一种基于FPGA的高集成度家用防漏水装置的制作方法

本实用新型涉及智能家电领域，具体地说是一种基于FPGA的高集成度家用防漏水装置。

背景技术：

目前，人们的生活水平大幅提高，变得更加注重生活品质。为应对这一趋势，大量的智能家居产品出现。但在最基本的水暖领域却缺乏智能控制设备，如面盆带有防溢水孔，如果水龙头发生故障，家中无人发现会浪费大量的水资源，如马桶水箱上水装置如果发生故障，会不断上水，并通过马桶下水管道排出，由于基本没有声音和溢水现象，用户很难及时发现故障并关闭水闸，故如何实现家庭内用水器具时，智能自动关闭水闸并智能提醒用户，确保用户及时发现、及时维修是目前急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的技术任务是提供一种基于FPGA的高集成度家用防漏水装置，来解决如何实现家庭内用水器具时，智能自动关闭水闸并智能提醒用户，确保用户及时发现、及时维修的问题。

本实用新型的技术任务是按以下方式实现的，一种基于FPGA的高集成度家用防漏水装置，包括壳体，壳体内设置有FPGA控制模块、电磁流量模块、无线充电模块和无线通信模块，壳体下方设置有电磁水闸，FPGA控制模块包括FPGA芯片、电源管理模块和SPI FLASH芯片，FPGA芯片连接SPI FLASH芯片，FPGA芯片通过Rapid IO接口连接无线通信模块，FPGA芯片通过串口连接电磁流量模块，FPGA芯片通过继电器分别连接电磁水闸；电源管理模块分别连接无线充电模块、无线通信模块、电磁流量模块、电磁水闸、继电器和FPGA芯片供电；

FPGA控制模块用于接收无线通信模块传输的用户设定被控设备用水量信息并将信息存储到SPI FLASH芯片中，根据电磁流量模块上传的实时流量统计当前时段总流量，当总流量超过设定阈值时，向电磁水闸发送关闭指令，当实时流量为零且总流量不超过设定阈值时，清零所统计的总流量，并等待统计下一次总流量；

电磁流量模块用于统计管道实时流量并将信息上传到FPGA控制模块；

电磁水闸用于根据FPGA控制模块发送的指令及时关闭进水管道；

无线充电模块用于无线的充电；

无线通信模块用于FPGA控制模块与移动端的通信，将接收的数据发送给FPGA控制模块完成数据解析，得到用户设置的被控设备用水参数信息和开关控制指令，将FPGA控制模块发送的被控设备漏水故障的信息发送给用户。

作为优选，所述无线充电模块包括接收模块和发射模块，发射模块用于安装在插座上，接收模块安装在壳体上。

更优地，所述接收模块包括PCB电子接收天线、充电控制芯片和接收电路板，电源管理模块连接接收电路板，接收电路板连接充电控制芯片，充电控制芯片连接PCB电子接收天线；

发射模块包括依次连接的插头、发射电路板、电源控制芯片和PCB电子接收天线。其中，PCB电子接收天线、充电控制芯片、接收电路板、插头、发射电路板、电源控制芯片和PCB电子接收天线均采用现有技术常用的设备。

更优地，所述发射模块和接收模块之间的距离不超过1m。

作为优选，所述电磁流量模块包括电磁流量计和串口通信模块，FPGA芯片通过串口连接串口通信模块，串口通信模块连接电磁流量计。其中串口通信模块采用现有技术中常用的串口通信模块。

作为优选，所述无线通信模块包括依次连接的通信天线、蓝牙通信芯片和无线通信电路板。其中，通信天线、蓝牙通信芯片和无线通信电路板均采用现有技术中常用的通信天线、蓝牙通信芯片和无线通信电路板。

作为优选，所述FPGA芯片采用Xilinx XC7A15T芯片，SPI FLASH芯片采用AT45DB011D。

作为优选，所述电源管理模块采用TPS53319芯片。

本实用新型的基于FPGA的高集成度家用防漏水装置具有以下优点：

(一)、本实用新型采用模块化设计，实施方便；控制逻辑清晰，实现技术成熟，系统稳定性好；自动化程度高，全天候工作，实用性高，解决了家庭内各用水器具故障漏水不能及时发现和制止的问题，实现了经济和节水的目的。

(二)、使用FPGA芯片作为主控芯片，利用FPGA高集成度的特点，将多种外围芯片电路的功能集成进FPGA，使产品可以小型化集成化，作为一个单一装置而不是一个需要多种设备互相配合的系统实现防漏水的目的；

(三)、使用无线充电模块完成充电，使用射频无线充电方式，无需为装置布置重新布线，利于产品实施；

(四)、使用无线通信模块，通过蓝牙通信，可以让用户使用手机方便的控制和了解装置当前状态。

故本实用新型具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为基于FPGA的高集成度家用防漏水装置的结构示意图；

附图2为附图1中FPGA控制模块的结构示意图；

附图3为沿基于FPGA的高集成度家用防漏水装置的结构框图。

图中：1、壳体，2、FPGA控制模块，3、电磁流量模块，4、无线充电模块，5、无线通信模块，6、电磁水闸，7、电源管理模块，8、SPI FLASH芯片，9、接收模块，10、发射模块，11、PCB电子接收天线，12、充电控制芯片，13、接收电路板，14、插头，15、发射电路板，16、电源控制芯片，17、PCB电子接收天线，18、电磁流量计，19、串口通信模块，20、FPGA芯片，21、进水口，22、出水口，23、插座，24、马桶，25、进水管道，26、出水管道，27、继电器，28、通信天线，29、蓝牙通信芯片，30、无线通信电路板。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本实用新型的一种基于FPGA的高集成度家用防漏水装置作以下详细地说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如附图1、2和3所示，本实用新型的基于FPGA的高集成度家用防漏水装置,其结构包括壳体1，壳体1内安装有FPGA控制模块2、电磁流量模块3、无线充电模块4和无线通信模块5，壳体1下方安装有电磁水闸6，电磁水闸6一端设有进水口21，另一端设置有出水口22。FPGA控制模块2包括FPGA芯片20、电源管理模块7和SPI FLASH芯片8，FPGA芯片20连接SPI FLASH芯片8，FPGA芯片20通过Rapid IO接口连接无线通信模块5，可以在10米范围内与手机蓝牙模块完成通信连接，通信数据协议为自定义，每一帧数据由前导码、起始码、有效数据、结束码组成，接收数据后发送给FPGA控制模块2完成数据解析，FPGA控制模块2得到用户设置的参数信息或者开关控制指令。FPGA芯片20通过串口连接电磁流量模块3，FPGA芯片20通过继电器27分别连接电磁水闸6；电源管理模块7分别连接无线充电模块4、无线通信模块、电磁流量模块3、电磁水闸6、继电器27和FPGA芯片20供电；FPGA芯片20采用Xilinx XC7A15T芯片，SPI FLASH芯片8采用AT45DB011D，电源管理模块7采用TPS53319芯片。FPGA控制模块2用于接收无线通信模块5传输的用户设定被控设备用水量信息并将信息存储到SPI FLASH芯片8中，根据电磁流量模块3上传的实时流量统计当前时段总流量，当总流量超过设定阈值时，向电磁水闸6发送关闭指令，当实时流量为零且总流量不超过设定阈值时，清零所统计的总流量，并等待统计下一次总流量；电磁流量模块3用于统计管道实时流量并将信息上传到FPGA控制模块2；电磁流量模块3包括电磁流量计18和串口通信模块19，FPGA芯片20通过串口连接串口通信模19块，串口通信模块19连接电磁流量计18。电磁水闸6用于根据FPGA控制模块2发送的指令及时关闭进水管道；无线充电模块4用于无线的充电；无线充电模块4包括接收模块9和发射模块10，发射模块10用于安装在插座23上，接收模块9安装在壳体1上。接收模块9包括PCB电子接收天线11、充电控制芯片12和接收电路板13，电源管理模块7连接接收电路板13，接收电路板13连接充电控制芯片12，充电控制芯片12连接PCB电子接收天线11；发射模块10包括依次连接的插头14、发射电路板15、电源控制芯片16和PCB电子接收天线17。发射模块10和接收模块9之间的距离不超过1m。其中，无线充电模块4采用射频无线充电原理，工作频率915MHz，接收模块9布置在壳体1内侧通过电源线为各模块并行供电，发射模块10通过插头14插入插座开始工作，发射模块10和接收模块9距离最大不超过1米，属于中场无线充电范围，为涓流充电模式，可实现5V，400mA供电能力，满足装置正常工作需求。无线通信模块5用于FPGA控制模块2与移动端的通信，将接收的数据发送给FPGA控制模块2完成数据解析，得到用户设置的被控设备用水参数信息和开关控制指令，将FPGA控制模块2发送的被控设备漏水故障的信息发送给用户。无线通信模块5包括依次连接的通信天线28、蓝牙通信芯片29和无线通信电路板30。

用户通过移动端设置阈值，设置完成后FPGA控制模块2将值存储在SPI FLASH芯片8中；本实用新型可以安装在多种家庭内用水器具上，如面盆、马桶、菜盆、浴池等；将电磁流量计18安装在设备的下水管道上，并通过串口线和电源线与FPGA控制模块2连接；将电磁水闸6安装在设备的进水管道上，并通过串口线和电源线与FPGA控制模块2连接；将FPGA控制模块2安装在设备附近并防止被水泡，通过220V电源为FPGA控制模块2供电，即可实现家庭设备智能防漏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。