智能多功能凈水器的硬件設計

姚婧

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統的功能實現和操作控制是整個系統設計的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進行了凈水器的硬件設計。通過89C51單片機來完成系統各部分驅動的控制。硬件主要有沖洗動作的電磁閥的驅動、顯示和外部功能按鍵掃描的驅動、時鐘功能部分。

關鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機。

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

1 總體設計方案

以單片機89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時鐘芯片DS1302的實時時鐘/日歷功能，實現了系統對時間的控制功能，包括秒、分、時、日、周、月以及年的設置；顯示部分由CH451顯示驅動芯片來完成，由它來驅動包括LED JM-S03491A四位顯示數碼管、6個LED運行指示燈和鍵盤在內的顯示部件；電磁閥驅動芯片LG9110負責完成對電磁閥的控制驅動；4個功能指示燈利用4572芯片結合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實現；外接MAX813來實現看門狗的功能。硬件連接結構圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 電磁閥驅動電路

2.1.1 馬達驅動芯片LG9110

LG9110是為控制和驅動電機設計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，整機可靠性提高。兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅動能力，每通道能通過800 mA的持續電流，峰值電流能力可達1.5 A；內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅動部分電路

電磁閥驅動部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅動電路

2.2.1 數碼管驅動及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個多功能的外圍芯片，包含三個功能：數碼管顯示驅動、鍵盤掃描控制、μP監控，三個功能之間的相互獨立。

2.2.2 點亮指示燈

運行指示燈功能見表1。

六個運行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個發光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數碼管的其中六個引腳都連接到CH451的段驅動和字驅動引腳上，按CH451顯示驅動命令進行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點亮某一個指示燈則，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直接與單片機引腳連接，運行和過濾時ML1點亮，反沖時ML2和ML4點亮，正沖時ML1和ML3點亮，直通時ML2點亮。

由于若ML3和ML4這兩個指示燈同時點亮耗電會增加，同時也降低了可靠性。所以電路設計時要保證這兩個指示燈不會被同時點亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點為高電平，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 時鐘電路

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

3 結 語

在設計過程中，具體的包括可以進行時間的設置，可以設定正沖反沖的時刻和沖洗的時間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運行狀態下也可以人為的進行正沖、反沖以及旁通等操作；所進行的任何操作都會有相應的指示燈來顯示此時的工作狀態。

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

參考文獻：

[1] 方彥軍.智能儀器技術及其應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2] 孫進生.電子產品設計實例教程[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機原理及應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004.

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統的功能實現和操作控制是整個系統設計的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進行了凈水器的硬件設計。通過89C51單片機來完成系統各部分驅動的控制。硬件主要有沖洗動作的電磁閥的驅動、顯示和外部功能按鍵掃描的驅動、時鐘功能部分。

關鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機。

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

1 總體設計方案

以單片機89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時鐘芯片DS1302的實時時鐘/日歷功能，實現了系統對時間的控制功能，包括秒、分、時、日、周、月以及年的設置；顯示部分由CH451顯示驅動芯片來完成，由它來驅動包括LED JM-S03491A四位顯示數碼管、6個LED運行指示燈和鍵盤在內的顯示部件；電磁閥驅動芯片LG9110負責完成對電磁閥的控制驅動；4個功能指示燈利用4572芯片結合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實現；外接MAX813來實現看門狗的功能。硬件連接結構圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 電磁閥驅動電路

2.1.1 馬達驅動芯片LG9110

LG9110是為控制和驅動電機設計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，整機可靠性提高。兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅動能力，每通道能通過800 mA的持續電流，峰值電流能力可達1.5 A；內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅動部分電路

電磁閥驅動部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅動電路

2.2.1 數碼管驅動及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個多功能的外圍芯片，包含三個功能：數碼管顯示驅動、鍵盤掃描控制、μP監控，三個功能之間的相互獨立。

2.2.2 點亮指示燈

運行指示燈功能見表1。

六個運行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個發光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數碼管的其中六個引腳都連接到CH451的段驅動和字驅動引腳上，按CH451顯示驅動命令進行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點亮某一個指示燈則，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直接與單片機引腳連接，運行和過濾時ML1點亮，反沖時ML2和ML4點亮，正沖時ML1和ML3點亮，直通時ML2點亮。

由于若ML3和ML4這兩個指示燈同時點亮耗電會增加，同時也降低了可靠性。所以電路設計時要保證這兩個指示燈不會被同時點亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點為高電平，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 時鐘電路

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

3 結 語

在設計過程中，具體的包括可以進行時間的設置，可以設定正沖反沖的時刻和沖洗的時間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運行狀態下也可以人為的進行正沖、反沖以及旁通等操作；所進行的任何操作都會有相應的指示燈來顯示此時的工作狀態。

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

參考文獻：

[1] 方彥軍.智能儀器技術及其應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2] 孫進生.電子產品設計實例教程[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機原理及應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004.

摘 要：凈水器是日常生活中解決水質污染常用到的電器。智能化多功能凈水器系統的功能實現和操作控制是整個系統設計的核心問題，主要針對功耗、操作靈活性以及智能化等方面進行了凈水器的硬件設計。通過89C51單片機來完成系統各部分驅動的控制。硬件主要有沖洗動作的電磁閥的驅動、顯示和外部功能按鍵掃描的驅動、時鐘功能部分。

關鍵詞：智能化；凈水器；AT89C51單片機。

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

1 總體設計方案

以單片機89C51為核心控制元件，控制其所組成的外圍接口電路。其中時鐘芯片DS1302的實時時鐘/日歷功能，實現了系統對時間的控制功能，包括秒、分、時、日、周、月以及年的設置；顯示部分由CH451顯示驅動芯片來完成，由它來驅動包括LED JM-S03491A四位顯示數碼管、6個LED運行指示燈和鍵盤在內的顯示部件；電磁閥驅動芯片LG9110負責完成對電磁閥的控制驅動；4個功能指示燈利用4572芯片結合一些外部元件所組成的邏輯功能電路來實現；外接MAX813來實現看門狗的功能。硬件連接結構圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 電磁閥驅動電路

2.1.1 馬達驅動芯片LG9110

LG9110是為控制和驅動電機設計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，整機可靠性提高。兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅動能力，每通道能通過800 mA的持續電流，峰值電流能力可達1.5 A；內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠。

2.1.2 電磁閥驅動部分電路

電磁閥驅動部分電路圖如圖2所示。

2.2 顯示驅動電路

2.2.1 數碼管驅動及鍵盤掃描芯片CH451

CH451是一個多功能的外圍芯片，包含三個功能：數碼管顯示驅動、鍵盤掃描控制、μP監控，三個功能之間的相互獨立。

2.2.2 點亮指示燈

運行指示燈功能見表1。

六個運行指示燈的控制與顯示芯片控制一樣，六個發光二極管的管腳與LEDJM-S03491A數碼管的其中六個引腳都連接到CH451的段驅動和字驅動引腳上，按CH451顯示驅動命令進行控制，其中L1、L2、L3共用一條控制線DIG4，L4、L4、L6共用一條控制線DIG5。若需要點亮某一個指示燈則，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直接與單片機引腳連接，運行和過濾時ML1點亮，反沖時ML2和ML4點亮，正沖時ML1和ML3點亮，直通時ML2點亮。

由于若ML3和ML4這兩個指示燈同時點亮耗電會增加，同時也降低了可靠性。所以電路設計時要保證這兩個指示燈不會被同時點亮。ML3和ML4的邏輯電路連接如圖4所示。要想點亮ML3或ML4，需要使ML3或ML4上部的連接點為高電平，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 時鐘電路

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

3 結 語

在設計過程中，具體的包括可以進行時間的設置，可以設定正沖反沖的時刻和沖洗的時間，從而減少了多次的人為操作；在正常的運行狀態下也可以人為的進行正沖、反沖以及旁通等操作；所進行的任何操作都會有相應的指示燈來顯示此時的工作狀態。

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

參考文獻：

[1] 方彥軍.智能儀器技術及其應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2] 孫進生.電子產品設計實例教程[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[3] 張毅剛.MCS-51單片機原理及應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2004.