基于AT89C51单片机漏水防护装置设计

基于AT89C51单片机漏水防护装置设计

作者：田端财

来源：《数字技术与应用》2013年第05期

摘要：本设计是基于单片机技术实现了漏水防护装置。本装置硬件部分以AT89C51为中央处理器，LCD1602为显示模块，组合键盘、复位电路、检测模块、报警模块、控制模块等电路而成。装置实现了水管泄漏问题的检测、报警和阀门的自动、手动控制等功能。本装置软件部分在Keil环境下完成，用C语言编写相关程序。本装置结构简单，安装灵活，性能稳定，具有较高的实用价值。

关键词：漏水防护 装置 AT89C51 LCD1602 检测 报警 阀门

中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0021-01 1 背景

近年来，家家户户也都用上了洗衣机、热水器等各种与自来水有关的电器。然而自来水给人们带来便利同时，也带来的不少问题，如因停水忘关水龙头，自来水开关、管路等年久失修，热水器上水系统忘关或损坏等都会造成自来水泄漏问题，泄漏一方面造成水资源浪费；另一方面也可能浸泡损坏地板或其它家具造成财产损失，如果住楼房泄漏的自来水渗漏到底层住户造成的损失也很大。但目前家庭自来水终端仍没有成型的泄漏防护装置。基于上述原因可知设计一个实用的自来水终端的漏水防护装置是很有必要的。 2 可行性研究

通常，人们在使用然气的时候，为避免燃气泄漏，采取的措施是在用户终端安装一个报警装置，当发生燃气泄漏时此装置可及时发出警报并切断然气开关。通过分析，自来水和然气在管道中输送形式大同小异，只要能够准确及时的感知自来水泄漏，是可以借鉴然气泄漏装置设计思路的。燃气泄漏报警装置是通过气敏传感模块、中央处理器和报警切断控制模块实现对燃气泄漏的及时感知和报警并自动切断气路。据此分析感知漏水方案主要有两种：（1）检测地面上是否有水；（2）检测水管中的水是否流动。方案一，自来水家庭终端主要是一些与水直接接触的场所，地面时常潮湿甚至有水，这些水可能不是漏水所致，因此此方不理想。而方案二根据只要终端漏水管中的水必然流动否则静止，此方较准确。另此方存在的问题是人们正常用水时，水管中的水也会流动而造成误判，此问题可通过时间延时解决，延时时间可人为设定；也可设置手动控制模块实现手动、自动的灵活切换。综上所述可知方案二有效、可行。 3 装置实施 3.1 装置设计要求

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漏水防护装置主要部件：中央处理器、延时模块、报警模块、漏水检测模块、控制模块、手动控制模块等（如图1）。本装置硬件选用Atmel的AT89C51作为核心元件，能实现漏水检测、报警、控制阀门等功能，能够区分是正常用水还是泄漏问题。在其外围连接键盘用以实现设定延时时间和手动控制等功能，显示模块使用LCD1602显示用户设定时间、系统状态等。

3.2 装置设计方案（如图2）

此装置主要由单片机、检测模块、报警和控制电路组成。单片机是系统控制核心，其各引脚分配为晶振电路（18、19脚），检测信号从P3.3输入，P1.1接开关SD用于手动控制阀门，报警与控制信号分别从P2.0、P2.4输出，P2.4输出的信号经驱动电路控制阀门。此装置漏水检测模块是在水管上串联一个水流传感器（图2）装置，此装置原理是当水管中的水流动时推动叶片摆动，同时拔动微动开关并转换为电信号发送给上位机（中央处理器）；否则它不被触发。整个装置的基本原理是水流传感器拾取水流信号，转换为电信号上传给中央处理器，为区分正常用水还是漏水，增设了时间延时模块中央处理器分析水流信号是否超过延时时间（可调），如超则认为漏水并输出两个脉冲信号一个驱动报警电路报警，一个经驱动放大到达控制电路关闭电磁阀门。如拾取的水流信号持续的时间小于延时时间，则认为是正常用水不予处理，此时中央处理器清零复位，重新开始新一轮的水流信号检测工作。 3.3 装置设计结论

当有漏水问题时，检测电路检测到并产生“水—电”信号转换送给上位机（中央处理器），上位机控制报警电路发出预警，经分析、延时、判定为漏水时，发出报警信号，同时启动控制处理模块关闭电磁阀门，切断水源，如果可能还可加载水泵之类的装置对泄漏的水加以回收。总之经过测试，本装置基本实现了本次设计的初衷，并且操作简单安装方便。 4 结语

本装置的设计采用了单片机技术，用户控制功能多样、灵活，电路简洁，成本较低，稳定性强；电磁开关可以实现手动控制，增强了装置的通用性；另外，本装置的中央处理器还预留红外线的控制接口，可增设红外控制模块和相关软件，实现红外遥控功能。此装置还可应用到各种液体泄漏问题的检测与防护。在实际应用中，装置运行的稳定性好、可靠性高、灵敏度高。本装置的性价比也较高，安装便捷简单，应用方便，具有很高的实用性，因此具有一定的商业推广价值。 参考文献

[1]肖婧.单片机系统设计与仿真--基于PROTEUS[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

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[2]于永，戴佳，刘波.51单片机C语言常用模块与综合设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2008，第二版.