龙8国际一种基于单片机的智能水表设计毕业论文开题报告

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　　1、毕业设计（论文）开 题 报 告1选题的背景和意义由于中国社会的经济快速发展，落后的科技已经不能适应时代的发展，只有不断进步的科技才能推动社会和时代的跨越发展，所以基于单片机智能水表的研究也推上了一个重要的高度。智能水表的研究为水资源的再节约做了很重要的贡献。我国是世界上人均水资源拥有量是分贫乏的国家之一，节约和保护水资源是我国当前一项是分重要的战略措施。节约水资源包括两个方面的措施，一是大力推广应用节水新技术；二是加强用水的科学管理，在某种意义上来说，加强用水科学管理是当前的首要任务。要加强用水的科学管理，最重要的是加速研究开发科学先进、应用方便的节水科学管理仪表以及这种仪表的普及应用1。可见

　　2、研究一种低功耗、计量精确方便的智能水表显得极为重要，对推动水节约发展做重要贡献。1.1选题的背景此次设计是一种基于单片机的智能水表，long8-龙8(国际)唯一官方网站它以价格较低的AT89C51为核心，以智能卡式水表系统为研究对象，它结合了控制技术、计算机技术、流体计量学等多方面技术，是一种跨专业的电子信息化系统。主要解决计量控制精度、功耗、数据保密性、动作可靠性和稳定性、系统易用性和安全性等方面问题。1.2研究现状传统水表的发展经历了漫长年代，它涉及社会生活的各个方面。它对改善人类生活、促进社会发展和科技进步起到了无法估量的作用。直到现在在很多领域还能继续发挥作用。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

　　3、功能较单一。只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能，用户在使用过程中无法对其功能进行改变。传统水表的主要特点是自成体系，自我包容，用户无法更改。传统水表功能单一，只具流量采集和机械指针显示用水量的功能。另外，传统水表无法升级换代，而且开发周期长、经费投入大。随着科技水平不断发展，人们对传统水表提出以下几方面的要求：测量精度高、功能强、可靠性好，测量全能自动化、智能化，小型化、使用灵活方便、long8-龙8(国际)唯一官方网站升级方便，同时还能进行测量数据的处理、存储和显示，具有和其他设备进行数据通讯等功能。这些新的要求不仅促使着传统水表不断地改进和发展，也孕育着新一代水表智能水表的产生。1.2.1国外水表系统发展概况在国外集中

　　4、抄表系统的技术发展起步较早，对集中抄表技术的研究起步也较早，且比较深入，从标准的制定到抄表专用芯片的生产都比较成熟，多种集中抄表技术得到了相对广泛的、成功的应用，在发达国家基本上都实现了远程集中抄表。对于适合于远程集中抄表的智能水表而言，国外几家大水表公司，如瑞典ABB公司、德国MEILEK公司及以色列ARAD公司推出的总线制智能水表，这些公司定做了一体化芯片(将采集、存储、传输电路集成于一体的专用芯片)，固件到表体上。这种水表由于采集计数工作单元均装配在智能水表内并密封，水表的数据采集、处理、存储等基础工作全由水表本身完成，上位机不参与底层数据采集，仅进行通信联系，消除了外界因素对计量的影响

　　5、2。另外因智能水表引出的总线通、断不影响单表数据采集和保存，也不影响其它水表数据的读出，即使本次读数时该表总线出现故障，只需重新挂接好总线，无需重新置数，水表的真实读数仍可继续读出，其安全性、稳定性是比较可靠的。但是成本较高，推广普及较慢。1.2.2国内水表系统发展概况国内发展现状相对于国外远程集中抄表和智能化水表的发展，我国在这方面的技术起步较晚，但是发展十分迅速。RS-85总线传输方式已经广泛应用在集中抄表系统中，在我国些大中城市，无线传输抄表方式也广泛使用，经过技术的改进，这种抄表方式已经取得了明显的效果；电力线载波技术更是发展迅速，尤其在电能表自动抄表方面使用最多。对于传统水表出现的缺

　　6、陷，我国市场上出现了很多种智能化水表，如接触式IC卡智能水表、阶梯式IC卡预付费智能水表、非接触式IC卡 (射频卡)智能水表等。同样远传水表是将用户用水量数据远传给上位机管理系统，现在我国出现了几种远传水表，包括无线远传水表、电力线载波水表和摄像直读式远传水表等2。2研究的基本内容（1）对智能水表系统进行设计，完成相关器件选型，对原理图进行设计。 （2）基于PROTUSE对软件、硬件进行综合仿真与优化，确保实现相应的功能。2.1基本框架智能水表工作时，首先由用户购买IC卡（即用户卡），并携IC卡至收费工作站交费购水，工作人员将购买水量等信息写入卡中。用户将卡插入IC卡水表，卡表内单片机识别IC

　　7、卡密码并确认无误后，将卡中购买水量与表内剩余水量相加后，写入卡表内存储器，同时必须将IC卡内购水值清零。当用户用水时，由流量传感器采进来的信号以脉冲形式触发单片机的外部中断，换醒单片机，进行用水处理。用户在用水过程中，卡表内剩余水量相应减少。当剩余水量低于一定量，如5m3，卡表报警提示用户购水。当E2PROM中存储的水量用完时，单片机自动关闭电磁阀。用户只有重新购水，才能使电磁阀打开。此外，在发生人为故意破坏时，阀门也会关闭。智能水表的主系统框图如图2.1所示。流量传感器电磁水阀进水供给用户控制器图2.1主系统框图系统硬件电路由IC卡读写电路、液晶显示控制电路、电磁阀控制电路、脉冲提取电路、安

　　8、long8-龙8(国际)唯一官方网站全保护电路、记忆单元电路、通信接口电路组成，以AT89C2051为核心控制芯片，完成整个水表信号的读、写处理，监控水表工作的功能。其硬件结构框图如图2.2所示。AT89S8253IC卡读写AT45DB041DSPI液晶显示LCD1602P0/P2驱动电路I/O脉冲提取电路T0/T1电磁水阀安全保护电路流量传感器 图2.2硬件结构框图2.2研究的重点和难点重点：（1）对电气原理图进行设计，并对PCB板进行布线）程序设计方面，对读写卡、显示、驱动控制功能的实现；（3）系统的稳定性与可靠性设计。难点：（1）智能卡式水表控制系统软件部分看门狗的初始化、进入睡眠及其唤醒等处理的设计；（2）智能

　　9、卡式水表控制系统硬件部分接口电路包括IC卡接口、液晶显示接口、电磁阀驱动接口的设计。2.3拟解决的关键问题（1）对芯片进行有效的集成，以实现对应的功能；（2）通过软硬件优化，实现分析仪系统的快速响应；（3）基于PROTUES对相关软硬件进行仿线S8253）：AT89S8253是Atmel公司生产的8位微处理器，它与51单片机完全兼容，但在P1端口（P1.4 P1.7）上扩展了SPI接口；具有12KB的在系统重编程可下载Flash和256B的内部RAM；32位和8051兼容的可编程I/O线KB的EEPROM存储器6。（2）阀门

　　10、（电磁水阀MP15A-3V）：MP15A-3V，仅需+3V电源供电。正常供水情况下，电磁阀自锁于常开状态，驱动机构不消耗电能，只有当购买的吨位数用完时，才由固态继电器驱动电磁阀关闭开关，并自锁于常闭状态，重新购水插卡后，再次送电开启。（3）流量传感器（WG101）：流量传感器是水表中的传感器部分，是实现正确计量的基础。WG101具有工作时无须使用外加电源；使用双磁极交替触发工作方式，触发磁场极性变化一周，传感器输出一对正负双向脉冲电信号，信号周期为磁场交变周期；输出信号幅值与磁场的变化速度无关，可实现“零速”传感；无触点、耐腐蚀、防水，寿命长等特点10。（4）IC卡读/写器（内芯AT45DB0

　　11、41）：AT45DB041是Atmel公司生产的4M位串行数据Flash，支持ISP在系统重编程（擦写和编程），可用于语音、图像和数据的存储，特别适合于存储器型IC的设计。具有2个SRAM数据缓冲器，可以允许在系统重编程时接收数据。（5）显示器（LCD1602）：是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它由若干个57或者511等点阵个点距的间隔，起到字符间和行间距的作用。LCD1602是指显示的内容为162既可以显示两行，每行16字符液晶模块（显示字符和数字。（6）供电电源：供电系统采用交/直流电源，平时水表由交流电通过表内的小型变压器输出供电，而备用电池处于充电状态，一旦停电，水

　　12、表就由内部备用电池供电。3.2编程与仿线）电路图设计电路图设计采用Protel 软件实现，其用于进行电子产品的电路板设计，完成整个电子产品设计过程中物理结构的设计。包括印制电路板的机械结构设计、元件的布局设计和电路的布线设计。设计的结果可以用光绘数据文件的形式输出8。在本次设计中要完成IC卡读写模块电路、液晶显示模块电路、电源电路、电磁阀控制电路等电路设计（2） 编程在本次设计中将采用KEIL C软件对图3.1过程进行编程。 开始系统自检打开中断是否符合供水条件？关闭电磁阀并报警提示“可用水量不足”显示用水情况结束N打开电磁阀Y 图3.1系统程序（3） 仿真仿真采用Proteus软件实现。

　　13、Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。在本次设计中将对显示模块电路，电磁阀控制、驱动电路，传感电路进行仿线）IC卡智能水表系统的原理图、PCB布线）基于C语言或汇编的源代码；（3）基于PROTUES对系统进行仿真优化，long8-龙8(国际)唯一官方网站提供运行效果界面抓图或视频；（4）10000字以上设计论文一篇。5研究工作进度计划（1）2013.11.152013.11.19 完成选题（2）2013.11.202014.01.03 完成前期准备材料（3）2014.0

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