基于单片机的IC卡智能水表设计中期检查表

基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计【摘要】本文的重点是对新型的IC卡智能水表电路进行设计和研究，它的主要特征是：以STC89C52单片机为核心，可以实现对IC卡的读写，对液晶屏幕的显示、电磁阀的开闭，对流量计脉冲的提取进行控制。

此外，它还拥有存储电路，可以完成对水表信号的读写处理，并对水表工作进行监控。

同时还能提供安全保护、自动报警、通讯接口等电路设计，以满足用户对IC卡智能水表控制系统的要求。

通过现场数据采集和实时传输水表数据，可以轻松准确地了解用户的用水量、剩余水量和购水量等信息，实现对用户的实时监控。

【关键词】单片机IC卡智能控制水表1水表的系统方案设计本系统以实现控制水的功能为基本原则，同时又要满足低功耗的要求。

首先，用户持IC卡到自来水公司购水，自来水公司用读写器把购水记录的数据写入IC卡中，之后用户将IC卡放在水表的读取和写入模块的感应区，然后IC卡读取和写入模块把IC卡中的数据传输到单片机，单片机就会根据IC卡中有无余额来决定是否要打开电磁阀，同时在LCD模块上显示出水表中的结余金额、用水量、余水量等信息；在用户用水时，流量传感器会将收集到的用水量数据的脉冲信号传输给单片机，通过单片机来计算目前的余额。

当余额低于设置值时，将发出警报，当余额为零时，将自动将电磁阀关闭，直至再次读入IC卡中。

此外，在这个设计中，还考虑到了防拆卸的功能，如果有人想要强行拆卸水表，就会触发水表内的防盗开关，当单片机探测到这个信号时，控制电磁阀自动关闭，并且报警器会发出警报声。

2 智能水表的硬件部分设计2.1 主控制装置本设计所采用的STC89C52是一个8位的CMOS51单片机，它有8KB的可编程性和可擦去性。

其具有32个输入输出端口、6个中断信号和2个计时器。

芯片中的闪存能够让程序在系统中进行更改，或者利用传统的非易失内存编程器改写相应的程序。

STC89C52是一种功能强大，性能稳定，性价比较高，在各类控制系统中有着广泛的应用。

基于单片机的IC卡智能水表设计一、IC 卡智能水表的工作原理IC 卡智能水表主要由流量传感器、单片机控制单元、IC 卡读写模块、显示模块和阀门控制模块等组成。

流量传感器用于实时检测水的流量，并将其转换为电信号传输给单片机。

单片机作为核心控制单元，负责对流量数据进行处理、计算水费、与 IC 卡进行通信以及控制阀门的开关。

IC 卡读写模块用于读取用户的 IC 卡信息，包括用户余额、用水数据等，并将水表的相关数据写入 IC 卡。

显示模块则用于显示用户的用水量、余额等信息。

阀门控制模块根据单片机的指令，控制水表阀门的开启和关闭，以实现用水的控制。

二、硬件设计1、单片机选型选择合适的单片机是整个设计的关键。

需要考虑单片机的性能、资源、功耗和成本等因素。

常见的单片机如 STM32 系列、AVR 系列等都可以满足需求。

2、流量传感器流量传感器的精度和稳定性直接影响水表的测量准确性。

可以选用电磁式、涡轮式或超声波式流量传感器。

3、 IC 卡读写模块IC 卡读写模块需要支持常见的 IC 卡类型，如 SLE4442 卡、Mifare 卡等，并具备可靠的读写性能。

4、显示模块可以采用液晶显示屏（LCD）或数码管显示，以清晰地显示用水量和余额等信息。

5、阀门控制模块阀门控制模块通常采用电动阀门或电磁阀，通过单片机的输出信号来控制阀门的开关。

三、软件设计1、主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机内部资源的初始化、各模块的初始化等。

然后进入循环，不断检测流量传感器的信号，进行流量计算和水费计算。

同时，检测 IC 卡的插入，进行读写操作，并根据用户余额和用水情况控制阀门的开关。

2、流量计算算法根据流量传感器输出的信号，采用合适的算法计算水的流量。

常见的算法有定时采样法、脉冲计数法等。

3、 IC 卡通信协议遵循 IC 卡的通信协议，实现与 IC 卡的数据交换。

包括读取卡内的用户信息、写入水表的用水数据等。

4、阀门控制算法根据用户余额和用水情况，制定合理的阀门控制策略。

基于51单片机的ic卡智能水表课程设计基于51单片机的IC卡智能水表课程设计一、引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，水资源的合理利用和管理变得愈发重要。

传统的水表只能实现简单的读数功能，无法满足现代社会对智能化水表的需求。

本文将介绍一种基于51单片机的IC 卡智能水表的课程设计方案，通过对IC卡的读写和水表计量功能的结合，实现对用户用水量的监测和管理。

二、课程设计方案1. 系统框架本课程设计采用51单片机作为控制核心，通过与IC卡、水表及相关传感器的连接与通信，实现智能水表的计量、存储和管理。

系统框架包括IC卡读写模块、水表计量模块、显示模块和数据管理模块。

2. IC卡读写模块IC卡作为存储用户信息和充值记录的介质，需要通过51单片机与系统进行数据交互。

本课程设计中，采用SPI总线通信协议，通过51单片机的SPI接口与IC卡进行通信，实现对IC卡的读写操作。

IC卡中存储了用户的身份信息、充值金额和消费记录等数据，通过读卡器读取IC卡中的数据，传输给51单片机进行处理。

3. 水表计量模块水表计量模块通过与水表传感器的连接与通信，实现对用户用水量的实时计量。

本课程设计中，采用脉冲计量的方式，水表传感器产生的脉冲信号通过51单片机的外部中断引脚接收并计数，实时记录用户的用水量。

通过设置合适的脉冲与用水量的换算关系，可以准确地计量用户的用水量。

4. 显示模块显示模块用于显示用户的用水量和剩余金额等信息，方便用户实时了解自己的用水情况。

本课程设计中，采用LCD液晶显示屏作为显示设备，通过51单片机与LCD显示屏进行通信，将计量数据和相关信息显示在屏幕上。

5. 数据管理模块数据管理模块用于对用户的用水量和消费记录进行管理和统计。

本课程设计中，采用EEPROM作为数据存储介质，通过51单片机与EEPROM进行通信，实现对用户信息、充值记录和消费记录等数据的读写操作。

通过数据管理模块，可以实现对用户用水量和消费情况的管理和查询。

基于MSP430单片机的智能IC卡水表控制器陈义平【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)011【摘要】介绍了一种以MSP430单片机为控制核心的IC卡水表控制器的设计方案.将微控制器和4442卡技术、I2C总线技术、流量计量技术及低压检测技术等相结合,实现了水表管理的高效率和智能化.详细介绍了该控制器的基本结构及各模块的软硬件设计原理.样机试验表明该智能水表控制器具有功能完善、计量准确及通信可靠等特点.%A design scheme of intelligent IC card water meter controller which takes MSP43O as the control core is introduced. The high-efficiency and intelligentization of water meter management which combines microcontroller with the technologies of 4442 card. I2C bus, flow metering and low voltage detection were realized. The basic structure of the controller and the design principle of module software and hardware are introduced in detail. The prototype experiment show that the intelligent water meter controller has the advantages of perfect function, accurate metering and reliable communication.【总页数】3页(P123-125)【作者】陈义平【作者单位】黑龙江科技学院电气与信息工程学院,黑龙江哈尔滨150027【正文语种】中文【中图分类】TN710-34【相关文献】1.基于MSP430系列单片机的智能IC卡热量表电控系统设计 [J], 昝元峰;王树众2.基于MSP430单片机的新型智能IC卡水表 [J], 王云平;任力;李朝东;邵定国3.基于AT90S8515单片机的新型智能IC卡水表的设计 [J], 汪建新;刘治汶;薛淼4.基于P87LPC764单片机的智能IC卡水表 [J], 丽花;张海龙5.基于MSP430单片机的新型智能IC卡天然气表设计 [J], 韩华刚;李迎春;易晓明;上官丰收;杨力能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1课题背景及意义 (3)1.2 传统水表 (4)1.2.1 传统水表的主要结构 (4)1.2.2 传统水表的主要特点 (4)1.3 智能水表 (4)1.3.1 智能水表的特点 (5)1.3.2 国内外智能水表的发展现状及发展趋势 (6)第2章智能水表的组成和单片机的选择 (7)2.1智能水表系统硬件组成 (7)2.2 AT89C51单片机简介 (8)2.2.1 89C51单片机的基本组成 (8)2.2.2 89C51单片机引脚及其功能 (9)第3章系统各模块硬件电路设计 (10)3.1 IC卡读写电路 (10)3.1.1 Mifare 1射频IC卡 (10)3.1.2 H6152读写模块 (13)3.1.3 IC卡读写电路的原理及说明 (13)3.2 液晶显示电路 (16)3.2.1 液晶显示模块 (16)3.2.2 电源模块 (18)3.2.3 单片机模块 (20)3.3 记忆单元电路 (20)3.3.1 I2C总线简介 (20)3.3.2 AT24C01简介 (22)3.3.3 硬件原理图 (22)3.4 电磁阀控制电路 (23)3.5 其它模块电路 (24)第4章系统各模块软件设计 (25)4.1 IC卡读写软件设计 (25)4.1.1 H6152内部寄存器 (25)4.1.2 H6152通信协议与控制命令 (27)4.1.3 IC卡读写电路程序流程图及部分程序 (31)4.2 液晶显示电路软件设计 (32)4.2.1液晶控制驱动器指令集 (32)4.2.2程序流程图及部分程序 (34)4.3 记忆单元电路软件设计 (36)第5章结论 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)附录：电路图 (40)基于单片机的IC卡智能水表设计摘要为适应国家用水制度的改革，研究和利用现代化智能技术对自来水实行自动控制，减轻供水管理部门因“先供水后收费”造成的资金压力，减少每月抄表、收费所带来的麻烦和因收费问题带来的纠纷，用现代科学技术手段改变自来水管理体制的落后现状，势在必行。

摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和抄表出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于AT89C5单片机的智能网络水表，智能网络IC卡水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。

本文采用AT89C51单片机作为主控芯片，开发一种基于IC卡技术的智能水表。

该智能水表可实现总水量累计、月水量统计、水费计算与管理(报警金额、基础水量、计划水量),以及水阀控制等功能。

同时具有预存水费、欠费提示、欠费停水等功能。

关键词：智能水表 AT89C51 IC卡技术AbstractBecause of its extremely high performance-price ratio, the single-chip computer (SCC) has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applicable field and fast development. Among all kinds of SCCs, 51 SCC is the most typical and representative one. More and more probelems are arising on the management and record-reading of water meter,electricity meter,and natural gas mater systems as the community development is growing fast.Aiming to slove these problems,the thesis designed a remote central meter reading system and intelligent water system, development of intelligent resident community and the high demand of one meter per family project.This intelligent water mater will collect the data and transfer it to the remote upper-level managing system via concentrator and upper-level management system,while the upper-level management system is responsible for monitoring and managing intelligent water meter network.In this paper, AT89C51 SCM as a master chip, the development of IC card technology based on the intelligent meter. The intelligent meter can realize the accumulated water, water, statistics, computing and management of water (the amount of alarm, basic water, the water plan), and valve control functions. At the same time with stored water and delinquent tips, delinquent water, and other functions.KEY WORDS: Intelligent water meter AT89C51 IC card technology摘要 (I)第一章绪论 (1)1 .1 研究背景 (1)1.2选题意义和经济效益 (2)1.2.1远程集中抄表系统及智能网络水表的推广应用前景 (2)1.2.2社会效益 (2)1.2.3设计的技术指标 (3)1.2.4 采用的控制芯片 (3)1.2.5采用的抄表方式 (3)1.3智能水表市场 (5)1.4智能卡表的安全性内容 (6)1.4.1智能卡表及系统数据存储的安全性分析 (7)1.4.2智能卡表及系统数据交换的安全性分析 (9)1 .5论文的主要内容 (11)第二章整体设计与PROTELL简介 (12)2.1远程集中抄表系统的总体概述 (12)2.2远程集中抄表系统整体结构 (12)2.2.1上位机管理系统 (13)2.2.2集中器 (13)2.2.3智能网络水表 (13)2.3设计方案论证 (14)2.3.1传输抄表方式 (14)2.4 protel电气原理图设计软件 (15)2.4.1 protel电路板设计软件 (16)2.4.2 原理图的绘制 (16)2.4.3 PCB图的绘制 (17)第三章智能水表的硬件设计 (20)3.1系统硬件组主框图 (20)3.2AT89C51单片机性能介绍 (20)3.2.1 AT89C51单片机的特性 (20)3.2.2 AT89C51单片机的引脚说明 (21)3.2.3 AT89C51单片机的振荡器特性 (22)3.2.4.芯片擦除： (23)3.3系统其他硬件的选择和电路设计 (23)3.3.1 A/D转换电路 (23)3.3.2 D/A转换电路 (25)3.3.3数据采集传感器的选型 (26)3.3.4 LCD显示 (28)3.3.5控制阀门的选型 (30)3.3.6电源电路 (31)3.3.7 IC卡接口电路 (32)3.3.8键盘设计 (33)3.3.9报警电路 (33)3.3.10防拆电路 (34)3.3.11复位电路 (34)3.3.12时钟电路 (35)第四章智能水表的软件设计 (37)4.1软件设计思想和组成 (37)4.2主程序设计 (37)4.3中断服务程序设计 (38)4.4子程序设计 (39)4.4.1 LCD显示模块 (39)4.4.2数据采集模块 (40)4.4.3 电机控制模块 (40)4.4.4低电压检测模块 (40)4.4.5 IC卡处理模块 (41)4.5总程序设计 (44)第五章可靠性和抗干扰性设计 (45)5.1 对IC卡水表攻击种类 (45)5.2 对水表的物理性攻击的防范办法 (46)5.3 IC卡水表中干扰的种类 (47)第六章结论 (50)参考文献 (52)致谢 (53)附录 (54)一、英文资料翻译 (54)二、相关程序 (64)1、键盘程序 (64)2、LCD1602的显示程序 (66)3、欠压报警程序 (68)4、蜂鸣器程序 (69)5、时钟程序 (70)三、电路原理图 (73)第一章绪论随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和抄表出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于AT89C51单片机的智能网络水表，智能网络IC卡水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。