long8-龙8山科智能中标结果：2025年坪山水司水表更换工程DN15-DN25口径第四批采购项目结果公告

　　当前中国的经济快速发展，人们的生活水平提高，落后的科技已经不能满足人们日益增长的需求，不断进步的科学技术能推倒社会的发展。我国是世界上水资源匮乏的国家之一，节约水资源是我国当前采取的措施之一。智能水表的应用对水资源的节约做出了不小的贡献，基于单片机的智能水表的应用也日益增加。

　　课题“基于STM32的智能水表设计与实现”是在当前人们对水资源管理适用性下设计的。智能水表管理主要由单片机及其外围电路、水流量传感器、继电器、LCD1602液晶显示、按键、蜂鸣器及电源组成，实现实时流量监控报警。本设计不仅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。

　　人是生命之源，在人体所占比重高达70%，为人体内部正常活动提供保障。但是随着人类活动在世界范围内增长，水资源的匮乏也凸显出来。因为世界经济的发展，工厂数量也不断增加，工厂排放的未经处理污水，严重污染了淡水资源。最近日本计划将多年积攒下的核污水进行排放和美国向海洋丢弃大量有毒化学品的报废桶。水资源的愈发紧缺让人们意识到节约用水的重要性，所以人们就不断创造各种发明以让人们节制用水。基于单片机的智能水表的设计与实现要可以解决这样的问题。而且智能水表的设备体积小，接入水管中对水质没有影响，价格亲民，只需像普通水表接入水管就可以使用了，适合在各种环境严峻等场合使用。因此基于单片机的智能水表的设计与实现的研究对用水量统计方式的改变具有极其重要的意义。

　　现代社会的巨大变革和发展严重影响了我们的生活水平和生活节奏，经济、科技的发展带动了人文社会的进步和改变，同时，为了让生活更加的便捷，科技在我们日常生活中所占的比例愈来愈大，达到了井喷式的状态。在这个大背景下，long8唯一官方网站科技的自动化、智能化、无人化成为了现代潮流，这在智能手机、智能音箱、智能家庭管家等都有相关体现和运用。long8唯一官方网站在当今电子信息技术的快速发展，已经国家节水政策的推动，智能水表及其相关的电子仪表都将有智能化的一个发展方向。这不仅是国内的发展趋势，更是世界的潮流。而目前情况，电子仪表还存在许多关键问题没有解决。这些问题集中起来主要有设备昂贵，设备需要定期维护，存在漏电隐患。在生产力的不断发展下，智能水表也会愈加趋于完善。比如现在老式的水表本来是由机械装置来采集水流量数据的，那么会被现在先进的电子式的水表代替，随之是用电子设备来采集水流量数据。

　　总的说来，智能水表是一种更为先进的计水量仪表，推进水管理的现代化，需要智能水表在广阔范围内应用。在国内发展智能水表，long8唯一官方网站会使中国在这方面在国际上实现弯道超车，在世界市场上成为强有力的竞争者。。

　　传统的水表的设计与实现存在价格昂贵，体积巨大等一系列的特点，本文提出了一种基于单片机的智能水表的设计与实现系统。在基于单片机的智能水表的设计与实现系统中，使用意法半导体公司推出的STM32F103单片机作为核心，控制整个系统的运行逻辑。系统搭载了水流量传感器统计水流量。水流量传感器模块一款高性能的流量统计模块，广泛应用于气体和液体流量统计领域。用户可以通过设置水流量的限制，限制管道中的水流量。

　　基于单片机的智能水表的设计与实现系统中使用了LCD液晶模块进行信息展示，显示流过管道的流水量和限制的流水量。管理者可以通过按键设置限制的流水量。

　　在本系统中，我们研究了基于单片机的智能水表的设计与实现。整个系统具有较好的研究意义，同时具备较好的实用性，整个论文由渐入深的进行了介绍。

　　第1章引言，简要介绍了基于单片机的智能水表研究的背景和意义。在阅读大量文献后，对本课题有更加深入的了解，以及确定对本文的研究方向。

　　第2章为系统的硬件设计。整体框图以图形的方式对整个系统进行综合概述，这对于后面的硬件设计和软件设计都有重要的意义。通过第二章中的整体框图和确定方案进行硬件设计，本部分详细介绍了STM32F103C8T6单片机核心板、水流量传感器、继电器、LCD1602液晶显示、按键、蜂鸣器及电源等模块的线路连接，给出了各个部分的电路设计。为后面的软件设计提供了硬件支持。

　　第3章是介绍基于单片机的智能水表的设计与实现系统的软件设计。包括了系统调试的编译环境，主程序的流程图，子模块的流程图。

　　第4章是对单片机的智能水表的设计与实现系统的整体功能调试。通过前面的软硬件的基础，调试系统功能，对这个系统的整体功能和细节都予以调试，并记录调试过程出现的问题，并根据设计思路和硬件参考手册解决问题。对于整个系统的问题解决，需要清晰的系统思路，对整个系统有更加深入的了解。

　　第5章是总结与展望。本章对整个系统在设计中的问题总结和未来趋势的展望。总结的硬件选型，系统总体设计，软件设计，系统调试的系统设计思路，对日后工作和个人发展有着重要意义。在展望中，提出了对系统以后发展的方向和一些未解决的难点。整个总结和展望对本文的结束有重要作用。

　　智能停车场管理主要由STM32F103C8T6单片机核心板、水流量传感器、继电器、LCD1602液晶显示、按键、蜂鸣器等组成。如下图2-1为系统硬件框图。

　　使用STM32F103C8T6芯片作为一款高性能单片机，最高支持72MHz的频率，有50多个通用输入输出端口，具有3个12位的模数转换器，在8个通用内部定时器和3个高级定时器，多种通信端口几乎支持现在所有的通信协议。与STC89C52相比，STM32的功能更强，同时功耗更低，而且很容易实现多路通信。因此STM32F103C8T6单片机更适合我们的开发需求。综上所述，考虑到性价比，STM32F103C8T6单片机可以更好地满足读卡信息相关操作，单片机传感器的数据读取和显示，以及其他外围电路的驱动。

　　本系统使用到的单片机为STM32F103C8T6单片机。该单片机具有132个管脚。其中大部分引脚都具有第二功能。由于STM32单片机管脚众多，在实际使用中仅使用到部分管脚，因此在本系统的管脚图设计中仅绘制出了所需的相关管脚模块。如下图2-2单片机核心板电路。

　　作为显示常用字符且适用普遍的点阵式液晶显示屏，其1602表示可以显示2行16个字符的显示屏。液晶显示屏的主要原理是有流动特性的液晶在微小的电场中改变了在两块平行玻璃板之间的分子的排列，达到遮光效果显现像素点的明暗，电场消失后，凭借液晶弹性，黏性，流动性回复到之前状态。

　　电磁继电器电磁铁、衔铁、复位弹簧和触点等组成的。对电磁铁通电，产生电磁效应，衔铁在磁力吸引下吸向电磁铁，使触点相接触，使电路形成回路。在电磁铁断电后，电磁铁吸力消失，衔铁在复位弹簧作用下恢复到原来的位置，使触点分离，电路断路。电磁继电器组成的电路一般有两部分，通常情况下为低压控制高压电路通断。

　　在智能水表中，控制开关门锁的电机电压通常高于单片机及其外围电路工作电压，这时候如果直接由单片机来控制这种电路的通断(文章服务+v：haodaixie)，会直接影响到单片机自身工作的稳定性。从而产生了由低电压小电流的开关控制高电压大电流电路通断的需求。电磁继电器就十分符合这种需求，在整个通断过程之中，电磁铁的低压电和电机回路的高压电是完全隔离，没有形成回路，对单片机的工作不会产生任何影响。

　　光耦三极管和MOS管也可以实现同样的功能，但是电磁继电器直观且可靠，所能驱动的负载通常比上述三样要大。

　　电磁继电器比其他几样的所需要的附加电子元件和电路较少，在没有图纸的情况下专业人士可以马上掌握该电路的原理，且普通维修工人也能很快懂得整个电路。在门禁系统故障排查中，这是相对于其他电子元件的优点。

　　蜂鸣器的架构和电磁继电器非常相似，但线圈的启动方式有所不同，如下2-3图：

　　电枢可以影响弹簧的位置，就如上图的第一部分，电枢臂提前弯曲到静止位置，也使得线圈的磁力无法影响到弹簧。第二部分中，线圈是通电状态，弹簧的接触点还是保持闭合状态。但是在上图的第三部分中，电枢的接触点分离，使得线圈处于断电状态，弹簧也会变直，线圈的磁吸力也进而消失。经过此三步循环后，电枢又回到原来未到达静止位置时的状态，再次重复上述过程。

　　因为蜂鸣器内部和继电器有相似原理，故蜂鸣器需要较大电流驱动，因单片机引脚能承受电流有限，蜂鸣器需要用单片机引脚通过8550三极管间接控制，三极管集电极到射极能承受驱动蜂鸣器响起的电流，所以和电磁继电器有相似原理，也是单片机通过引脚控制蜂鸣器开关。操作详细介绍如下：

　　在单片机内部程序向IO_Ctrl引脚写“1”时，IO_Ctrl电平置5V，PNP三极管的基极和射极电平相同，PNP三极管截止，蜂鸣器和指示灯处于断路状态，蜂鸣器不响，指示灯不亮。在程序向IO_Ctrl写出“0”时，IO_Ctrl电平置O，PNP三极管的发射极向基极流过微弱电流，进而使三极管发射极向集电极导通，蜂鸣器和二极管的负极就和电源负极导通，当电流流过蜂鸣器后，蜂鸣器响起，同时并联的二极管也亮起。

　　流量检测传感器的原理是霍尔效应，将该传感器装在液体的进口处，这样就可以很好的检测得到液体流入的体积和速度，液体进入时，该流量传感器的液流转子组件由液体的冲击力产生相应速度的转动，水流量越大，液流转子的转速越快，反之则越慢，霍尔传感器的霍尔元件产生磁力然后转化为对应的脉冲信号并输出，这种脉冲信号由控制器接受后再次转化回水流流量对数据进行整理判断，根据预设值进行相应的调控。

　　（1）Q=7.5*K(L/Min),其中Q为液体的流量，K为流量的常数，每个电和K保持线性关系。流量计的流量的误差保持±2%?左右。流量计每流完一升水需要输出450个脉冲。

　　编程语言可以分为面向对象和面向过程两种形式的编程语言。C语言出现的时间最早，在单片机系统中使用频率最高。在使用C语言编程的过程中，要注重软件设计的几个重要几个原则。首先在程序设计中要进行程序整体思路设计，把整个程序这个大问题分解为多个小问题。根据各个不同的功能需求，把这个程序开发划分为多个模块。然后把模块软件的写成接口的形式，使编写好的模块程序封装成一个可以调用的方法类函数。这样的模块软件开发的好处可以实现快速排除软件的漏洞问题。也可以为后续的软件开发留下接口，能更好的实现功能拓展，这使得软件的更新更易于开发。同时也可以把整个程序逐层分解，可以规划成从整体到部分的思路。这样进行程序设计后，从最低层往整体的大框架逐层排查问题，这样就可以快速解决在整体调试出现的问题。在单片机的软件编写过程中，使用合适的编译器也是非常重要的，这次的软件开发选择KeiluVision软件开发整个程序。KeiluVision软件启动界面如图4.1所示。

　　液晶显示器的控制通过IIC接口实现，下面是液晶显示器的控制软件操作流程图如下3-2所示：

　　按键的控制通过监控单片机引脚电平实现，下面是按键的控制软件操作流程图如下所示：

　　本系统由STM32F103C8T6单片机核心板、水流量传感器、继电器、LCD1602液晶显示、按键、蜂鸣器及电源组成。组成零件如下图4-1所示：

　　1、整机系统上电启动。通过液晶LCD1602液晶实时显示瞬时流量和累计流量、设置的累计流量。如下图4-2所示。

　　2、在系统中接入按键电路可以实现对流量大小的控制，设置加减按钮，这样就方便对流量大小的精确控制，在开启设置状态后，就可以通过按加减按钮实现设置水流大小的阈值，当水流到达阈值后系统就会自动进行相应的报警和调控。例如下图中我们将水流量的大小调整到1.3L:

　　3、水流量传感器中接入继电器，可以方便实现对水流大小的控制，它相当于一个开关，调整水流大小的阈值后，开关的开闭合程度就会产生相应的变化，当水流量过高时，继电器就会模拟水阀闭合开关，使水流停止进入，由此控制总体液体流量。下图所示时水流量未到阈值时，继电器打开水阀开关，LED灯随即点亮。

　　4、如果累计流量超过设置阈值，蜂鸣器报警、继电器断开，否则不报警继电器闭合。下图以达到累计值，继电器关闭，LED灭。

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