基建工地智能節(jié)水控制器應(yīng)用

1功能簡介

　　本控制器主要用建筑工地的各個供水點的水箱、閥門進行控制，避免工地水箱在24個小時供水中跑水現(xiàn)象，或晚間無人用水而大量跑水浪費水資源，并且根據(jù)季節(jié)變化優(yōu)化和調(diào)節(jié)供水時間，實現(xiàn)一機多控的功能，也可以選擇同時對幾個建筑工地分時控制，用有限的水資源，達(dá)到最佳的使用效果。

　　2智能節(jié)水控制器的工作原理

　　智能節(jié)水控制器的電路由電源電路、MCU編程主控電路、顯示驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)存儲電路、實時時鐘電路、鍵盤電路、輸出電路、輸出驅(qū)動電路、控制執(zhí)行電路等，其原理見圖1所示。

　　電原理圖簡略。該裝置是以MCU編程主控電路為核心展開的，如果將該裝置用作建筑工地公用廁所節(jié)水控制，根據(jù)：工地作息時間按進出公用廁所人次疏密程度不同，對一天24個小時進行人性化的沖水周期進行相應(yīng)變更的8O個預(yù)置時間點設(shè)定。當(dāng)實時時間與預(yù)設(shè)的一個時間點相同時，MCU編程主控電路就發(fā)出控制信號，經(jīng)輸出驅(qū)動電路帶動執(zhí)行電路動作——控制外接電磁水閥的開關(guān)—— 打開或關(guān)閉向水箱注水的水閥，達(dá)到節(jié)水的目的。

　　3各單元電路簡介

　　3.1電源電路

　　電源單相220V由變壓器轉(zhuǎn)換為10V，再經(jīng)過橋式整流和濾波電路，獲得12V直流電源，并通過三端集成穩(wěn)壓電路得到5V直流穩(wěn)壓電源供裝置使用。

　　3.2 MCU編程主控電路

　　由單片機集成電路AT89S52為核心組成。該集成電路的UART全雙]_串行通信口與8位串/U并出移位寄存器74HC164連接作串行數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.3顯示電路

　　由2塊串人/并出移位寄存器74HC164和驅(qū)動芯片ULN2003及DIS 顯示屏組成;TA89S52的串口每一循環(huán)掃描周期送出兩個字節(jié)數(shù)據(jù)，第一個字節(jié)是位碼寄存中第2快74HC164中，并經(jīng)過IC5驅(qū)動顯示屏DIS的五個位，第二個字節(jié)為段碼數(shù)據(jù)寄存于IC4中;IC4的輸出端經(jīng)電阻限流后分別驅(qū)動DIS的7個筆段及兩個點;IC4的高位輸出端腳接到IC6的數(shù)據(jù)輸入端，第① 、②腳上構(gòu)成連接串行數(shù)據(jù)的傳送;IC6的輸出端第(13)(12)(10)(11)⑥腳分別接到IC5的輸出端①～⑤腳上，以作驅(qū)動DIS的位來實行時時鐘、設(shè)置等信息的顯示。

　　3.4數(shù)據(jù)存儲電路

　　IC1是一片專用的數(shù)據(jù)存儲器24LC02，它是一種非易失性的數(shù)據(jù)存儲器，用以存儲預(yù)設(shè)時間點及啟動放水時間長度數(shù)據(jù)，在斷電的情況下數(shù)據(jù)可以保存百年以上，由于只用一片24LC02，所以它的地址端A0、A1、A2連同其它寫保護端WP、接地GNP一起接到電源地上。

　　3.5 實時時鐘電路

　　由IC2實時時鐘芯片DS1302及其外圍元件構(gòu)成。DS1302是一種性價比較高的時鐘專用芯片，可實時地對秒、分、時、日、周、月以及閏年等進行計算處理，可以通過外接充電電池長期保存數(shù)據(jù)，并能為電池作涓流充電。

　　3.6鍵盤電路

　　由按鍵開關(guān)AN1、AN2、AN3等組成，三個按鍵用以校正時間，修改8O個預(yù)設(shè)的起控點時間，設(shè)置啟動放水時間長度等。

　　3.7輸出控制執(zhí)行電路

　　這部分電路是由IC7驅(qū)動電路ULN2003及繼電器JD1、JD2、JD3等組成。IC7將IC3輸出的控制信號進行驅(qū)動放大，帶動繼電器去接通、關(guān)閉電磁閥、控制加水或放水。

　　4軟件設(shè)計

　　本控制器軟件編程非常簡單，主要是實時時鐘與對應(yīng)設(shè)置以及中斷處理等。具體的譬如AN1是一個功能鍵，只有在連續(xù)按動AN1“功能”鍵j次以后，才能進入對實時時鐘修改、預(yù)設(shè)起控時間、放水長度設(shè)置等功能的切換;AN2是一個點動/位移/減量鍵通常情況下起“點動”作用——按一下AN2會改變“時”數(shù)或“分”數(shù)的閃爍位置，在進行啟動放水的時間長度設(shè)置時起“減量”作用——按動AN2會使放水時間長度數(shù)據(jù)減小;AN3是一個增量鍵，在修改時間或設(shè)置啟動放水時間長度時，按動AN3會使正在閃爍的數(shù)據(jù)增大。

　　顯示部分，開機時第五位數(shù)碼管顯示“H”字樣及中間的兩個點在閃動，其他四位則分別做時鐘的時、分顯示;按動“功能”鍵AN1三下進人設(shè)置各功能顯示。。。。。圖2顯示主體程序流程簡圖，圖3是中斷程序的流程簡圖。

　　5 結(jié)語

　　在實際應(yīng)用中，還可以根據(jù)使用情況，對預(yù)設(shè)的時間點和控制輸出開關(guān)量都可以任意擴展。如果認(rèn)為一天24個小時內(nèi)每一個時間點對應(yīng)一次充放水大多的話可以根據(jù)具體狀況將若干個時間點重疊改設(shè)同一個時間，這樣就可以減少沖放水次數(shù)。此MCU智能節(jié)水控制器還可以用于北方城市大型室外消防供水系統(tǒng)，解決消防管道中的水因為不能流動，而又因為客觀原因不能深埋管線，通過定季節(jié)和定時間的智能控制，將管道中的水與消防水池循環(huán)起來，避免了管線被凍裂，保障了消防用水安全和減少水資源浪費。

　　作者簡介：

　　馮慶祥(1953，3～)，男，哈爾濱人，高級工程師，現(xiàn)從事建筑工程技術(shù)，施工管理。

　　馮海濤(1981，7～)，男，哈爾濱人，助理工程師，現(xiàn)從事消防設(shè)施工程施工。