1. 研究目的与意义
水是所有生物最重要的基本需求之一，广泛的应用于农业、工业、和家庭生活使用。随着经济发展，人们的生活品质不断提高，对于饮用水的水质要求也在不断提高。各大城市的城市用水质量参差不一，大部分需要经过净水器之后才能符合人们的用水标准。不幸的是，大量的水被不受控制的使用浪费了，净水器使用过程中的废水往往直接流进下水道。我国淡水资源非常匮乏，因此，高效的使用、监测和循环利用水对于家用和公用水管理系统来说都是潜在可继续优化利用的。在现代化自动化控制技术更新发展影响下，单片机由于其体积小、高集成度、高可靠性等优势从而提高了其在处理、测试、控制等各个方面的优化性能。单片机在工业控制领域的应用越来越广泛。基于单片机的净水器废水利用系统，能够在节能、操控性、经济性等方面获得优势。
2. 课题关键问题和重难点
本课题旨在解决对于废水如何实现尽可能的循环有效利用以达到节约水资源的目的。
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在软件方面：
关键问题：
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由于水源水质的污染，城市自来水厂净水设备技术上的滞后，部分管网及用户内部管道的材质不良，屋顶水箱的管理不周，加之人民对水质要求的提高，故不少城市自来水用户对自来水水质时有不满反映，尽管各地方水务部门重视并制定了提高自来水水质的规划，但改造需要时日。
在基础建设客观条件不能满足消费者需求的情况，市场了提供了种类较多的净水器，给消费者提供了多样的选择。随着净水器的普及，越来越多的家庭开始用上净水设备，全社会各行各业认识到健康饮水的重要性。而随着家用净水器的普及，净水器废水的综合利用成为了节约水资源面临的新问题。
我国净水器普及率到了2012年才开始增长，2018年已经达到1.2亿用户，2019年突破1．5亿用户，在人民对净水器认识程度不断提升的同时也带来了净水器尾水资源浪费的问题。
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本方案以自洁式净水器废水处理桶为研究和控制对象。废水来源于净水器正常过滤自来水时利用其结构自洁滤芯产生的清洁废水，储存于废水处理桶中，由单片机控制再次使用于浇花、冲洗厕所等用途，达到废水的再利用。
核心在于对水位和水压的监测及调整，水位监测部分，利用位于废水储水箱顶部的传感器测得水位信息并传输给单片机，经编程计算后由显示器显示可供参考的水位信息。在程序部分预设有最高与最低水位预警。水位过高或过低时，显示器显示错误信息，蜂鸣器报警。水位过低时，仅使用自来水满足用水。水位过高时，闭锁自来水的阀门，仅使用二次过滤的废水或将多出的废水通过废水箱顶部的管路经抽水泵排进下水道，使水位保持在预设的正常范围之间。当废水储水箱内水位处于最低预设水位与最高预设水位之间时，选择使用二次过滤的废水。水压监测部分，若水压突降说明需要用水。水压传感器监测的水压突降模拟信号经过模数转换器转换为单片机可以接收的数字信号，单片机接收到水压突降信号后依据内部程序控制由三极管连接的继电器控制需要运行水泵。如果水压为突升，则关闭继电器，水泵停止供水。此外，显示器显示水量信息以及根据使用回收废水或是自来水的状态分别显示。添加手动控制装置，实现可以通过手动控制整个系统的电源开断。
经调查比较，传统净水器是采用阻筛过滤原理渐进式结构方式，由多级滤芯首尾串接而成，各级滤芯都在截留污物，由于是一进一出的结构缺少排污通道，需要人工定期拆洗、排污，以确保出水水质和机器正常运作。而自洁式净水器应用分质流通原理自洁式结构方式，绝大部分污物被直接截留在第一级滤芯的原水侧，进不到机器内部，并让这部分的水流通起来形成洗涤通路，达到流水不腐，污物在洗涤龙头的开启瞬间随时自行排出。渗透过膜的净化水则由另一个通道形成洁净水通路，从而达到分质供水的目的。故对于自洁式净水器的废水利用更加方便，本方案针对自洁式净水器的废水进行优化利用。
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首先确定使用的单片机型号并收集相关资料、课程讲解提升对单片机硬件结构及各部分器件所实现的功能做初步了解，明白通过某一模块链接相应外设能够实现什么样的功能。根据初步提出的设计方案，准备水箱、电机、开关、阀门、各外设模块芯片等材料。学习单片机编程，尝试把整个系统各个部分要实现的内容用单片机程序写出并成功烧入到单片机芯片中去。确认程序后，连接各个模块以及外设开始进行实验和调试。在这个过程中，首先应当对需要驱动的硬件如电机、开关、阀门导线等确认其完整性、可靠性。次之，对水位探测传感器、数模转换器及其8段管lcd显示、led灯、三极管控制开闭电路模块分别学习与单片机配合使用，从最基本的功能开始练习实现。待对每一模块都能做到比较熟练的掌握之后，尝试模块与模块、模块与外设驱动器件相组合验证整体设计系统中的部分功能。如果在实践过程中发现确实存在较大的技术困难或者器件运用选择不合适，及时向老师请教，不断改进方案，继续调整。在上述工作全部完成后，根据系统设计的流程图进行整体性的实验验证，并测量误差，在多次积累经验后，对还需要改进的部分进行优化调整，以期使整个系统具有较高应用性、稳定性、可操作性。
第 1 周 （2023.2.20-2.26）接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料
第 2 周 （2023.2.27-3.5）阅读相关资料，理解有关内容，翻译相关英文资料
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