文档介绍：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
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 2
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第三章硬件设计 3
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第四章软件设计 17
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protues仿真 19
参考文献 21
附录 22
致谢 28
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。
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。
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。
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。
AT89C51单片机
报警电路
显示电路
电源模块
读写模块
流量传感器
门阀驱动
通信模块
图2-1
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、读写模块等。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPE