CN106054751A - 一种农村家用自动抽水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种农村家用自动抽水系统，包括水源，水塔，抽水泵，抽水管，还包括控制系统，控制系统包括控制模块、供电模块和水位检测模块，水位检测模块包括双绞线检测模块、超声波检测模块；控制模块根据水位检测模块检测到的水位信号控制抽水泵的工作状态，供电模块用于给整个控制系统提供用电；所述控制系统还包括显示模块、告警模块和复位模块；显示模块显示水塔的水位和抽水泵工作的时间，告警模块用于提醒用户，复位模块在控制系统上电或发生异常时初始化整个控制系统。本发明能够根据水塔中的水位自动控制抽水泵抽水或者停止抽水，并且可以实时地显示水塔中的水位信息，给日常生活带来了方便。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种农村家用自动抽水系统。
背景技术
在中国很大一部分农村中，自来水并没有通，还处在一家一口井的阶段中。一家一口井，现阶段还有很多家庭都是安装着打水的装备，人工一桶一桶将水打上来的情况。
随着农村生活的改善，人们越来越依靠电器，为了方便，很多家庭都楼顶一个水塔，旧日的小水井里面安上一个抽水泵，家里都布上了一些水管方便使用，一个简单的供水系统就算是完成的了。为了方便，抽水系统的总开关一般都安装在一楼，借助一口小水井，只要一楼的抽水开关一打开，水直接抽到楼顶的水塔里面，抽满或抽到一定时间即可。
据社会现况，农村很多家庭的楼房都是不算高，大多都3层左右，家里一般都是中老年人在家居住，简单的抽水系统将会满足一般需求，但会出现下面几个问题：
不能及时发现当前的水位以及何时水满；
有时水抽得少不够用，而有时抽到满还未发现；
小水井的井水有限，抽满状态下还不断抽水，而井水未能及时补充，导致水泵空转，烧坏水泵；
想要知道水塔里面水的位置，需跑到楼顶看，不方便；
总的来说，抽水时必须有人看管，一旦忘记就有烧坏水泵的危险，造成安全事故。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种农村家用自动抽水系统。
本发明采取的技术方案是：
一种农村家用自动抽水系统，包括水源，水塔，抽水泵，抽水管，还包括控制系统，控制系统包括控制模块、供电模块和水位检测模块，所述控制模块根据水位检测模块检测到的水位信号控制抽水泵的工作状态，所述供电模块用于给整个控制系统提供用电；所述控制系统还包括显示模块、告警模块和复位模块；显示模块显示水塔的水位和抽水泵工作的时间，告警模块用于提醒用户，复位模块在控制系统上电或发生异常时初始化整个控制系统。
为了减小整个控制系统的体积，降低成本，所述控制模块为STC89C52微控制器。
为了提高水位检测的准确性，降低干扰，所述水位检测模块为垂直方向等距离设于水塔中的探头，STC89C52微控制器通过探头检测水塔中的水位；所述显示模块为多个顺序排列的LED灯，每个LED灯对应一个水位信号。
为了精确检测和显示当前的水位，所述水位检测模块同时设有超声波水位检测；显示模块为LED数码管，STC89C52微控制器通过不同的信号控制LED数码管的显示状态。
为了减小控制系统的体积，所述告警模块由电磁式无源蜂鸣器构成，STC89C52微控制器控制电磁式无源蜂鸣器的工作状态。
为了整个控制系统健康运行，所述复位模块中设有复位键，所述控制系统在加电时自动复位或者通过按复位键手动复位。
为了整个控制系统的工作电压满足要求，所述供电模块中设有电磁式继电器。
为了降低系统制造成本，提高水位检测时的抗干扰性，所述探头使用通用的网线(双绞线)制成。
为了减小产品体积，保护产品，所述控制系统的集成板采用贴片式的元器件并且所述元器件焊接在集成板的背面。
一种农村家用自动抽水系统的电路，包括STC89C52微控制器及其外围电路，所述外围电路包括显示电路、按键电路、电源控制电路、时钟电路和报警电路，所述外围电路分别与STC89C52微控制器连接并且由STC89C52微控制器驱动和控制。
其中，显示电路包括LED数码管及其驱动电路，驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极依次分别连接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引脚，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的集电极分别连接电源，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的发射极依次分别连接LED数码管的W1、W2、W3和W4引脚；所述STC89C52微控制器的P00至P07引脚依次分别与LED数码管的A、B、C、D、E、F、DP引脚相连；所述显示电路还包括水位显示电路，所述水位显示电路包括5个LED灯，每个LED灯的一端串接一个电阻后与电源连接，另一端与STC89C52微控制器连接。
其中，按键电路包括独立式键盘，所述独立式键盘的按键一端接地，另一端与所述STC89C52微控制器的引脚连接；其中，复位信号电路包括复位按键和第一电容C1，所述复位按键的一端连接电源、另一端连接STC89C52微控制器的RST引脚，所述第一电容C1的正极接电源、负极与STC89C52微控制器的RST引脚相连，所述STC89C52微控制器的RST引脚通过第一电阻R1接地。
其中，时钟电路包括石英晶体、所述石英晶体的一端通过第二电容C2接地、另一端通过第三电容C3接地，所述石英晶体的两端还分别连接STC89C52微控制器的XTAL1引脚和XTAL2引脚；所述报警电路包括蜂鸣器和第五三极管Q5，所述蜂鸣器的一端接地、另一端接第五三极管Q5的集电极，所述第五三极管Q5的发射极接电源，所述第五三极管Q5的基极通过第二电阻R2连接STC89C52微控制器的P22引脚、还通过第三电阻R3连接电源。
其中，电源控制电路包括供电电路和继电器电路，所述供电电路包括电源、开关和7805芯片，所述7805芯片的2脚接地、3脚分别通过第四电容C4的正极接地和通过第五电容C5接地，所述7805芯片的3脚还通过地四电阻R4和LED灯接地，所述7805芯片的1脚接开关；所述继电器电路分别连接STC89C52微控制器的P23引脚和市交流电源开关，所述继电器电路通过小电流控制市交流电源开关。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
1、本发明能够根据水塔中的水位自动控制抽水泵抽水或者停止抽水，并且可以实时的显示水塔中的水位信息，给日常生活带来了方便。
2、本发明的控制器控制原理简单，实现成本不高，最终产品价格相对较低，可以大面积的应用于农村的市场。
3、本发明的控制器STC89C52运算功能强，对软件编程灵活、自由度大，可通过软件编程实现各种算法和逻辑控制。另外其体积小、技术成熟、成本低，降低了整个系统的成本，提高了系统的实用性。
4、本发明采用常见的双绞线网线制作检测水位的探头，抗干扰性强、机械式水位检测出错率低，成本不高。
5、本发明能够利用超声波非触式水位检测方式检测水位，并将实时的水位信息通过显示模块展示给用户，方便了使用。
6、本发明使用51单片机焊接外部电子元器件完成，采用贴片式电阻、贴片式三极管、贴片式电容基本元器件，极大地缩小了体积，其贴片式的元器件焊接在电路板背面，大大减少被抄袭的可能性，为保护版权做出了最大的努力；数码管采用4位且带时钟功能，满足整个系统的显示距离、时间功能，单片机焊在电路板中，外部提供烧写接口，极大精简了空间。
附图说明
图1为本发明的控制系统示意图；
图2为STC89C52微控制器的引脚示意图；
图3为水位显示电路连接示意图；
图4为LED数码管引脚示意图；
图5为LED数码管驱动电路图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的一种农村家用自动抽水系统做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的一种农村家用自动抽水系统，包括水源，水塔，抽水泵，抽水管，还包括控制系统，控制系统包括控制模块、供电模块和水位检测模块，控制模块根据水位检测模块检测到的水位信号控制抽水泵的工作状态，供电模块用于给整个控制系统提供用电；控制系统还包括显示模块、告警模块和复位模块；显示模块显示水塔的水位和抽水泵工作的时间，告警模块用于提醒用户，复位模块在控制系统上电或发生异常时初始化整个控制系统。
本发明一种农村家用自动抽水系统的电路，包括STC89C52微控制器及其外围电路，外围电路包括显示电路、按键电路、电源控制电路、时钟电路和报警电路，外围电路分别与STC89C52微控制器连接并且由STC89C52微控制器驱动和控制。
如图2，图3，图4，图5所示，显示电路包括LED数码管及其驱动电路，驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4，其中第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极依次分别连接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引脚，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的集电极分别连接电源，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的发射极依次分别连接LED数码管的W1、W2、W3和W4引脚；STC89C52微控制器的P00至P07引脚依次分别与LED数码管的A、B、C、D、E、F、DP引脚相连；显示电路还包括水位显示电路，水位显示电路包括5个LED灯，每个LED灯的一端串接一个电阻后与电源连接，另一端与STC89C52微控制器连接。
本发明的按键电路包括独立式键盘，独立式键盘的按键一端接地，另一端与STC89C52微控制器的引脚连接；其中，复位信号电路包括复位按键和第一电容C1，复位按键的一端连接电源、另一端连接STC89C52微控制器的RST引脚，第一电容C1的正极接电源、负极与STC89C52微控制器的RST引脚相连，STC89C52微控制器的RST引脚通过第一电阻R1接地。
本发明的时钟电路包括石英晶体，石英晶体的一端通过第二电容C2接地、另一端通过第三电容C3接地，石英晶体的两端还分别连接STC89C52微控制器的XTAL1引脚和XTAL2引脚；报警电路包括蜂鸣器和第五三极管Q5，蜂鸣器的一端接地、另一端接第五三极管Q5的集电极，第五三极管Q5的发射极接电源、第五三极管Q5的基极通过第二电阻R2连接STC89C52微控制器的P22引脚、还通过第三电阻R3连接电源。
本发明的电源控制电路包括供电电路和继电器电路，供电电路包括电源、开关和7805芯片，其中，7805芯片的2脚接地、3脚分别通过第四电容C4的正极接地和通过第五电容C5接地，7805芯片的3脚还通过地四电阻R4和LED灯接地，7805芯片的1脚接开关；继电器电路分别连接STC89C52微控制器的P23引脚和市交流电源开关，继电器电路通过小电流控制市交流电源开关。
本发明硬件方面，以80C51单片机为控制核心，以日常用的双绞线网线为检测介质，根据水塔高度，将双绞线网线(一般都含有8条且外面包着绝缘介质的导线)阶梯式裁剪(最多可有8个阶梯)，例如水塔高度高达1米，如果只用其中6条导线作为阶梯水位检测，每条按照20cm阶梯裁剪。如：第一条为1米，第二条就1米2，第三条1米4，后面的按规律递增。将导线头部稍微去掉一些绝缘外层，伸入水塔(伸入水塔里面的称为探头)，另外一端加上稍高一些的电压连接单片机管脚，检测电平高低由单片机的检测其管脚电平高低实现，进而用发光二极管组显示水位，将检测到的水位状态显示出来。例如自动抽水功能：水位到达最低警戒水位，连接探头一端的管脚电平全部为低，抽水系统检测到，发出抽水信号，控制抽水开关为开启状态，水泵开始工作。当水满，检测探头的管脚电平全部为高，抽水系统检测到，发出停止抽水信号，断开抽水开关，水泵停止工作，抽水工作结束。
另外，引入超声波测距模块，让水位显示更加数字化，细化了显示模块。使用模块前，设定水面与超声波探头的距离，进行控制，如设定距离1米时，启动抽水，距离3厘米时，停止抽水，能最直观地知道水位状态。
软件方面：51单片机内写好水位检测程序、状态显示程序、设置抽水程序(超声波测距模块)、检测强制断开抽水状态程序，实现整套抽水系统。
本发明可以基于80C51单片机实现，简单的处理能力，在实时性不高的抽水系统中，足以满足其功能。其开发程序语言是基于C语言。简单易写的语言，奠定了系统开发高效的基础。而低廉的元器件价格，将会为系统开发节省大量的成本。
作为本发明的控制器首选，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构)，全双工串行口。另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。STC89C52运算功能强，对软件编程灵活、自由度大，可通过软件编程实现各种算法和逻辑控制。另外由于其体积小、技术成熟、成本低等特点，在各个领域应用十分广泛。
显示模块主要显示抽水时间、超声波测距的距离。本发明采用LED数码管，数码管(LED Segment Displays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以显示特定的数字或字母。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高温、易于维护等优点。同时其也有精度高、称量快、精确可靠和操作简单的特点。
复位键采用独立式键盘，独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根I/O口线，一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。因此，通过检测I/O口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。键盘中各按键的工作互不干扰，因此可以根据实际需要对键盘中的按键进行灵活的编码。
本发明使用51单片机焊接外部电子元器件完成，采用贴片式电阻、贴片式三极管、贴片式电容基本元器件，极大地缩小了体积，其贴片式的元器件(焊接在电路板背面)的使用大大减少被抄袭的可能性，为保护版权做出了最大的努力。数码管采仅用4位且带时钟功能，满足当前系统的显示距离、时间功能，单片机焊在电路板中，外部提供烧写接口，极大精简了空间。
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，功耗约为120mW，在电路设计中使用4个共阳极数码管，5个水位显示二极管和1个电源指示灯。每个LED灯的电流约为10mA，超声波模块供电电流约为30mA，总共的消耗约为600mW(8*4+5+1个数码管，每个二极管1.7V，电流约为10mA)。基于功率的需求，7805输出电压/电流的符合电路设计的需求，因此，本发明中采用7805作为电压转换供电。
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。这样，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。而本发明使用的是按键电平复位方式。
在本发明中，报警模块需求就是提醒用户的功能，考虑到本身的体积精简及功能实现，本发明采用电磁式无源蜂鸣器。它由振荡器，电磁线圈，磁场，振动膜片，外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的共同作用下，周期性的振动发声。
LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
(1)静态显示驱动
静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二—十进位器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O口来驱动。故实际应用时必须增加驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。
(2)动态显示驱动
数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。
在本发明中，考虑到成本要低、性能好且能满足最大需求，综合考虑，采用4位具有时钟功能的共阳数码管作为显示模块元器件。数码管规格如下：
数码管使用条件：
A、段及小数点上加限流电阻；
B、使用电压：段，根据发光颜色决定；小数点，根据发光颜色决定；
C、使用电流：静态，总电流80mA(每段10mA)；动态，平均电流4-5mA峰值电流100mA。
本发明中水位检测模块，需要多个定点采集数据，且抗干扰能力较好，综合考虑到成本与材料来源，采用通用型双绞线网线作为发明的定点水位检测模块的传输材料。
双绞线(Twisted Pair Cable)是由两根相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕在一起而成的网络传输介质。双绞线主要是用来传输模拟信号的，但同样适用于数字信号的传输。
双绞线的原理是：如果外界电磁信号在两条导线上产生的干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会相互抵消。
本发明需要自动控制家用电压220V甚至更高的电路电源开关，因抽水机属于大功率电器，市面上的小功率抽水机功率在200W以上，电流接近1A，而本系统相对来说属于低压低电流的电路，无法直接进行大电流的直接控制。
继电器通常应用于自动控制电路中，用较小的电流去控制较大电流的“自动开关”。当电流、电压达到继电器规定值时，就可以控制的大电流电路的导通或断开，其属于一种小电器，广泛应用于电力保护系统中，有工作稳定、使用寿命长，体积小、响应速度快等特点。
基于小电流去控制较大电流的需求，本发明使用了电磁式继电器。
本发明采用LED灯作为水位显示，本发明中为了更直观看到水位状态，采用顺序排列的5个LED灯元器件作为显示。每个LED灯是独立的，每个LED灯消耗电流约为10mA，由单片机I/O口单独控制，因此，在模块中，每个LED灯需要串一个1K2的电阻。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种农村家用自动抽水系统，包括水源，水塔，抽水泵，抽水管，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括控制模块、供电模块和水位检测模块，所述控制模块根据水位检测模块检测到的水位信号控制抽水泵的工作状态，所述供电模块用于给整个控制系统提供用电。
2.如权利要求1所述的一种农村家用自动抽水系统，其特征在于，所述控制系统还包括显示模块、告警模块和复位模块；显示模块显示水塔的水位和抽水泵工作的时间，告警模块用于提醒用户，复位模块在控制系统上电或发生异常时初始化整个控制系统。
3.如权利要求2所述的一种农村家用自动抽水系统，其特征在于，所述控制模块为STC89C52微控制器，所述水位检测模块为垂直方向等距离设于水塔中的探头，所述STC89C52微控制器通过探头检测水塔中的水位；所述显示模块为多个顺序排列的LED灯，每个LED灯对应一个水位信号。
4.如权利要求3所述的一种农村家用自动抽水系统，其特征在于，所述水位检测模块为超声波水位检测；所述显示模块为LED数码管，所述STC89C52微控制器通过不同的信号控制LED数码管的显示状态；所述告警模块由电磁式无源蜂鸣器构成，所述STC89C52微控制器控制电磁式无源蜂鸣器的工作状态。
5.如权利要求4所述的一种农村家用自动抽水系统，其特征在于，所述复位模块中设有复位键，所述控制系统在加电时自动复位或者通过按复位键手动复位；所述供电模块中设有电磁式继电器；所述探头由通用的双绞线网线制成，所述控制系统的集成板采用贴片式的元器件并且所述元器件焊接在集成板的背面。
6.如权利要求5所述的一种农村家用自动抽水系统的电路，其特征在于，所述电路包括STC89C52微控制器及其外围电路，所述外围电路包括显示电路、按键电路、电源控制电路、时钟电路和报警电路，所述外围电路分别与STC89C52微控制器连接并且由STC89C52微控制器驱动和控制。
7.如权利要求6所述的一种农村家用自动抽水系统的电路，其特征在于，所述显示电路包括LED数码管及其驱动电路，所述驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的基极依次分别连接STC89C52微控制器的P24、P25、P26和P27引脚，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的集电极分别连接电源，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4的发射极依次分别连接LED数码管的W1、W2、W3和W4引脚；所述STC89C52微控制器的P00至P07引脚依次分别与LED数码管的A、B、C、D、E、F、DP引脚相连；所述显示电路还包括水位显示电路，所述水位显示电路包括5个LED灯，每个LED灯的一端串接一个电阻后与电源连接，另一端与STC89C52微控制器连接。
8.如权利要求7所述的一种农村家用自动抽水系统的电路，其特征在于，所述按键电路包括独立式键盘，所述独立式键盘的按键一端接地，另一端与所述STC89C52微控制器的引脚连接；其中，复位信号电路包括复位按键和第一电容C1，所述复位按键的一端连接电源、另一端连接STC89C52微控制器的RST引脚，所述第一电容C1的正极接电源、负极与STC89C52微控制器的RST引脚相连，所述STC89C52微控制器的RST引脚通过第一电阻R1接地。
9.如权利要求8所述的一种农村家用自动抽水系统的电路，其特征在于，所述时钟电路包括石英晶体、所述石英晶体的一端通过第二电容C2接地、另一端通过第三电容C3接地，所述石英晶体的两端还分别连接STC89C52微控制器的XTAL1引脚和XTAL2引脚；所述报警电路包括蜂鸣器和第五三极管Q5，所述蜂鸣器的一端接地、另一端接第五三极管Q5的集电极，所述第五三极管Q5的发射极接电源，所述第五三极管Q5的基极通过第二电阻R2连接STC89C52微控制器的P22引脚、还通过第三电阻R3连接电源。
10.如权利要求9所述的一种农村家用自动抽水系统的电路，其特征在于，所述电源控制电路包括供电电路和继电器电路，所述供电电路包括电源、开关和7805芯片，所述7805芯片的2脚接地、3脚分别通过第四电容C4的正极接地和通过第五电容C5接地，所述7805芯片的3脚还通过地四电阻R4和LED灯接地，所述7805芯片的1脚接开关；所述继电器电路分别连接STC89C52微控制器的P23引脚和市交流电源开关，所述继电器电路通过小电流控制市交流电源开关。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11264158A (ja) * | 1997-12-31 | 1999-09-28 | Sloan Valve Co | 水の利用のための制御または監視制御基盤 |
| US20080187800A1 (en) * | 2006-10-02 | 2008-08-07 | Chien-An Chen | Water recycling system for fuel cell |
| CN103049009A (zh) * | 2012-03-31 | 2013-04-17 | 邵阳学院 | 基于单片机的连续水位控制系统 |
| CN203276007U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-06 | 电子科技大学 | 基于can总线的智能数据采集监控装置 |
| CN103676985A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-26 | 南昌大学 | 一种农村水箱水位自动控制电路 |
| CN205942337U (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-08 | 仲恺农业工程学院 | 一种农村家用自动抽水系统 |
-
2016
- 2016-08-11 CN CN201610656374.8A patent/CN106054751A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11264158A (ja) * | 1997-12-31 | 1999-09-28 | Sloan Valve Co | 水の利用のための制御または監視制御基盤 |
| US20080187800A1 (en) * | 2006-10-02 | 2008-08-07 | Chien-An Chen | Water recycling system for fuel cell |
| CN103049009A (zh) * | 2012-03-31 | 2013-04-17 | 邵阳学院 | 基于单片机的连续水位控制系统 |
| CN203276007U (zh) * | 2013-06-03 | 2013-11-06 | 电子科技大学 | 基于can总线的智能数据采集监控装置 |
| CN103676985A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-03-26 | 南昌大学 | 一种农村水箱水位自动控制电路 |
| CN205942337U (zh) * | 2016-08-11 | 2017-02-08 | 仲恺农业工程学院 | 一种农村家用自动抽水系统 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| 于红旗等: "《MCS-51单片机原理与应用》", 31 January 2015, 清华大学出版社 * |
| 孙雪飞等: "《例说TI ARM Cortex-M3—基于LM3S9B96》", 31 January 2013, 北京航空航天大学出版社 * |
| 张文昭 等: "楼宇水塔水位检测与抽水自动控制系统", 《湖南科技学院学报》 * |
| 张波，杨威克等: "《电子工艺学教程》", 31 July 2012, 清华大学出版社 * |
| 张盛: "基于AT89C51单片机的水箱水位检测控制系统设计", 《科技广场》 * |
| 徐柳娟 等: "智能水箱水位控制系统设计", 《浙江水利水电专科学校学报》 * |
| 李方圆等: "《图解传感器与仪表应用第2版》", 31 March 2013, 机械工业出版社 * |
| 李林功等: "《单片机原理与应用》", 31 March 2014, 机械工业出版社 * |
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