姚婧

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質(zhì)污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和操作控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進(jìn)行了凈水器的硬件設(shè)計(jì)。通過89C51單片機(jī)來完成系統(tǒng)各部分驅(qū)動(dòng)的控制。硬件主要有沖洗動(dòng)作的電磁閥的驅(qū)動(dòng)、顯示和外部功能按鍵掃描的驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘功能部分。

關(guān)鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機(jī)。

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）29-0001-02

1 總體設(shè)計(jì)方案

以單片機(jī)89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時(shí)鐘芯片DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對時(shí)間的控制功能，包括秒、分、時(shí)、日、周、月以及年的設(shè)置；顯示部分由CH451顯示驅(qū)動(dòng)芯片來完成，由它來驅(qū)動(dòng)包括LED JM-S03491A四位顯示數(shù)碼管、6個(gè)LED運(yùn)行指示燈和鍵盤在內(nèi)的顯示部件；電磁閥驅(qū)動(dòng)芯片LG9110負(fù)責(zé)完成對電磁閥的控制驅(qū)動(dòng)；4個(gè)功能指示燈利用4572芯片結(jié)合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實(shí)現(xiàn)；外接MAX813來實(shí)現(xiàn)看門狗的功能。硬件連接結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

2.1.1 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片LG9110

LG9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過800 mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá)1.5 A；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路

電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅(qū)動(dòng)電路

2.2.1 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個(gè)多功能的外圍芯片，包含三個(gè)功能：數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描控制、μP監(jiān)控，三個(gè)功能之間的相互獨(dú)立。

2.2.2 點(diǎn)亮指示燈

運(yùn)行指示燈功能見表1。

六個(gè)運(yùn)行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個(gè)發(fā)光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數(shù)碼管的其中六個(gè)引腳都連接到CH451的段驅(qū)動(dòng)和字驅(qū)動(dòng)引腳上，按CH451顯示驅(qū)動(dòng)命令進(jìn)行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點(diǎn)亮某一個(gè)指示燈則，按照引腳的連接給出命令即可，如圖3所示。

2.2.3 功能指示電路

功能指示燈ML1、ML2直接與單片機(jī)引腳連接，運(yùn)行和過濾時(shí)ML1點(diǎn)亮，反沖時(shí)ML2和ML4點(diǎn)亮，正沖時(shí)ML1和ML3點(diǎn)亮，直通時(shí)ML2點(diǎn)亮。

由于若ML3和ML4這兩個(gè)指示燈同時(shí)點(diǎn)亮耗電會(huì)增加，同時(shí)也降低了可靠性。所以電路設(shè)計(jì)時(shí)要保證這兩個(gè)指示燈不會(huì)被同時(shí)點(diǎn)亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點(diǎn)亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點(diǎn)為高電平，我們把它分別定義M和N，并用A和B分別代替P3.4和P3.5引腳。

2.2.4 時(shí)鐘電路

DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月份，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24 h或帶AM（上午）/PM（下午）的12 h格式。時(shí)鐘芯片連接電路圖如圖5所示。

3 結(jié) 語

在設(shè)計(jì)過程中，具體的包括可以進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置，可以設(shè)定正沖反沖的時(shí)刻和沖洗的時(shí)間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運(yùn)行狀態(tài)下也可以人為的進(jìn)行正沖、反沖以及旁通等操作；所進(jìn)行的任何操作都會(huì)有相應(yīng)的指示燈來顯示此時(shí)的工作狀態(tài)。

本次的設(shè)計(jì)相比于目前市面上的智能多功能凈水器，顯著的優(yōu)勢在于低功耗、操作靈活方便（只用到四個(gè)功能鍵就完成所有功能的操作）、穩(wěn)定性良好、智能化和自動(dòng)化程度較高等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方彥軍.智能儀器技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 孫進(jìn)生.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質(zhì)污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和操作控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進(jìn)行了凈水器的硬件設(shè)計(jì)。通過89C51單片機(jī)來完成系統(tǒng)各部分驅(qū)動(dòng)的控制。硬件主要有沖洗動(dòng)作的電磁閥的驅(qū)動(dòng)、顯示和外部功能按鍵掃描的驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘功能部分。

關(guān)鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機(jī)。

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）29-0001-02

1 總體設(shè)計(jì)方案

以單片機(jī)89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時(shí)鐘芯片DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對時(shí)間的控制功能，包括秒、分、時(shí)、日、周、月以及年的設(shè)置；顯示部分由CH451顯示驅(qū)動(dòng)芯片來完成，由它來驅(qū)動(dòng)包括LED JM-S03491A四位顯示數(shù)碼管、6個(gè)LED運(yùn)行指示燈和鍵盤在內(nèi)的顯示部件；電磁閥驅(qū)動(dòng)芯片LG9110負(fù)責(zé)完成對電磁閥的控制驅(qū)動(dòng)；4個(gè)功能指示燈利用4572芯片結(jié)合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實(shí)現(xiàn)；外接MAX813來實(shí)現(xiàn)看門狗的功能。硬件連接結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

2.1.1 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片LG9110

LG9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過800 mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá)1.5 A；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路

電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅(qū)動(dòng)電路

2.2.1 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個(gè)多功能的外圍芯片，包含三個(gè)功能：數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描控制、μP監(jiān)控，三個(gè)功能之間的相互獨(dú)立。

2.2.2 點(diǎn)亮指示燈

運(yùn)行指示燈功能見表1。

六個(gè)運(yùn)行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個(gè)發(fā)光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數(shù)碼管的其中六個(gè)引腳都連接到CH451的段驅(qū)動(dòng)和字驅(qū)動(dòng)引腳上，按CH451顯示驅(qū)動(dòng)命令進(jìn)行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點(diǎn)亮某一個(gè)指示燈則，按照引腳的連接給出命令即可，如圖3所示。

2.2.3 功能指示電路

功能指示燈ML1、ML2直接與單片機(jī)引腳連接，運(yùn)行和過濾時(shí)ML1點(diǎn)亮，反沖時(shí)ML2和ML4點(diǎn)亮，正沖時(shí)ML1和ML3點(diǎn)亮，直通時(shí)ML2點(diǎn)亮。

由于若ML3和ML4這兩個(gè)指示燈同時(shí)點(diǎn)亮耗電會(huì)增加，同時(shí)也降低了可靠性。所以電路設(shè)計(jì)時(shí)要保證這兩個(gè)指示燈不會(huì)被同時(shí)點(diǎn)亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點(diǎn)亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點(diǎn)為高電平，我們把它分別定義M和N，并用A和B分別代替P3.4和P3.5引腳。

2.2.4 時(shí)鐘電路

DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月份，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24 h或帶AM（上午）/PM（下午）的12 h格式。時(shí)鐘芯片連接電路圖如圖5所示。

3 結(jié) 語

在設(shè)計(jì)過程中，具體的包括可以進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置，可以設(shè)定正沖反沖的時(shí)刻和沖洗的時(shí)間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運(yùn)行狀態(tài)下也可以人為的進(jìn)行正沖、反沖以及旁通等操作；所進(jìn)行的任何操作都會(huì)有相應(yīng)的指示燈來顯示此時(shí)的工作狀態(tài)。

本次的設(shè)計(jì)相比于目前市面上的智能多功能凈水器，顯著的優(yōu)勢在于低功耗、操作靈活方便（只用到四個(gè)功能鍵就完成所有功能的操作）、穩(wěn)定性良好、智能化和自動(dòng)化程度較高等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方彥軍.智能儀器技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 孫進(jìn)生.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質(zhì)污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和操作控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進(jìn)行了凈水器的硬件設(shè)計(jì)。通過89C51單片機(jī)來完成系統(tǒng)各部分驅(qū)動(dòng)的控制。硬件主要有沖洗動(dòng)作的電磁閥的驅(qū)動(dòng)、顯示和外部功能按鍵掃描的驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘功能部分。

關(guān)鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機(jī)。

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）29-0001-02

1 總體設(shè)計(jì)方案

以單片機(jī)89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時(shí)鐘芯片DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對時(shí)間的控制功能，包括秒、分、時(shí)、日、周、月以及年的設(shè)置；顯示部分由CH451顯示驅(qū)動(dòng)芯片來完成，由它來驅(qū)動(dòng)包括LED JM-S03491A四位顯示數(shù)碼管、6個(gè)LED運(yùn)行指示燈和鍵盤在內(nèi)的顯示部件；電磁閥驅(qū)動(dòng)芯片LG9110負(fù)責(zé)完成對電磁閥的控制驅(qū)動(dòng)；4個(gè)功能指示燈利用4572芯片結(jié)合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實(shí)現(xiàn)；外接MAX813來實(shí)現(xiàn)看門狗的功能。硬件連接結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

2.1.1 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片LG9110

LG9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高。兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過800 mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá)1.5 A；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路

電磁閥驅(qū)動(dòng)部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅(qū)動(dòng)電路

2.2.1 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個(gè)多功能的外圍芯片，包含三個(gè)功能：數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)、鍵盤掃描控制、μP監(jiān)控，三個(gè)功能之間的相互獨(dú)立。

2.2.2 點(diǎn)亮指示燈

運(yùn)行指示燈功能見表1。

六個(gè)運(yùn)行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個(gè)發(fā)光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數(shù)碼管的其中六個(gè)引腳都連接到CH451的段驅(qū)動(dòng)和字驅(qū)動(dòng)引腳上，按CH451顯示驅(qū)動(dòng)命令進(jìn)行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點(diǎn)亮某一個(gè)指示燈則，按照引腳的連接給出命令即可，如圖3所示。

2.2.3 功能指示電路

功能指示燈ML1、ML2直接與單片機(jī)引腳連接，運(yùn)行和過濾時(shí)ML1點(diǎn)亮，反沖時(shí)ML2和ML4點(diǎn)亮，正沖時(shí)ML1和ML3點(diǎn)亮，直通時(shí)ML2點(diǎn)亮。

由于若ML3和ML4這兩個(gè)指示燈同時(shí)點(diǎn)亮耗電會(huì)增加，同時(shí)也降低了可靠性。所以電路設(shè)計(jì)時(shí)要保證這兩個(gè)指示燈不會(huì)被同時(shí)點(diǎn)亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點(diǎn)亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點(diǎn)為高電平，我們把它分別定義M和N，并用A和B分別代替P3.4和P3.5引腳。

2.2.4 時(shí)鐘電路

DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對于小于31天的月份，月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括了閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用24 h或帶AM（上午）/PM（下午）的12 h格式。時(shí)鐘芯片連接電路圖如圖5所示。

3 結(jié) 語

在設(shè)計(jì)過程中，具體的包括可以進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置，可以設(shè)定正沖反沖的時(shí)刻和沖洗的時(shí)間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運(yùn)行狀態(tài)下也可以人為的進(jìn)行正沖、反沖以及旁通等操作；所進(jìn)行的任何操作都會(huì)有相應(yīng)的指示燈來顯示此時(shí)的工作狀態(tài)。

本次的設(shè)計(jì)相比于目前市面上的智能多功能凈水器，顯著的優(yōu)勢在于低功耗、操作靈活方便（只用到四個(gè)功能鍵就完成所有功能的操作）、穩(wěn)定性良好、智能化和自動(dòng)化程度較高等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方彥軍.智能儀器技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 孫進(jìn)生.電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.