背景和意义……………………………………………………………1

1.2 国内外研究概况……………………………………………………………………2

1.2.1 国外的研究状况……………………………………………………………2

1.2.2 国内的研究状况……………………………………………………………2

1.3 课题主要研究内容…………………………………………………………………3

1.4 论文结构安排………………………………………………………………………3

2 防漏水阀控制器的系统设计……………………………………………………………4

2.1 水流量的计算公式和测量方法……………………………………………………4

2.1.1 水流量计算公式……………………………………………………………4

2.1.2 水流量的测量方法…………………………………………………………4

2.2 防漏水阀控制系统所需元器件的选择……………………………………………4

2.3 防漏水阀控制器系统的设计原则…………………………………………………5

2.4 防漏水阀控制系统的设计步骤……………………………………………………5

2.5 本章小结……………………………………………………………………………6

3 防漏水阀的硬件设计……………………………………………………………………7

3.1 单片机控制电路的设计……………………………………………………………7

3.2 电源电路设计………………………………………………………………………8

3.3 通讯模块设计………………………………………………………………………9

3.4 电机接线模块………………………………………………………………………10

3.5 WIFI模块设计………………………………………………………………………11

3.5.1 WiFi电路设计………………………………………………………………11

3.5.2 UART串口通信协议…………………………………………………………12

3.6 LCD屏幕显示的设计…………………………………………………………………14

3.6.1控制面板和控制电路设计………………………………………………………14

3.6.2 电池电量检测…………………………………………………………………16

3.6.3 流量数据的生成与显示………………………………………………………17

3.6.4 连续用水时间监测……………………………………………………………18

4 防漏水阀控制系统的软件设计……………………………………………………………19

4.1主程序设计………………………………………………………………………………19

4.2 MCU初始化设计…………………………………………………………………………20

4.3 数据采集模块软件设计…………………………………………………………………21

4.3.1 电压A/D转换和LCD屏电量显示………………………………………………22

4.3.2 UART串行通信软件流程图设计………………………………………………23

4.3.3 连续用水的流量与时间计算软件流程图………………………………………23

4.4 中断模块软件设计………………………………………………………………………24

4.4.1 UART中断软件流程图…………………………………………………………24

4.4.2 LVD低电压检测中断流程图……………………………………………………25

结论………………………………………………………………………………………………27

致谢………………………………………………………………………………………………30

参考文献…………………………………………………………………………………………30

图1………………………………………………………………………………………………31

图2………………………………………………………………………………………………32

1.绪论

1.1 课题研究的背景和意义

在整个社会不断地发展的过程中，人们的用水量也在稳步地增加，自然而然用到的输水设备也越来越繁杂，供水系统也越来越体系化和复杂化。在如此庞大的供水系统中，不管是公共用水设备还是家庭用水设备，都有可能发生不可控的意外情况，如水管破裂漏水；人为的疏忽，水龙头没关等，这些都会导致水资源的过度使用或是浪费。据国家有关部门的数据统计，我国的供水系统平均的供水损失率达到了%9.0以上，每年因水管的质量问题而引起的用水损失达百亿吨，情况比较严峻。我国的淡水资源储量在全世界排名第六，算是比较靠前，但是因为人口非常庞大，所以人均的水资源保有量在世界上又算是比较匮乏的，全国有400多个城市常年供水不足,其中110个城市严重缺水，水资源短缺问题将是今后影响城市发展的主要问题。国内的很多地区都处于淡水资源严重匮乏的境地，而淡水资源不同于石油、木材或是金属矿产等资源，可以通过进口的方式来减轻国内的需求压力，必须通过自身现有的水资源储备来解决一系列用水问题。为此，国家也花费了大量的人力、物力和财力建设南水北调工程，在一定程度上缓解了某些地区的用水压力，却仍然不能很好地解决问题，尤其是解决全国性的问题。有些学者提出（地球上）现有的水资源将越来越难以满足人口的增加以及工业的发展所带来的越来越庞大的用水需求，未来我们要靠海水的淡化来解决用水紧张的问题。虽然这是一个还没有能够正式提上日程的问题，但已经有很多的学者在研究这一项技术，而这项技术的复杂程度以及真正投入到实际生产生活所需的巨大的成本，都是令人难以想象的。目前中东一些水资源紧缺的国家已经开始在用海水淡化的技术为国人提供日常用水，只是这水比他们的油要昂贵得多，所以这项技术暂时还不能够推广到全世界，也暂时没有必要这样做，现有的淡水保有量还是足以支撑现在人们的生产和生产用水需求的。

在当今世界，节约用水已然成了人们的共同意识，一些水资源奇缺的国家已经把水的利用率提高到了极致，比如以色列的农田灌溉。国内的用水情况目前也不容乐观，大量的不必要的浪费是我们本就不充足的水资源变得更加紧张。我们急需一款能够在紧急情况下自动控制切断供水系统的仪器，以确保宝贵的淡水资源不会遭到过多的浪费。本课题所研究的防漏水控制系统以家用为主，安装在总开关上的叶轮流量计检测流量，通过微控制器累积计算用户的连续用水量以及连续用水时间。一旦测量值超过了预设值，系统将自动发出蜂鸣警报和向用户的手机发送信息，如若用户没有采取相应的措施（如通过遥控器或手动关闭蜂鸣器、通过手机APP关掉总阀等），系统将自动控制驱动电机将总阀关闭，以免造成更大的损失。