基于单片机的流量控制系统设计

基于单片机的涡轮流量计系统设计涡轮流量传感器是一种精密流量测量仪表，与相应的流量积算仪表配套可用于测量液体的流量和总量。

广泛用于石油、化工、冶金、科研等领域的计量、控制系统。

本设计流量计的硬件主要由涡轮流量传感器、信号转换电路、STC89C51单片机及其接口、液晶显示等部件组成。

系统运行可靠，成本低。

系统通过对水流量的参量的采集，达到了水流量检测和控制的目的，带来很好的经济效益和社会效益。

标签：单片机；涡轮传感器；液晶显示1 轮流量计测量原理液体涡轮流量计是一种速度式流量计，如图1所示，由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成；涡轮传感器的工作原理是当流体流入时，冲击涡轮叶片，便有管道内流体的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。

在涡轮旋转的同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量。

根据電磁感应原理，在线圈内将感应出脉动电信号。

2 系统硬件电路设计文章是基于单片机STC89C51的液体涡轮流量计的系统设计，通过涡轮传感器检测流量信号，通过电路转换和信号放大电路，再通过AD转换送入单片机的P1口，通过单片机的P0口显示，由单片机的P2口中的几位控制LCD1602的读写、使能时序，通过定时器中断给AD0809提供工作的脉冲时钟信号，通过P2口的几个位控制ADC0809的开始信号、使能信号。

将传感器与管道相连接对流量进行测量，传感器输出的电流信号为4-20mA，通过作者的设计将其转换为0-5V的直流电压，由AD0809转换为数字信号，通过程序控制转换为流量在LCD1602上显示1.5-15m3/h。

该系统的硬件电路包括电源电路为传感器提供电源信号，流量传感器采集液体流量信号输出电流信号转换为电压信号，通过A/D转换由单片机控制，由LCD 液晶显示实时液体流量。

2.1 电源电路模块设计涡轮流量传感器需要外接24V的电源作为工作电压，本设计通过将220V的交流电压转换为24V的直流电压，该部分包括变压器的降压，整流桥的整流，电容滤波，通过7824输出24V直流电压，如图1所示。

（ｉｇ ｉｇｈ ｎＩｓ ｔｔ ｏ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｐｎ ｄｎ ｓ ａ ６ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｐｎ ｄ ｓａ ｔ ｅ ｆ ｈ ｏｏ ， ｉｇ ｉｇｈ ｎ ４ ７ ４ ， ｈｎ ） ｎ ｎ ｉ Ｔｅ ｕ ｇ
Ａｂ ｔ ｃ： ｅｔｅＡＴ８ Ｃ５ ａｒ ｎ ａｃ ｎｒ ｌｏ ｗａｅ ｃｏ ｙｃｅ ｎａ ｕ ｔｏ ｌｐ ｃ ｎｒｌｔ ｓ ｈ ｉｎｆｓ ｔ ｎｍｏ ｎ ｉ ｈ ｒｅ ｓｒ ｔ Ｕｓ ｈ ａ ９ ｃｒｙ ｏ ｏ ｔ ｔｒｆ ｔｒ ｌａ ｍｏ ｎ ｆｕｅ ， ｏ ｔｏ ｏ ｕｅｔｅＩａ ｉ ｔ ｉ ｍｅ ｔｄｓ ａｇ １ ｏｔ ａ ｉ ｌ ｅａ ｏ ｃ
２总系统 的构成
本 系 统 主 要 有 液 体 药 剂 池 、 量 传 感 器 、 动 阀 门 、 门 电 流 电 阀 机 、 Ｃ 一 １ 片 机 控 制 系 统 以 及 液体 管线 和 控 制 线 、 视 线 等 组 Ｍ Ｓ５ 单 监 成 。系 统 硬 件示 意 图如 下 ：
关键词 ： 量传感器 ； 量控制 ； 流 流 累计 流 量 、
中图分类号： Ｐ ７ Ｔ ２３
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ９ ３ ４ （０ ７ １ — １ ６ 一 ２ １ ０ — ０ ４ ２ ０ ）１ ２ ４ ５ Ｏ
Ｇ０ Ｎ Ｇ ａ ｈａ Ｙ －ｃ ｏ．ＣＨ ＥＮ Ｇ ａ Ｘｉ ｎ
在 系 统 硬 件 电 路 设 计 中 ， 多 采 用 标 准 化 、 块 化 的 典 型 电 大 模 路 。 如 ８ ５ 芯 片 的外 存 储 器 的 扩展 、时 钟 电 路 和 复 位 电路 等设 ０１ 计 。 为 了 实 现 对 电 机 的 控 制 ， 过 对 ８３ 的 Ｐ ．～ １ 通 ０ｌ １ Ｐ ． 的设 定 Ｏ ２口
维普资讯

2.
方案一：脉冲发讯集中抄收式智能水表系统
工作原理：由表具不断发出脉冲信号，经采集器对脉冲信号进行采集、累加、存储和数据上传。
优点：发讯式集抄系统目前在国内已普遍采推广应用方便,价格较低，只要生产厂商、系统集商严格把好每一环节的质量关，且发讯不随时间产生疲劳损伤，此系统不失为一种可供选择的、适于一定历史时期的过渡产品。
缺点：前期经济投入太多，需要大量的专业网络维护人员，维护工作量大。设计过于复杂，太难，且不容易实现[4]。
方案三：基于89C2051单片机的IC卡智能水表系统
工作原理：以接触IC卡或非接触射频卡作为媒介，将各种信息输入表中控制系统来自动开关阀门(供水或停水)，由用户到自来水公司网点先预购买水量，再将用水量通过IC卡输入表中控制系统，等水量用尽即自动关阀并中断水的供给，报警器在设定水量用完之前会自动报警以提醒用户购水，到达“先买水、后用水”的目的。
Keywords：single-chip computer；wiegand sensor；ICcard；intelligent watermeter
基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计
1 绪论
1.1课题的背景及意义
环境与发展，是当今国际社会普遍关注的重大问题，保护环境是全人类的共同任务。水资源作为生态环境中的重要资源，是人类生活的生产中不可取代的资源，对一个国家的生存和发展也是极为重要的。水资源是一切生命的源泉，是人类不可缺少的物质条件，没有水人类就不能生存，没有水人类赖以自下而上的物质生产就不能发展。
缺点：(1) 初始化及维护工作量大；(2)磁铁强磁场干扰；(3)电能消耗。
方案二：基于CAN总线的智能水表自动抄收系统
工作原理：自动抄收系统主要由小区管理中心电脑(主控机)、水表数据采集器、采集服务器、中继站等几个部分组成，是一种智能化多用户能耗集中自动抄收系统。其原理是将原能耗计量表的流量转换为脉冲信号，经信号传输线至系统总线，由接口电路通过有线传输或主机直接抄读，最后经微机管理，实现耗能数据的自动处理。

基于51单片机的家用水流量计设计毕业设计摘要：本设计以实际家庭生活为背景，使用51单片机为主控芯片，设计了一种家用水流量计，可以实时监测和显示家庭用水量，并通过液晶显示屏显示当前用水量和累计用水量，方便家庭管理和用水计量。

该设计采用水流传感器检测水流，通过51单片机进行信号处理和计算，实现流量的准确测量。

设计还包括电源管理模块和通信接口，可接入家庭智能系统进行数据传输和远程监控。

通过实验验证，该设计具有较好的性能和稳定性，可以满足家庭生活中对水流量计的需求。

关键词：51单片机；水流量计；流量检测；液晶显示屏；家庭用水管理一、引言水资源是人类社会发展中不可或缺的重要资源，合理使用和管理水资源对节约水资源、保护环境等具有重要意义。

在家庭生活中，人们对用水量的控制和管理也变得越来越重要。

因此，设计一种家用水流量计，实时监测和显示家庭用水量，对于家庭用水管理具有重要意义。

二、设计原理1.水流传感器水流传感器是本设计中的重要组成部分，用于检测水流并将其转换成电信号。

常用的水流传感器有涡轮流量传感器和电磁流量传感器等。

在本设计中，选用涡轮流量传感器，其原理是通过涡轮旋转的速度来确定流量大小。

2.传感器信号处理与计算传感器输出的电信号经过滤波和放大等处理后，通过51单片机的AD 转换模块进行模数转换，得到相应的流量数值。

根据传感器的特性和流量的计算公式，可以进一步将流速转化为流量，并进行相应的数据处理。

3.信息显示模块为了方便用户了解当前用水量和累计用水量，设计了液晶显示屏。

通过51单片机的IO口和液晶显示屏进行通信，将实时的用水量和累计用水量显示在液晶显示屏上，使用户可以方便地获取信息。

三、系统设计1.硬件设计本设计的硬件主要包括水流量传感器模块、51单片机主控芯片、液晶显示屏、电源模块和通信接口。

水流量传感器模块用于检测水流，51单片机主控芯片用于信号处理和计算，液晶显示屏用于显示实时用水量和累计用水量，电源模块用于供电，通信接口用于连接家庭智能系统。

芯片 内集 成 了构 成 一个单 片机数 据采 集或控 制 系统
感器 ， 温度 传感 器） 传递 部件 、 、 微控 制器 及其 显示 和
输 出部 分组 成． 由于 采用 了压 力工 作温 度补 偿 ， 大大 提 高 了测量精 度 ．
所 需要 的几 乎 所 有 模 拟 和 数 字 外 设 及 其 它 功 能 部 件 ， 设或 功能 部件 包括 ＡＤＣ、 编程 增 益放 大 器 、 外 可 ＤＡＣ、 电压 比较 器 、 电压基 准 、 温度 传 感 器 、 ＭＢ ｓ Ｓ ｕ／ ＩＣ、 ２ ＵＡＲ Ｓ Ｉ 定时 器 、 编 程 计 数 器 ， 时 器 阵 Ｔ、 Ｐ 、 可 定
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｃ８ ５ Ｆ Ｍ ＣＵ ；ｆｏ ｍｅ ｅ ；ｓ ｒａ ｏ ０ １ ｌ ｗ ｔ ｒ ｅ ｉｌＣ ｍｍｕ ｉ ａ ｉ ｎ；Ｌ ｎｃ ｔ ｏ ＣＤ ｉｐ ａ ｄｓ ｌｙ
流 量计 广泛 应 用 于 工业 生产 和人 民生 活 当 中．
期 ， 理能 力大 大提 高。 采 用相 同振 荡器频 率 的情 处 在
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｌ ｗ ｔ ｒ ｗａ ｅ ｉ ｎ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ０ １ ＣＵ． Ｔｈ ｏ ｏ ｉ ｇ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｓｒ ｃ ： ｆｏ ｍｅ ｅ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ａ ｅ ｎ Ｃ８ ５ Ｆ Ｍ ｅ ｃ ｍｐ ｓ ｎ ｆ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ
ｔ ｅｄ ｓｇ ｆ ｓ ｆｗａ ｅ ａ ｅ ａｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ａｎ ｈ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｃ ｒ ｓ ｓ ｔ ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｏ ｔ ｒ ｒ ｌｏ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ， ｄ ｔ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ｏ ｅ ｕ ｅ ｈ
列 （ Ｃ ） 内部 振 荡 器 、 门狗 定 时 器 及 电源 监 视 ＰＡ 、 看

基于MSP430单片机的数字涡街流量计的设计摘要涡街流量计因其介质适应性强，无可动部件，结构简单、使用寿命长等诸多优点，在许多行业得到了广泛的应用。

但涡街流量计还存在一些问题，特别是在低流速、小流量的情况下，涡街流量计受到多种干扰噪声的影响，其涡街信号的信噪比很低，难以实现精确测量。

本课题基于MSP430单片机单核结构对数字涡街流量计进一步研究，在保证测量精度与实时性地基础上降低了系统整体功耗。

本次设计中数字涡街流量计采用MSP430单片机为控制器的硬件结构，在低流速小流量的情况下，由单片机来计算涡街信号频率，由MSP430单片机对涡街信号前置放大电路输出的方波进行计频，同时具有常规模拟涡街流量计在高信噪比的情况下测量准确、实时性好的优点。

本次设计基于前人的成果，选取成熟的已经市场化的涡街流量传感器作为信号采集装置，以MSP430单片机作为核心处理器，可以实现自动采集瞬时流量信息，自动处理流量积累值等功能。

其主要优点在于应用超低功耗的msp430单片机可以长时间的持续工作，这对于需要持续采集流量信息的行业至关重要，而选取涡街测量又能准确并无接触的测量大直径大流量大密度的流体流量，更提高了本设计的实用性。

关键词：MSP430 涡街流量计低功耗实时检测Design of Digital Vortex Flowmeter Based on MSP430 MicrocontrollerABSTRACTBecause of its advantages such as strong adaptability to medium, lacking of moving parts, simple of structure and long service life,V ortex Flowmeter is widely used in a lot of industries. But V ortex Flowmeter still has some problems, especially when it comes to some low flow rate and small quantity of flow situation. V ortex Flowmeter is disturbed by many kinds of noise, so the SNR of the signal is very low, thus makes it difficult to realize accurate measurement.This design is based on MSP430 Microcontroller and has further study about Digital V ortex Flowmeter, it reduces the overall power consumption of the system on the basis of guaranteeing its accuracy and real-time monitoring. In this design MSP430 Microcontroller is used as the hard ware of the controller of Digital V ortex Flowmeter. When it comes to the situation with low flow rate and small quantity of flow, microcontroller calculates the frequency of vortex signal, MSP430 Microcontroller calculates the frequency of the signal produced by vortex signal preamplifier circuit. It also has the advantage of accurate measurement and real-time performance of conventional simulating vortex flowmeter in high SNR condition.This design is based on former achievements and selects mature marketized vortex transducer as signal collect device. It use MSP430 Microcontroller as central processor and can collect instant flow quantity automatically and calculate the quantities together. Its main advantage lies in its application of ultra low power consumption can achieve long time continued work, which is sequential to the industries that need to collect flow quantity information continuously. V ortex street survey can survey large diameter, large flow quantity and large density liquid untouched, which makes the practicability of this design better.Key words: MSP430 Microcontroller; V ortex Flowmeter; low power consumption; real-time detection目录1.前言 (1)1.1涡街流量计的发展历程 (1)1.2涡街流量计的优点及局限性 (2)1.3MSP430单片机简介及发展历程 (2)1.4立题的目的及意义 (3)1.5设计主要内容 (4)1.5.1 设计内容 (4)1.5.2 技术要求 (4)1.5.3 设计方法 (4)2.设计总体方案分析 (5)2.1方案综述 (5)2.2总系统框图 (5)3.硬件部分 (7)3.1CPU及时钟复位单元 (7)3.1.1 MSP430单片机特点 (7)3.1.2 单片机选型 (8)3.1.3 MSP430F149单片机特点 (10)3.1.4 硬件电路介绍 (10)3.212864LCD液晶显示单元 (11)3.2.1 12864LCD概述 (11)3.2.2 12864液晶屏基本特性 (12)3.2.3 12864LCD模块接口说明 (12)3.2.4 控制器接口信号说明 (13)3.2.5 模块主要硬件构成说明 (14)3.2.6 应用说明 (15)3.3涡街流量传感器模块 (16)3.3.1涡街流量传感器简介 (16)3.3.2 涡街流量传感器工作原理 (16)3.3.3涡街流量计结构 (17)3.3.4 涡街流量计优点 (18)3.3.5 技术参数 (19)3.3.6涡街流量计选型 (19)3.3.7 流量传感器的安装要求与注意事项 (20)3.3.8 流量传感器模块硬件电路 (20)3.4独立按键模块 (21)3.5电源模块 (21)3.5.1 硬件电路介绍 (21)3.5.2 ASM1117-3.3芯片介绍 (21)4.软件部分 (23)4.1主程序及流量传感器模块 (23)4.1.1主程序及流量输入换算流程图 (23)4.1.2主程序及流量输入换算程序 (24)4.2独立按键模块 (26)4.2.1 独立按键部分程图 (26)4.2.2 独立按键部分程序 (27)4.312864液晶显示模块 (28)4.3.1 12864中断显示流程图 (28)4.3.2 12864中断显示程序 (29)5.结论 (30)6.致谢 (31)参考文献 (32)附录A 所有程序 (33)附录B 所有图集 (50)1 前言1.1 涡街流量计的发展历程涡街流量计属于流体振动式流量计，在特定的流动条件下，一部分的流体动能转化为流体振动，其振动的频率与流速(流量)有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称之为流体振动流量计。

基于MSP430单片机的流量显示表硬件CPU设计作者：郑艳楠等来源：《价值工程》2014年第05期摘要：随着计算机的发展，工业自动化水平的提高，在工程中流量显示表已得到了广泛的使用。

显示仪表精确度的高低，直接影响着企业的经济效益。

在我国现有经济水平下，使用单片机开发的流量显示表，在工程中是非常适用的。

该表是用MSP430F135为主芯片，并辅以其他的外围模块构成的具有串行通讯功能，满足流量检测显示的嵌入式最小系统。

关键词：流量显示；单片机；MSP430系列中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0058-031 流量显示表的系统概述流量显示表是由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和用户应用程序组成的，用于实现对流量的检测、显示等功能。

目前在工程上得到广泛应用，尤其在油田、水利等领域。

流量显示表主要包括硬件和软件设计两部分，硬件完成的功能主要是把传感器送入的信号经过一系列的变换在显示端口显示数据；软件完成的功能是控制各个模块的功能实现，整个系统具有外围结构简单的特点。

传感器模块与单片机的通道A/D进行连接，这样可以简化模拟采集设计，从而减小设计的复杂性，以此来增加系统的可靠性。

而键盘输入模块是实现人机对话的主要功能。

电源及复位模块的主要功能是提供可靠的电源，系统也需要有复位功能，这样系统能够提供复位信号。

我们设计的主要目标就是将振动器和系统时钟发生器主要以廉价和低功率的设计为主。

而且当廉价系统和外接器件缩减到一个普通的晶振的时候，就需要达到低频晶体和含有倍频器的振荡器来满足时钟系统速度与低功效这两个要求。

2 嵌入式仪表系统硬件设计2.1 硬件设计概述流量显示表的硬件设计主要包括CPU的设计及外围模块的设计，由于CPU芯片内资源丰富，所以需要的外围模块很少，只有键盘模块，输入模块，通讯模块，显示模块等外围模块。

流量显示表的功能主要是将流量传感器送入的数据，通过主CPU经过数据处理后送到显示的过程。

Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ 。 ０ ５ ． ０ ２ ６
基于Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ４ １ ０ 单 片机 的流量仪设计与应 用
赵祖龙 赖万 昌 成 都 理 工 大学 ，成 都 ６ １ ０ ０ ５ ９
图１系统总体 结构 图
Ｆ ｉ ｇ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｕ ｎ ｉ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
图３ Ｆ Ｍ１ ２ ８ ６ ４ Ｍ一１ ２ Ｌ 串行接 口电路原理 图
Ｆ ｉ ｇ． ３ Ｆ Ｍ１ ２ ８ ６ ４ Ｍ－１ ２ Ｌ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｉ ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ
ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｃ ｈ ｉ ｐ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ａ ／ ０ ａ ｎ ｄ Ｄ ／
Ａ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｔ ｏ ｃ ａ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｌ ｓ ，
Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｓ ｓ ｆ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ
和 流量控 制器 控制 电路构 成 ；软件部 分 由液 晶显 示 、Ａ／ Ｄ 反 馈 信号 的采 集￣ Ｕ Ｄ／ Ａ输 出 组 成 。系统 框 图如图 ｌ 所示。

西安工程大学本科毕业设计（论文）摘要长期以来，自来水用户的用水量管理依靠人工抄表，由收费员到各家收费或各用户去银行交费。

这种传统收取水费的做法需要的工作人员多，费时、费力、效率低，且常常出现用户欠费、迟缴或漏缴水费等问题，这给自来水公司和用户都带来很多的不方便与矛盾。

基于单片机的IC卡智能水表不但可以提高供水部门的工作效率，而且在技术上为节约用水、合理用水创造了条件。

由于这些特点，基于单片机的IC智能水表得到了越来越广泛的应用。

本论文主要设计基于单片机的IC卡智能水表电路。

系统包括以下几个功能模块：供电电源、流量传感器、IC卡读/写器、LCD显示模块、防拆电路、报警电路、主控芯片选用单片机AT89S51。

智能水表作为一种顺应自来水行业发展需要的产品，它的出现极大的改善了传统管理模式下存在的抄表难、收费难等问题，改变了现有的用水机制，增强了人们的节水意识，实现了供水管理部门高效管理自动化。

关键词：智能IC卡，读卡器，AT89S51，LCDABSTRACTFor a long time, the administration of the tap water scalar for the users has been relied on the copy of the water meter. With this method the toll collectors should drop in for the charge or the users consign to the bank themselves. This traditional method of the tap water charge needs a lot of workers. What’s more, the efficiency of this way is very low and it often engenders arrearage and evasion of the charge, which causes incovenience and conflict to both the users and the waterworks. The application of intelligent water meter not only improves work efficiency of the department supplying water, and realizes using water electronically but also creates a condition for using water frugally and rationally. Because of these characteristics, intelligent water meter obtained more and more widespread application.In this paper, the main design based on single-chip pre-charges the IC card water meter system hardware circuit design. The system concludes the following functional modules: power supply, flux sensor、IC card reader、LCD show module、alarm circuit、tamper circuit, and the microcontroller AT89S51 as its master CMOS chip.As the product to conform the development of the tap water industry, intelligent water meter greatly decrease the difficulty in charge and the copy of the water meter. What’s more, it can change the current water mechanism, enhance the sense of saving water, and realize the automation in the water supply department’s management.KEYWORDS: i ntelligent IC card, card reader, AT89S51, LCD目录前言 (1)第1章绪论 (5)1.1 传统水表 (5)1.1.1 传统水表的主要结构 (5)1.1.2 传统水表的特点 (5)1.2 智能水表 (6)1.2.1 智能水表介绍 (6)1.2.2 智能水表与传统水表的区别 (6)1.3 IC卡智能水表及其分类 (7)1.3.1 IC卡水表的概念 (7)1.3.2 IC卡智能水表分类 (8)第2章智能水表总体设计 (9)2.1 智能水表结构 (9)2.1.1 硬件部分 (9)2.1.2 软件部分 (10)2.2 AT89S51单片机性能介绍 (11)2.2.1 AT89S51的主要性能参数 (11)2.2.2 AT89S51的引脚功能及结构特框图 (12)2.2.3 AT89S51单片机的振荡器特性 (15)2.3 智能水表的功能 (15)2.4 系统的低功耗设计 (16)第3章智能水表各模块设计 (18)3.1 IC卡读写电路 (18)3.1.1 IC卡的基本概念 (18)3.1.2 IC卡及卡座的选用 (18)3.1.3 24C01工作原理及工作特性 (19)3.1.4 读写器的硬件设计 (19)3.2 电源电路 (21)3.2.1 MAX639转换器 (21)3.2.2 电源电路工作原理 (21)3.3 阀门控制电路 (22)3.4 流量计量模块电路 (22)3.4.1 流量计量原理 (22)3.4.2 流量计量模块原理图 (24)3.5 防拆电路 (25)3.6 LCD显示电路 (25)3.7 报警电路 (27)3.8 系统的安全性问题及其解决方案 (28)3.8.1 水表的安全性问题 (28)3.8.2 安全性问题的解决方案 (28)第4章系统各模块软件设计 (30)4.1 系统软件开发调试环境 (30)4.2 系统主程序流程图 (30)4.2.1 各模块程序流程图 (30)4.2.2 系统主程序 (31)4.3 系统各模块软件设计 (32)4.3.1 初始化模块 (32)4.3.2 水量计量模块 (33)4.3.3 IC卡处理模块 (34)4.3.4 LCD显示模块子程序 (34)4.3.5 阀门模块 (36)4.4 电源电压检测子程序 (36)第5章结论 (37)参考文献 (39)致谢 (40)附录智能水表系统原理图 (41)前言随着社会科学技术的高速发展，资源短缺现象日益严重，尤其是与人类生存息息相关的水资源。

但 是有的时候 ， 控制精度要求不 是很高的时候 ， 步进 电机的一次
１ 机 械 机 构
机 械 机 构 由 电 机 ， 轮 ， 杆 ， 杆 顶 端 辊 子 ， 桶 ， 座 ， 簧 等 凸 导 导 套 机 弹 部 分 组 成 。这 是 一 套 比较 常 见 的 机 构 ， 轮 的 最 大 半 径 和 最 小 半 径 之 凸 差 等 于 软 管 直 径 。在 执 行 控 制 时 ， 进 电 机 带 动 凸 轮 旋 转 ， 轮 压 导 步 凸 杆 ． 杆 挤 压 软 管 ， 现 控 制 。 为 了 提 高 系 统 工 作 的 可 靠 性 、 低 加 工 导 实 降 难 度 ， 导 杆 与 凸轮 接 触 处 加 辊 子 ． 小 摩擦 和 切 向受 力 。 在 减 同时 也 降 低 了 系统 稳 定 性 对 凸轮 加 工 品 质 的依 赖 。 在 应 用 中 ， 电机 转 矩 和 弹 簧 倔 强 系 数 的 选 择 比较 重 要 。 电机 转 对 矩要 留有足够余量 ， 以保 证 运 行 中不 会 出 现 失 步 ， 高 系 统 运 行 的 稳 提
生 成 的 ， 应 釜也 可 以在 通 电情 况 下 保 存 胶 液 ， 液 则 供 涂 布 机 使 用 。 反 胶 单 片机 软件 方 式 来 实 现 驱 动 。步 进 电 机 的 驱 动 程 序 相 对 比较 简 单 ， 也 根 据工 艺 要 求 ， 液 在 进 入 涂 布 机 之 前 不 能 与 空 气 、 属 接 触 ， 能 被 胶 金 不 已 经 比较 成 熟 。 件 电路 使 用 光 电耦 合 ， 于 这 种小 功率 ， 转 速 的 系 硬 对 低 污 染 。涂 布机 在 全 速 运 行 的时 候 ， 求 供 胶 的 储 液 罐 中胶 液 在 一 定 液 要 统来 说 ， 已经 完 全 可 以满 足 。 位。 根 据 工 艺 要 求 ， 用 传 统 的 阀 类 控 制 已 经 不 能 满 足 要 求 。改 进 后 应 启 动行 程 不 必 只 走 一 步 ， 时 会 走 上 几 步 ， 过 Ｄ Ｐ开 关 的 设 定 ， 以 有 通 Ｉ 可 的设 计 ， 使 用 软 管 输 送 液 体 时 通 过 挤 压 软 管 来 控 制 液 体 的 流 量 的方 为 改 变步 进 电机 启 动 一 次 的步 进 量 。 可 以 通 过 这 种 方 法 ， 善 系 统 的 快 改 法 ， 得 了较 理 想 的效 果 。 取 由于 使 用 了步 进 电 机 作 为 执行 元 件 ， 引入 了 速性 ， 可是 如 果 步 进 量 如 果 设 定 的 过 大 ， 能会 引起 震 荡 。 体 的稳 定 可 具 数 字控 制 技 术 ， 制 精 度 大 大 提 高 ， 作 可 靠 性 也相 应 得 以增 加 。 控 工 工作设定范 围． 经过实验得到。 要

流量信息进行统计， 通过显示子程序向用户显示， 经过若干个 时间周期后该信息被清除，主程序重新进入循环查询状态
为提高系统 的抗干扰能力， 本文在软件方面 同样采取 了相
关 的应 对 策 略 。 首先是使用看 门狗 电路，对程 序的不同位置添加 Ｓ Ｅ Ｔ Ｂ Ｐ ３ ． ７ 指令 ，该指令会 间隔若干个周期后对定制器 进行刷新 ，以控
计算法进 行流量 和温度计量 ，进而产生用户的流 量使 用信 息。 最后是在非程序区设置填满 Ｌ Ｊ Ｍ Ｐ ｇ ０ ０ ０ ０ Ｈ强制跳转指令 ， 控制 失控程序进入 陷阱 ，强制进入初始状态 。 （ 三 ）显 示 驱 动 电路 本文使用 Ｍ Ａ Ｘ ７ ２ ２ １ 芯片作为信息显示模块。 该芯片可 以显示 三 、总 结 本文设计 的基于单片机 的流量计量系统实现简单， 功能满 ８ 位数字信息 ， 通过三线串行输入输 出的方式与单片机 的引脚Ｐ １ ． ３ ， Ｐ １ ． ４ ， Ｐ ３ ． ３ 相连。 其中 Ｐ ３ ． ３ 为片选信号， 用于控制显示模块 足实际使用需求，稳定性能较好 ， 成本较低 ，具有一定的实际 是否工作 。 本系统中， 单片机会按照预定的时间周期向显示模块 使用价值 。 输出显示信息，该信息按照预定显示模式进行动态显示 。 参考文献 ： 需要说明的是 Ｍ Ａ Ｘ ７ ２ ２ １芯片可以在单片机数据输入间隔 『 １ １ 孙昌权． 基 于Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机的智能流量积算仪设计ｏ 】 周期 内自动完成数据 的锁存器读取、译码、放 大和显示功能 。 广 西轻 工业 ， ２ ０ １ ０ ， ２ ６ （ １ ￣． 当获得新的输入数据 时才进行 内容更新 。可 以满足显示需求 。 ［ ２ １ 郭蕊 ． 单片机在 家庭采暖计量装 置 中的应用田． 华章 ， ２ ０ １ （ 四 ）继 电驱 动 电路 １ ， １ ９． 部分用户希望在 获得所需 的使用流量后停止水流， 为达 到 【 ３ 】 王杰， 文斌 ， 高瑜翔． 水流流量计的设计 与开发 Ⅱ 】 ． 成都信 该控制流量的 目的 ， 本系统引入继 电驱动 电路 。 该 电路同样 由 息工程学院学报 ， ２ ０ ０ ６ ， ２ １ （ ｚ １ ） ． 单片机控制 。 当单片机获得来 自键盘端 的输入信号时 ， 根据 指 张志荣． 智能化流量计量系统的研 究与开发 田． 电子技 术 令结构判断是否为停止水流操作 若 为停止水流工作 ， 则进 入 应 用 ， ２ ０ ０ １ ， ２ ７ （ ２ ） ．

基于单片机的节水灌溉自动控制系统的设计第1章绪论1.1引言随着中国农业现代化进程的加快，农业结构的调整以及我国加入WTO等因素，农业灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。

节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低，性能可靠操作简便的方向发展。

但从长远的利益考虑，新的只能化技术，传感技术和农业科技的引入应用和普及，将会有智能化程度更高，性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。

经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟系列化，但价格昂贵，国内虽引进一些，大多数是农业示范区，单位。

虽然国外生产的灌溉控制器性能越来越高，但没有考虑我国特殊的自然气候土地资源农业经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用并不普及。

国内虽然有多家研制灌溉器，但多数是小规模，试验和理论的探究应用不够普及。

究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力和物力的投入，需要多部门，多学科的融合，这在一定程度上限制了性能的完善，适应性强的控制器的开发。

其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力和灌溉用水提高产量，但由于一次性投入太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。

综上所述，西方发达国家在节水灌溉控制器的开发上已越来越成熟，而且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统，并能有通讯功能，能与上位机进行通信，并可由危机对其编程操作。

同时随着人工智能技术的发展，模糊控制，神经网络等技术为节水灌溉控制器的研制开辟了广阔的应用前景。

而国内在灌溉控制器的研制方面还没有形成规模大，应用范围广的成套控制产品。

国内的一些高尔夫球场等大面积场地灌溉控制，一般引用国外现成的成套灌溉控制产品，而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展的实际情况，采取简单可行的节水灌溉控制措施及相应的排灌机械和设备，大力发展可靠实用和操作简便的节水灌溉控制器，这样做不仅具有广阔的市场，而且有巨大的社会和经济效益。

LeiJi=LeiJi+(float)PluNum*0.00223; /;+;
if(ReadTempFlag>=2)
//读取温度标志
{
ReadTempFlag=0;
temp1=ReadTemperature();
//读取温度
temperature=(float)temp1*0.0625;
2 总体方案
GENERAL PLANNING
近年来，流量计相关的技术得到了快速的发展和英语，目前市面上有奖金60种各类的流量仪表。
但是这些仪表通常只有流量读数的功能，没有控制功能。本文将设计一款既具有流量检测功能又具 有控制（阀门关闭）功能的装置，其低成本方案具有较高的应用价值。本系统由STC89C52单片机电 路、水流量传感器、DS18B20温度电路、继电器电路、LCD1602液晶显示电路、按键电路、蜂鸣器电 路和电源电路组成。采用椭圆齿轮传感器检测流量，液晶LCD1602液晶实时显示相关数据，通过 DS18B20温度传感器实时检测温度信息，并且通过继电器控制阀门的开关，并且可以通过按键对流
3 硬件设计
3.1 系统框图
HARDWARE DESIGN
3 硬件设计
HARDWARE DESIGN
3.2 系统原理图
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
4.1 程序流程图
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
4.2 程序代码
ShunShi=(float)PluNum*0.00223*2; //计算瞬时流量 一个脉冲代表0.00223ml 3s处理一次
//温度值转换
}
sprintf(dis0,"S:%4.2fL/s %4.1f C",ShunShi,temperature); //打印

基于单片机的水流量控制装置设计作者：沈裕彬蒋开伟潘晓跃来源：《电子世界》2013年第17期【摘要】近年来流量计相关的技术得到了快速的发展和应用，目前市面上有将近60种各类流量仪表。

这些仪表通常只有流量读数的功能，没有控制功能。

本文将设计一种既具有流量检测又具有控制（阀门关闭）功能的装置，它不是简单地将流量计和电磁阀装配得来，而是重新设计传感器和阀门控制，其低成本方案具有较高的应用价值。

【关键词】单片机；叶片式；霍尔传感器；流量控制随着时代发展科技进步，流量相关的传感器技术也越来越成熟，种类繁多。

按照流量传感器的结构型式可分为叶片（翼板）式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。

用以测量管路中流体流量（单位时间内通过的流体体积）的仪表。

有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。

至今为止，可供工业用的流量仪表种类达60种之多。

品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。

这60多种流量仪表，每种产品都有它特定的适用性，也都有它的局限性。

尽管流量计种类繁多，但目前市面上却很少看到一种流量控制的装置，即：可设定流量并能自动控制（类似加油站的加油器）。

也没有一个能将流量计和阀门（电磁阀）组装的简单方案，即便实现类似的方案也会造成很大的成本问题。

本文将设计一种低成本的水流量控制装置。

1.装置结构该装置的原理上还是简单清晰的：水流量的检测，到达一定数值后，控制（关闭）阀门。

设计时更多的要考虑的实现的可行性、精度以及低成本。

首先考虑流量检测传感器。

测量方法很多，有差压式、容积式、速度式等等。

其中速度式又可分为涡轮式和涡街式。

从成本和实现上考虑，采用涡轮式，结构上就是叶片式。

根据叶片式检测原理可知，叶片的转速大体和流速成正比，因此就能检测出具体的流量。

叶片的转速检测通过霍尔传感器来实现，叶片的转轴上需要镶嵌一个磁铁。

基于单片机的水位测量及控制电路设计
随着现代社会的不断发展，单片机的使用越来越广泛，在电气领域有着广泛的应用。

例如，基于单片机的水位测量及控制电路设计，能够实现对水位及水流速率的准确检测控制，监测水位及流量是水力管理系统中不可或缺的一部分。

以下将介绍基于单片机的水位
测量及控制电路设计及其实施过程。

基于单片机的水位测量及控制电路设计主要包括以下几部分：计算机、传感器、模拟
数模转换器、模拟数字转换器、放大器、计算单片机和控制输出器。

首先，将传感器安装在测量管以及被测体内，以实现实时测量水位、水流及温度值。

接着，将测量值传输到模拟数字转换器，在模拟数字转换器中将测量值转换为数字信号，
并传输到计算单片机，由计算单片机进行实时的数据计算处理，计算机利用计算单片机处
理的数据进行进一步的信息处理和输出，以实现水位测量及控制的功能。

基于单片机的水位测量及控制电路的优势在于能够实时检测水位、流量及温度等多种
参数，所用到的元器件少、采用高精度的数据采集控制芯片，可提高电路的可靠性以及减
小噪声。

最后，基于单片机的水位测量及控制系统控制电路的实现过程，需要用到地面模块、沉浮模块和PCB电路的设计，以及软件开发编程，以验证和保证电路控制系统的有效
性及可靠性。

综上所述，基于单片机的水位测量及控制电路设计虽然复杂，但是能够满足实时安全、准确的测量和控制，大大提高工业管理中测量和控制的要求，可以有效地实现水资源及水
位控制，以及确定水质和水位变化趋势，为水资源的长期有效利用提供了强有力的技术支撑。

基于单片机的人流量检测系统设计思路一、引言随着城市化进程的加快和人口的增长，城市中的人流量也在不断增加。

因此，对人流量进行实时监测和分析显得尤为重要。

本文将介绍一种基于单片机的人流量检测系统设计思路。

二、系统设计原理该系统采用红外传感器作为检测手段，通过检测红外线来判断人员是否经过。

当有人经过时，红外传感器会发出信号，并通过单片机进行处理和计数。

同时，通过液晶显示屏实时显示当前的人流量数据。

三、硬件设计1. 红外传感器模块红外传感器模块由红外发射管和接收管组成，当有物体经过时，物体会遮挡住发射管向接收管发出的光线，从而产生信号输出。

本系统采用反射式红外传感器模块。

2. 单片机模块本系统采用STM32F103C8T6单片机作为核心控制芯片。

该单片机具有较高的性能和较强的处理能力，可以满足实时监测和计数的需求。

3. 液晶显示屏模块液晶显示屏模块用于显示当前的人流量数据，本系统采用16*2字符型液晶显示屏。

四、软件设计1. 红外传感器信号处理当红外传感器检测到有人经过时，会输出一个信号。

单片机通过中断方式进行处理，并进行计数。

2. 显示屏数据输出单片机将计数结果通过串口发送给液晶显示屏模块，并在屏幕上实时显示当前的人流量数据。

3. 系统调试和优化在系统调试和优化过程中，需要对红外传感器的检测灵敏度进行调整，以确保能够准确地检测到人员经过，并避免误判。

同时，还需要对单片机程序进行优化，以提高系统的响应速度和计数准确性。

五、总结基于单片机的人流量检测系统是一种简单、实用的监测手段。

通过采用红外传感器作为检测手段，并结合单片机和液晶显示屏等硬件模块，可以实现对人流量的实时监测和分析。

在实际应用中，还可以根据需要添加其他功能模块，如声光报警等。

第一章绪论1．1 本课题的来源及研究对象石油化工是我国国民经济的支柱产业之一，其所实现的利润约占全国国有及国有控股企业总利润的1/4左右。

油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，对油井产量进行准确、及时的计量，对掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义。

目前国内各油田采用的油井产量计量方法主要有玻璃管量油孔板测气、翻斗量油孔板测气、两相分离密度法和三相分离计量方法等。

随着技术的进步，油田越来越需要功能强、自动化程度高的油井计量设备以提高劳动生产率和油田的管理水平。

除此以外, 为了使高粘度的石油得到开采，就得在开采过程中直接加入降粘剂，如果加少了，石油抽不上来，加多了又造成经济浪费，由此引出了这个恒流量的控制系统。

综上所述，无论是在石油的开采过程中注入降粘剂，还是在石油的计量及运输过程中，对于流量都要求一定的精确计量和控制。

因此，本课题就是针对这一具体实际要求，通过对当前一些相关领域的分析和研究，设计出了一种基于AT89C51单片机的控制系统。

本系统的研究对象就是液体如石油、水等的流量，通过对流量的检测，完成对流量的控制。

流量有瞬时流量和累积流量两种单位。

瞬时流量指单位时间内通过管道横截面的流体的数量；累积流量指一段时间内的总流量。

瞬时流量可以用体积流量、质量流量和重量流量三种方法来表示，而前两种表示方法最为常用。

除了上述瞬时流量之外，生产过程中有时还需要测量某段时间之内流体通过的累积总量，称为累积流量，也常被称为总流量。

质量总量以M表示，体积流量以Qv表示。

流量是重要的过程参数之一。

流量是衡量设备的效率和经济性的重要指标；流量是生产操作和控制的依据，流量的测量与控制是实现工业生产过程自动化的一项重要任务。

1．2 研究目的、意义及研究内容（1）研究内容：本课题的主要研究内容是对流量进行检测，主要由流量传感器采集流量信息，然后经过AD转换器将连续的模拟信号离散化后传给单片机，单片机在软件系统的控制下，根据预先的设置和预期的控制要求,通过步进电机来精确控制阀门的开度,实现对流量的精确控制。