智能水表设计.doc

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1、天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）题目：IC卡智能水表设计完成期限：2017年1月5日至2017年5月15日学习中心：奥鹏专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学生学号：指导教师：李克骄摘要本文主要以智能IC卡水表系统为研究对象，研究了基于单片机的智能水表的设计。首先提出射频IC智能水表系统的设计方案；其次对系统硬件电路结构进行了设计；再次介绍了系统软件设计原则以及控制流程。该智能水表以低功耗、低电压、高性能的8位单片机AT89C51为核心，以防干扰性能极高的双干簧管为流量传感器，另外本设计还有可显示状态字的L

2、ED显示屏以及报警模块，剩余水量到报警值或为零时，门阀驱动电路运作，自动关阀中断供水。采用射频读写芯片，当IC卡贴近感应区时，通过读卡芯片读入所购水量并和水表内剩余水量累加，并写入射频卡水表内存储器。本设计可以改善传统水表功能单一的缺点，测量精度更高，功能更强，可靠性更好。关键词：智能水表；射频IC卡；AT89C51；目录第一章绪论1第二章系统分析及设计方案22.1系统设计技术指标22.2系统主要硬件2第三章硬件设计33.1AT89C51单片机的介绍33.1.1中断系统83.2流量传感器93.3阀门驱动电路103.4

3、读写模块113.5通信模块133.6电路显示153.7报警电路153.8电源电路16第四章软件设计174.1设计思路174.2主流程图184.3protues仿真19参考文献21附录22致谢28第一章绪论水资源短缺现象日益严重,加强用水科学管理是当前首要任务。长期以来，我国城镇居民都是先用水后交费，采用人工抄表、按户收费的方式。传统水表主要结构由硬件构成，以相对固定形式确定下来，所实现的功能较单一。因此研制一种低功耗、计量精确方便的智能水表显得极为重要。随着科学技术的发展，智能IC卡水表渐渐走入了人们的生活。1997

4、年第一个代码预付水表产生了；1998年射频卡水表研究成功；1999年新一代的接触式IC卡水表(采用逻辑加密卡)及CPU卡水表研制成功：2000年TM卡水表产生了；2001年具有防水功能的接触式IC卡水表研制生产。20世纪90年代初期，中国各地对水表计量精度等级达到A级就满足了，而美国普遍要求相当于国际标准的C级。近年来世界性共同倾向对水表的质量要求提高，向工业发达国家靠近，如乌拉圭国家要求速度式C级计量精度等级，澳大利亚要求D级。中国市场上，速度式水表从B级到C级，容积式从C级到D级，纯净水用户指定要求D级水表。我国

5、的传统水表必须进行改进才能适应社会和经济的发展。测量精度高、功能强、可靠性好，智能化，小型化、使用灵活方便成为研究本课题的重要方向。[1][2][3]本文以智能IC卡水表系统为研究对象,首先提出射频IC智能水表系统的设计方案；其次对系统硬件电路结构进行了设计；再次介绍了系统软件设计原则以及控制流程。该智能水表以美国ATMEL公司生产的一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机AT89C51为核心，以双干簧管为流量传感器，另外本设计还有可显示状态字的LED显示屏以及报警模块，剩余水量到报警值或为零时，门阀驱动电路运作，自动

6、关阀中断供水。采用射频读写芯片，当IC卡贴近感应区时，通过读卡芯片读入所购水量并和水表内剩余水量累加，并写入射频卡水表内存储器。第一章系统分析及设计方案本文以智能IC卡水表系统为研究对象，研究了基于单片机的智能水表的设计。了解智能IC水表系统的工艺过程，对被控对象进行整体分析，设计整体系统方案；根据智能IC水表系统的特点，完成系统的硬件设计；在硬件设计基础上，完成系统软件部分的设计，包括主程序、初值设定子程序、LED显示子程序等。2.1系统设计技术指标（1）实现智能水表精确测量，达到1级精度要求的方法。此处涉及到水量

7、计量芯片的选择、CPU的选择、软件算法的构架、PCB布局等影响测量精度因素的研究。（2）实现水表智能化管理的具体方法。涉及到的研究内容有：数据存储的方法、系统通过RS485与上位机通信实现方法、系统通过红外与其他设备通讯的实现方法。（3）实现系统供电电源的方法。此处涉及到交流电源转直流稳压电源的研究。2.2系统主要硬件单片机的最小系统、流量传感器、显示电路、电源模块、报警电路、门阀驱动电路、读写模块等,系统的结构如图2-1所示。第三章硬件设计单片机的最小系统、流量传感器、显示电路、电源模块、报警电路、门阀驱动电路、读

8、写模块等。3.1AT89C51单片机的介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机而在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更实用，也是一种高效微控制器，因为它不但和