摘要
。
本文完成了系统的硬件电路设计和软件设计。硬件电路采用模块化设计，包括用水量检测电路、IC卡接口电路、电磁阀驱动电路、报警电路、LED显示电路等，详细分析了各模块的工作原理；系统软件采用汇编语言编制，给出了具体的程序流程图。
系统具有自动供停水、插卡智能识别、身份验证、掉电保护、LED显示、电磁阀门智能开关控制、防干扰、防拆卸等功能。
关键词：单片机；韦根传感器；IC卡；智能水表；低功耗
Abstract
For a very long time, the management of used water of water user relies on man-made style, that need operators to arrive at user’s home to collect fees or users reach appointed place to hand in fees by themselves. This traditional style has lots of disadvantages such as needing many operators, time consuming and low efficiency. Further more problems like arrears, dragging on water fees etc. always appear. In order to solve these problems, this paper designs an intelligent IC card water meter control system based on the single-chip computer. The core of the system is a single-chip microcomputer AT89C2051, the wiegand sensor is used to measure water consumption, the managements of water purchasing and consumption are realized by IC card’s writing, reading and encryption technology.
This paper has finished the systematic hardware circuits design and software design. Hardware circuit adopts module design, including water flow measuring circuit, IC card interface circuit, electromagnetic valve urge circuit, warning circuit, LED display circuit, etc. The working principles of every module are analyzed in details. The software of the system is finished in assembler language, the flow charts are provided.
The system has many functions such as supplying or cutting off water automatically, intelligent recognition of IC card and user’s identity verifying, power-fail protection, LED display, intelligent switch control of electromagnetism valve etc. It also can prevent the system from disturbance and disassembling.
Keywords：Single-chip computer；Wiegand sensor；IC card；Intelligent water meter；
low power consumption
第1章绪论
本章介绍了本研究课题的背景及意义，阐述了其发展状况。对当前水资源形势、传统水表和IC卡智能水表的特点及其水表的未来发展趋势作了概况。另外，简要说明了本文所做的工作。
1.1 本研究课题的背景及意义
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。
由于历史的原因，我国大部分城市居民使用自来水，都是在区域性水站供水基础上，逐步发展成为以单位住宅区或以楼栋、单元为一户由自来水公司抄表收费的。目前，这种经营方式已越来越不适应社会主义市场经济发展的要求，成为人民物资生活迅速提高和供水企业落后的经营方式之间产生的主要矛盾。
随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高，智能化电子产品已逐步深入家庭，我们提出了IC卡智能水表的方案。
IC卡智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是一个很大的进步。IC卡智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量自动进行控制，同时可以进行用水数据存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行，因而可以实现由工作人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。IC卡交易系统还具有交易方便，计算准确，可利用银行进行结算的特点。
IC卡智能水表及其管理系统的出现，将从根本上解决了已上问题。采用IC卡智能水表进行交易结算，不但实现了用水收费的电子化，而且还改变了先用水后收费的不合
理状况，使的供水部门能预先收取部分费用，有利于公用事业的发展。IC卡智能水表具有成本低、可靠性高、使用寿命长及安全性好等优点，可提高居民用水收费的管理水平，确保供水部门能及时收取水费。因此，IC卡智能水表成为相关科研单位关注的重点，具有很好的经济效益与社会效益[1] [2]。
1.2 本研究课题的发展趋势
随着微电子技术的快速发展，加上国家相关政策的推动，民用计量仪表的智能化将是一个必然的发展方向。这不仅是中国的一种趋势，也将成为世界性的趋势。而在近十年里，单体式智能IC卡类仪表又将会是发展主流。
从理论上说，网络式智能仪表系统应当是更好的一种计量管理模式，并且是最终发展方向。但是目前，由于网络式智能仪表系统的建立条件不成熟，且没有相关系统相配合，所以，单独在一个部门大规模推动建立网络式智能仪表系统的优点显现不出来。而且，仅仅为了提取用水信息就要构建一个信息网络，从经济角度讲也不合算。
那么，现在普遍采用的单体式智能仪表模式与将来的网络化管理模式是否会发生冲突呢，我的看法是不会，相反，还会促进网络化管理模式的形成。因为，单体式智能仪表模式与将来的网络模式并不矛盾。因为不管什么网络模式，最终必须要有智能终端与其进行联结。现在采用的单体式智能仪表将来就可以作为网络管理系统的智能仪表终端。所以，它们不是一种冲突关系，而是一种相承关系。如果现在就能充分意识到这一点，并寻找合理的技术方案，在将来实现网络化时就会占有主动的地位。
根据以上的分析，我认为，现在采用的单体式智能仪表发展模式是合理的，是适合现时需求并具有主流特征的。当然，在密集度较高的建筑群里采用的一线四表控制系统也是值得推广和具有合理发展前景的。
为了推动IC卡智能水表的发展，全国有许多研究机构投入力量对IC卡类智能产品进行了开发研究，很多自来水公司也积极参与了此项开发工作并成功的开发出了自己的产品。从理论角度看，IC卡智能水表已经进入了成熟期。但是，为什么现在IC卡智能水表的推动工作还很困难呢？这不难理解。因为从实际情况看，现在的IC卡智能水表确实还存在着许多影响其大规模推广使用的问题。这些问题集中起来主要是 1. 价格太
高；2. 质量不可靠；3. 存在安全隐患。
随着科学技术的不断发展，IC卡智能水表将会不断发展完善。比如，现在这种在老式水表上取信号的模式，将会由先进的水流量信号提取装置代替，机械计量和机械显示部分会被淘汰，而表和阀将会集中在一体等等。总的说来，IC卡智能水表是一种先进的计量仪表，对这种先进仪表的大规模推广使用将会有力促进中国供用水管理的现代化进程。中国在这个方面的超前发展会使这种计量模式得到优先完善，并有可能成为中国的一个有竞争力的产品出口到其它国家[2][3]。
1.3 本文的工作
详细分析课题任务，对IC卡智能水表的发展现状进行分析，并对现代传感器技术、IC卡技术和智能水表控制的原理进行了深入的研究，并将其综合。然后根据课题任务的要求设计出实现控制任务的硬件结构及其原理图和相关软件程序，并进行访真调试。下面对本设计的主要研究工作做个简述。
1. 根据设计要求，提出几种方案，对它们进行了全面的论证；
2. 根据系统需要，合理选择微处理器，并且详细地阐述了它的基本功能特性；
3. 介绍了相关现代传感技术，选择出信号采集的最佳方案；
4. 根据低功耗要求，对电磁阀的选择与设计进行了深入的研究；
5. 详细分析了E2PROM的工作原理；
6. 对IC卡技术做了简明扼要的分析，并对其软件的读写原理进行了详细的讨论；
7. 应用LED显示技术，可随时查询累计用水总量、可用水量；
8. 改进了普遍应用电源方案，详细地介绍了超级电容技术及其在本设计中的应用；
9. 对整个系统的软、硬件进行了深入的分析，并且绘制了相关硬件电路图、软件流程图，还编写了相关软件程序。
第2章设计思想与方案论证
本章对智能水表的设计思想做了详细的介绍，并在设计思想的基础上提出了三种智能水表的设计方案，还针对它们各自的工作原理和优缺点进行了简要分析。最终确定为采用基于AT89C2051单片机的IC卡智能水表方案。
2.1 设计思想
智能水表区别于传统的人工抄表就是应该具有一定的智能控制功能。针对目前供水部门与用户的实际情况，本设计对智能水表应该具有的功能提出了以下设计思想：
1. 统计功能：当用户插入有效卡时，将购买水量与剩余水量自动相加，并且存入E2PROM以防丢失；当用户用水时，将剩余水量与用水量自动相减，并且存入E2PROM 以防丢失。
2. 自动供停水功能：当剩余水量为0时，自动关闭阀门；购水后，阀门开启。
3. 显示功能：采用6位LED显示，可随时查询累计用水总量及可用剩余水量。
4. 报警功能：当剩余水量减少到一定量时，报警提示用户购水。
5. 掉电自动保护数据功能：掉电后，数据依然可以被保存。当恢复供电后，数据自动恢复。
6. 一户一卡的功能：通过设立用户信息和用户校验码的方式实现一户一卡。即一个水表只能使用一个用户专用卡，插入其他卡片无效。
7. 欠电自动关闭系统的功能：当电池电压或电池容量掉到规定数值后，意味着电池可能已经快没有电了，此时，水表应会自动将阀门关闭并使系统处于休眠状态，并报警提示。
8. 防拆卸功能：在表体和接头管件上设置铅封口并可进行防伪铅封处理，以防止随意拆卸水表的行为。即使被拆卸后，单片机立即关闭阀门，以防偷水。
2.2 方案比较
针对上述设计思想，提出了三种智能水表的设计方案。下面对它们的工作原理及其优缺点进行了简要地分析。
1.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：(1) 初始化及维护工作量大；(2) 磁铁强磁场干扰；(3) 电能耗费。
2. 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计算机(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。
优点：CAN现场总线的方式来传送数据，以克服市场已有传送方式所存在的不足之处，其传送方式可实现10公里范围的小区抄收工作，同时性能比同类系统稳定可靠。采用点对点、一点对多点、全局广播等几种方式，数据收发灵活，可实现全分布式多机系统，且无主从机之分，便于实现设备异常主动报警。节点故障自动关闭，不影响网络性能，提高了系统的稳定性，且不关闭总线即可任意挂接或拆除节点，方便了系统的调试和维护。
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]。
3. 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应，报警器在设定水量用完之前会自动报警以提醒用户购水，达到“先买水、后用水”的目的。
优点：在用户不缴费的情况下可自动断水，有效控制收费单位的资金回笼，不需要人工上门抄表、收费，减少抄表员。
缺点：(1) 电磁阀在长期开启状态下由于水垢和水中杂质而影响阀门关闭，使用户在不缴费的情况下继续用水，而收费单位还一无所知，一旦发现也无法向用户追缴多用水费；(2) IC卡表也是由发讯脉冲进行累加计量，如果人为强磁干扰或强电瞬间电击，也会造成芯片损坏，从而无法计量；(3) 锂电池在长期使用中是否能达到设计年限还有待考证，到期后由谁负责更换是个问题。
随着微电子技术、现代传感器技术的快速发展，以上该方案的缺点我们通过可行的具体方案基本可以解决了。该方案所设计的IC卡智能水表主要由开关阀门控制模块、流量采样模块、微处理器、电源模块、IC卡读写模块、数据存储器模块、显示模块等组成[2]。
2.3 方案选择
从投入成本来看，方案二需要建立一整套的网络系统，所需设备多，前期所需经济投入最大，方案一次之，方案三最低。
从设计的难易程度来看，方案三融合了微电子技术、现代传感器技术、IC卡技术等，这些技术都已经相当成熟，最容易实现，方案二最难，方案一次之。
从维护成本来看，方案二是由一个专用的网络系统组建而成，需要专业的网络技术维护人员，它的维护成本最高，方案一次之，方案三最低。
从长期效益来看，随着技术的成熟，社会各行各业网络化进程的加速，方案二必定是今后的发展趋势，它所达到的效益最佳，方案三次之，方案一最差。
综合考虑以上三种方案，根据现在的各种实际情况、现有技术水平和设计要求，我们选择了第三种方案基于89C2051单片机的IC卡智能水表系统来进行设计。
第3章 IC 卡智能水表的硬件设计
本章是本文的核心内容，主要介绍的是系统硬件部分的设计。我们采用了模块化的设计方法，针对系统的工作原理和各个硬件模块的原理和电路进行了具体的介绍。还对各种器件的选择（如微处理器、传感器等）做了详细的分析。
3.1 主系统的构成
根据设计要求，所要设计的系统除了解决最基本的正常供水还应具有一定的智能功能。主系统的框架图如图3.1所示。由图中可以看出，系统由这样一些功能模块组成：微处理器、流量传感器、信号处理模块、IC 卡接口电路、E 2PROM 数据存储电路、显示电路、报警电路、电源模块、电磁阀驱动电路以及其他辅助电路。所有模块的设计均考虑了低功耗的要求，本系统采用外接3节5号电池供电，内部采用超级电容作为备用。系统时钟采用外接晶振方式，约为6MHz 。 电源模块
流量传感器显示/报警电路
IC卡接口电路
片外EEPROM
微处理器驱动电路供给用户
进水电磁阀
信号处理模块
图3.1 主系统框图
IC 卡智能水表工作原理：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 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0INT ，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[2]。
3.2 微处理器
微处理器是本设计中的核心器件。我们一般都选用单片机来进行控制。下面给出了对它的选型与功能介绍。
3.2.1 单片机的选型
单片机的选型从以下几个方面考虑：
1.单片机的系统适应性
适应性指单片机能否完成应用系统的控制功能，它主要从以下几个方面体现。
(1) 单片机的CPU是否有合适的处理能力。
(2) 单片机是否有系统所需要的I/O端口数。
(3) 单片机是否含有系统所需的中断源和定时器。
(4) 单片机片内是否有系统所需的外接口。
(5) 单片机的极限性能是否能够满足要求。
2.单片机的市场供应情况
3.单片机的可开发性
本设计系统至少需要14个I/O端口数，其中需要2个外部中断源，一个全双工串行通信口，需要2K字节可重擦写程序存储器。
结合上述选型依据，虽然其通用的80C51系列的单片机具有电源电压适应范围宽、抗干扰能力和驱动能力强、价格便宜等特点。然而对本设计来说，根据其系统所要应用的需要：主要是其应用的引脚、应用所需要的容量以及在制作过程中所要考虑的体积、价格及供应等因素。显然AT89C2051单片满足I/O端口数、所需要的容量等要求。AT89C2051单片机与80C51单片机相比具有体积小、价格低等优点。同时AT89C2051单片机和80C51单片机是完全兼容的，它与80C51的显著区别在于它内部有一个闪存。另外考虑到在调试过程中实验器材的现实情况，本设计系统将选用AT89C2051单片机作为
主控芯片。
3.2.2 单片机AT89C2051简介
AT89C2051是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（Flash ）和128bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储的技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元。
功能特性概述：
AT89C2051提供以下标准功能：2K 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM ，15个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C2051克将至0HZ 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方
式停止CPU 的工作，定时/计数器，串行通信口及中断
系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡
器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件
复位。
图3.2是AT89C2051的引脚结构图，有双列直插
封装（DIP ）方式和方行封装方式。 3.2.3 晶振与复位电路的设计 单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片处通过XTAL1、XTAL2引脚接入定时控制单元（晶体振荡和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。
振荡器的工作频率一般在1.2～12MHz 之间，当然在一般情况下频率越快越好。可以保证程序运行速度即保证了控制的实时性。一般采用石英晶振作定时控制元件；在不需要高精度参考时钟时，也可以用电感代替晶振；有时也可以引入外部时脉信号。
C1、C2虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器的振荡的稳定性和起振的快速性。在设计电路板时，晶振，电容等均应尽可能靠近芯片，以减小分布电容，保证振荡器振荡的稳定性。
在本设计中，我们采用的外接晶振频率约6MHz ，因此机器周期约2μs 。
3
2VPP/Rst 1P3.0/Rx D 2P3.1/TxD 3XTAL14XTAL25P3.26P3.37P3.48P3.59GND
10P3.711
P1.012P1.113P1.214P1.315P1.416P1.517P1.618P1.719VCC 20U11AT89C2051图3.2 AT89C2051的引脚图
RESET 引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期）以上。如使用频率为6MHZ 的晶振，则复位信号持续时间应超过4μs 才能完成复位操作。产生复位信号的电路图如下所示[5]。
23Title
Nu mber
Size A4Date:
18-May -2File:
C:\Do cu m
VCC
Y16MHz
C3
30p F C4
30p F R15
1K
C2
10u F
R16
8.2K S3
SW-PB
RESET VCC GND XTAL1XTAL2
AT89C2051
图3.3 复位电路和时钟电路
3.3 传感器的选择
转化基于传统水表流量检测原理，在本设计中采用将传统的机械转动计量方式转化为电脉冲信号的方案。因此，需要找到一种可以将机械位移为电脉冲信号的传感器。
3.3.1 霍尔接近开关传感器 集成式霍尔开关传感器是基于霍尔效应原理，当霍尔效应片垂直于磁场时，对霍尔效应片施加控制电流时，在垂直于电流和磁场方向上就产生电动势，称之为霍尔电动势。由霍尔片和处理电路构成了集成化霍尔开关传感器，其基本原理是将由霍尔效应片所产生的电动势由内部差分放大器进行放大，然后被送往施密特触发器。当外加磁场的强度小于霍尔开关的磁场工作强度时，差分放大器的输出电压不足以开启施密特触发器，霍尔开关处于关闭状态。当外加磁场的强度大于霍尔开关的磁场工作强度时，差分放大器的输出电压达到或大于施密特触发器的开启电压阈值，霍尔开关处于开启状态。
集成式霍尔开关传感器的主要优点是：可靠性强、抗干扰性能好、温度特性优良、电源电压范围宽、输出电流能力强、兼容性好、能与CMOS 集成电路直接接口，动作
响应时间短以及体积小巧、寿命长和使用方便等。
但是，从对上述对霍尔开关传感器的原理描述中可以看出，霍尔开关传感器中必须对霍尔效应片输入控制电流、同时其内部还有差分放大器等具有较大功耗的器件，典型的集成式霍尔开关传感器耗电为mA级，因此，霍尔开关传感器不适合应用在本低功耗设计中。
3.3.2 光电检测传感器
当光照射在半导体材料的PN结上时PN结的两侧将产生光生电动势，如外部用导线连接，将有光电流流过，通常的光电检测传感器都是基于这一原理。
目前的光电检测传感器就是利用上述原理，以光电二极管为例，把发光二极管和光电二极管相对放置便组成了光电检测电路，当被检测物体通过二者之间时，由于光电二极管所接受的光的强度发生变化，其产生的光电动势也发生变化，将这种变化进行放大和处理，就能产生反映有无物体通过二者之间的电压脉冲信号。
然而，由于在此结构中必须用到发光二极管（对于不需要发光二极管的光电检测传感器，功耗得到了降低，但是，其容易收到环境光线变化的影响，可靠性和检测精确度较低），因此，其功耗电也较高，不宜用在本低功耗设计中。
3.3.3 Wiegand(韦根)传感器
1. Wiegand传感器组成
Wiegand传感器由三部分组成：(1)Wiegand线；(2)检测线圈，将其缠绕在Wiegand 线上，或放置在Wiegand线附近；(3)磁铁。常用结构示意如图3.4所示。
31
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
(a)(b)(c)(d)
1－Wiegand线；２－检测线圈；３－磁铁
图3.4Wiegand传感器组成
2. Wiegand 传感器工作原理
Wiegand 线是由一根铁磁材料制成的永磁体，
由外壳和内芯组成，如图3.5所示。在强磁场的作
用下，内芯与外壳有相同的磁极性。将Wiegand 线
放在与线芯极性相反的外部弱磁场附近，能使线芯
的极性发生改变，线放在与线芯极性相反的外部弱磁场附近，能使线芯的极性发生改变，而外壳的极性不变。随着外磁场强度的增加，外壳的极性也随之发生变化，这样置于Wiegand 线附近的线圈就能检测出极性的转换，并产生电压脉冲输出。通常Wiegand 线与检测线圈是装配在一起构成Wiegand 组件。
3. Wiegand 传感器工作方式
根据Wiegand 线外部磁场引入的方式不同，Wiegand 传感器有两种驱动方式：非对称驱动方式和对称驱动方式。非对称驱动方式开始把Wiegand 组件置于一种称为渗透磁场的强磁场中，此时Wiegand 线的外壳和内芯按同一方向极化，如图3.6(a) 所示；再把组件置于一种称为复位磁场的弱磁场中，此时内芯的极性反向,而外壳的极性不变，如图
3.6(b) 所示；然后把组件置于渗透磁场中，Wiegand 线内芯与外壳的极性又恢复到图3.6(a)的情况，由于Wiegand 线中磁场的变化，导致在检测线圈中一个周期内产生单一方向的电压脉冲，如图3.6(c)所示。
(a)(b)
(c)
图3.6 非对称驱动方式
在对称驱动方式中，采用两块磁场强度大小相等但极性相反的磁铁，一块磁铁首先将Wiegand 线的外壳和内芯按同一方向进行渗透，如图3.7(a)所示；再将Wiegand 线切换到第二块磁铁，在这过程中，首先线芯的极性改变，如图3.7(b)所示；然后外壳的极性发生改变，这一作用在检测线圈中产生一个方向的电压脉冲输出，如图3.7(c) 所示；接着，再将Wiegand 线转回到第一块磁铁，首先内芯的极性改变为起始的极性，如图内芯外壳图３.5 Wiegand 丝结构
3.7(d) 所示；其次外壳的极性也随之改变为起始的极性，这一过程产生相反方向的电压脉冲输出如图3.7(e) 所示[6]。
(a)
(c)
(d)
(e)
(b)
图3.7对称驱动方式
4. WG系列韦根传感器原理及其特点
WG系列韦根传感器是利用韦根效应制成的一种新型磁敏传感器。其工作原理是传感器中磁性双稳态功能合金材料在外磁场的激励下，磁化方向瞬间发生翻转，从而在检测线圈中感生出电信号，实现磁电转换。
它具有以下特点：
(1) 传感器工作时无须使用外加电源，适用于微功耗仪表，如电子水表、电子气表和其它智能型仪表。
(2) 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。
(3) 输出信号幅值与磁场的变化速度无关，可实现“零速”传感。
(4) 无触点、耐腐蚀、防水，寿命长。
(5) 利用电话线、同轴线可实现电信号远传。
由于WG系列韦根传感器具有以上的众多的特点，特别是其几乎不需要外界能量的输入。因此，选择它作为本低功耗设计的传感器。在这里，我们选择了南京艾驰电子科技有限公司的WG系列韦根传感器产品，其型号为WG101。具体使用方法为：在水表
的计量齿轮上安装小磁钢，当用户用水，齿轮转动，小磁钢将会转过Wiegand 丝传感器，这时传感器产生一个高电平脉冲信号，经过整形、放大处理后输入至单片机进行计数计量。选择此传感器作输入信号测量的传感器，既满足了准确计量的基本要求，又满足了低功耗设计的需要，是本低功耗设计的重要组成部分。
3.4 信号处理模块的设计
WG 系列WG101韦根传感器所产生的正向脉冲信号一般为1V ～2V 之间。为了保证系统能更加稳定的工作，必须对传感器所产生的脉冲信号进行放大、整形处理。我们采用下面的一个简单电路（如图3.8所示）可以很好的达到脉冲信号的放大、整形作用。经过处理后的电平信号，送单片机的外部中断0INT （P3.2）进行计数处理。当计满N （N 表示为设定的转数值），用水总量加1，剩余水量减1（“1”在本设计中代表0.1m 3的水）。 由于WG 系列韦根传感器使用双磁极交替触发工作方式（即对称驱动方式），当水表叶轮转动一周，触发磁场极性变化一周，韦根传感器输出一对正负双向脉冲电信号。当韦根传感器输出为正向脉冲时，NPN 管导通，脉冲检测信号W_IN 输出为高电平；当韦根传感器输出为负向脉冲时，NPN 管截止，脉冲检测信号W_IN 输出为低电平。即水表叶轮转动一周，脉冲检测信号W_IN 存在一个由高到低的跳变。由于我们设定外部中断0INT （P3.2）为跳变触发方式，即电平发生由高到低的跳变时触发。因此，水表叶轮转动一周，外部中断0INT 产生一次中断[5]。
3
2R12
10k
Q3NPN
1
2U6A
7404VCC
水表叶轮流量传感器R13
200W_IN(P3.2)
图3.8 信号处理电路图
3.5 电磁阀的选择与设计
对于水表而言，阀门是被控对象，控制着进水的开/关状态。目前可控制的阀门主要是电磁阀，但常规的电磁阀是靠电的通/断来控制阀门的开/关的，即要让阀门一直关着，就必须一直通电，因此耗电较大，不符合本水表低功耗的要求。因此，必须对现有电平开关式电磁阀进行改进，采用双稳态电磁阀，即阀门的开/关控制由电脉冲来实现。使得对阀门开/关只需瞬时供电，从而减少耗电量。在这里我们选择：执行机构采用继电器HRS2H-S-DC3V，驱动带自锁的脉冲电磁阀MP15A-3V，两者仅需+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。
当水量为零时，控制阀自动关闭，水路即被切断，此时用户须重新持卡购水。在正常情况下控制阀处于接通状态，只有当特殊事件发生时，控制阀才从接通状态变为关闭状态。三种事件状态下控制阀的通断情况如图3.9所示[7]。
表内水量用完电池欠压水表盒打开
＂或＂触发
电路控制
关闭控制阀
图3.9 控制阀的关断情况
值得注意的是，由于继电器和脉冲开关电磁阀都是较大容量的感性负载，因而在切断这些感性负载时，会产生很大的电流和电压变化率，从而形成瞬变噪声干扰，成为系统中电磁干扰的主要原因，引外，继电器通断所造成的电火花和很强的电弧也产生了很大的电磁干扰。因此，在系统中必须设计相应的抗干扰电路来消除此电磁干扰，本系统所采用的抗干扰措施主要有以下两点：
1. 采用光电耦合器进行隔离(如图3.10所示)
当P1.1输出为高电平时候NPN管Q1导通，在光电耦合器SW-GD（型号为4N25）中的发光二级管发光，三级管导通。此时，电阻R10上就存在一个高电平使NPN管Q1
导通。继电器即得电产生动作。D1为续流保护的作用。 234A
B
C
D
4
32Title Nu mber Rev isio n Size
A4
Date:
7-Jun -2006 Sheet o f File:
F:\毕业设计.Dd b Drawn By:FA R9
300
R10
1K U4SW-GD KA1
KA1D1
DIODE R11压敏电阻
VCC
Q1NPN FAM R8
1K
图3.10 光电耦合器隔离电路 从图3.10中可以看出，单片机控制的I/O 口和继电器控制端口之间用光电耦合器进
行了隔离，这样，由于继电器通断所造成的电火花和电弧就不会影响到单片机系统了[8]。
2. 在电磁阀供电端跨接压敏电阻抗干扰
压敏电阻是一种非线性电阻性元件，它对外加的电压十分敏感，外加电压的微小变动，其阻值会发生明显的变化，因此电压的微增量可引起大的电流增量。
压敏电阻又分为碳化硅压敏电阻、硅压敏电阻、锗压敏电阻以及氧化锌压敏电阻，其中较为常用的是氧化锌（ZnO ）压敏电阻，其电气性能如图3.11所示。
0V
I
ZnO压敏电阻
线性电阻
图3.11 氧化锌压敏电阻的电气性能
从图3.11中可以看出。压敏电阻具有类似稳压管的非线性特性，在一般工作电压（外
加电压低于临界电压值）下，压敏电阻呈高阻状态，仅有uA 数量级的漏电流流过压敏
电阻，相当于开路状态。当有电压（当电压达到临界值以上）时，压敏电阻即迅速变为低阻抗（响应时间为毫微秒数量级），电流急剧上升，电阻急剧下降，过电压以过电电流的形式被压敏电阻吸收掉，相当于过电压部分被短路。当浪涌过电压过后，电路电压恢复到正常工作电压，压敏电阻又恢复到高阻状态。可以利用压敏电阻的上述特性来吸收各种干扰过电压。由于ZnO压敏电阻特性曲线较陡，具有漏电流很小、平均功耗小、温升小、通流容量大、伏安特性对称、电压范围宽、体积小等优点，可广泛用于直流和交流回路中吸收不同极性的过电压。
在本设计中的具体使用方法为将压敏电阻并联到电磁阀的供电电压上，这样，电磁阀开关所产生的浪涌过电压就被压敏电阻所吸收了。压敏电阻的使用大大降低了电磁阀开关所造成的电磁干扰对单片机系统的影响。
3.6 片外数据存储器的设计
在系统的设计过程中，考虑到智能水表在使用过程中可能出现失电的情况。当这种情况发生时，系统应该保存失电前的一些数据。比如，存储用户设定的水量系数N（转/吨），累计用水总量和剩余水量等。而这些数据如果存储在单片机的数据存储器中，单片机失电重启动后存储的相关数据已经消失了。为了完成此功能，必须在单片机外部加一个E2PROM，完成这些数据的存储。本设计系统中加入了I2C总线的E2PROM。
I2C总线简介：I2C总线由PHILIPS提出，是一种用于IC器件之间连接的二线制总线。它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不管是单片机、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。采用I2C总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。
其协议定义的I2C总线数据格式如下：
开始7/10器件地址R/W ACK SUBADD ACK DATA ACK ……停止
AT24C01是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行E2PROM，它是内含128×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点[2] [9]。在系统中，用AT24C01存储用户的设定水量转数N、水表检测
脉冲数M 、累计用水总量和剩余水量等。当系统断电以后，系统将把有用的信息保存在AT24C01中，使其不被丢失。其实际电路连接图如图3.12所示：电阻R24、R25为上拉电阻。由于我们只用一片E 2PROM ，所以A2=A1=A0=0。它的工作原理我们将在第四章详细介绍。
34A B
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Title Nu mber Rev isio n Size A4
Date:
29-May -2006Sheet o f File:
F:\成品\My Desig n 1.Dd b Drawn By:R2520K
R24
20K VCC
E_SDA(P1.3)
E_SCL(P1.2)SDA 1SCL 2
WP 3
GND
4A05
A16A27VCC 8U13
AT24C01
图3.12 A T24C01与单片机接口电路
3.7 IC 卡及其接口电路的设计 下面简要介绍AT24C0X 系列的IC 卡的基本特性与引脚功能，并分析AT24C0X 与AT89C205l 单片机的在本设计中的具体接法。
3.7.1 基于AT24C0X 系列的IC 卡
AT24C0X 系列IC 卡是美国ATMEL 公司生产的存储式IC 卡。产品型号有AT24C01/ 02/04/08/16/32/64，存储容量分别为1kbits/2 kbits /4 kbits /8 kbits /16 kbits /32 kbits /64 kbits ；2.5～5V 低电压供电；双线串行接口；双向数据传送；支持ISO/IEC7816-3同步协议；写/擦除次数＞1 000 000次；数据保存期＞100年。它是目前国内使用最多的IC 卡之一。
AT24C0X 系列IC 卡的引出端符合ISO/IEC7816-2标准。C1：VCC ，工作电压；C3：SCL （CLK ），串行时钟；C5：GND ；C7：SDA （I/O ），串行数据（输入/输出）；C2，C6：NC ，未接。IC 卡引脚如图3.13所示，其中引脚T ，P 为微动开关的两触点。此微动开关在无IC 卡状态时，处于断开状态；有卡插入时，IC 卡卡座上的微动开关动合，
DN-15家用智能水表使用说明书 DN15型号智能水表是普通家用住宅使用的水表，一般家庭自来水管道的直径是15毫米，所以使用DN15水表，那么它是否有使用说明书呢答案是肯定的，我们以北京慧怡顺水公司生产的这种水表为例详细介绍下，以便开放全国网民使用阅读！ 本水表是用来计量流经自来水管道水的体积总量的仪表，适用于单向、非脉冲水流。智能IC卡（冷水、热水、纯净水）水表以自来水行业最常用，无故障，普通湿式水表为母体表，采用国际上最新微功耗，超大型大规模集成电脑芯片模块，以高集成化工业手段而设计制造的可靠电子控制器，配以水表公司研发的超低功耗，大扭距输出的无压损电机控制阀等相结合生产制造的新一代智能化水表，是集预付费，自动计费，报警及防止不当使用等功能于一体的高品质产品。具有计量准确，性能可靠，结构先进等特点，产品性能指标符合建设部CJ/133—2001标准和本企业标准，主要用于住宅和企业用水的计量与收费工作，该水表是以自来水公司和房产物业公司等水管部门现代管理的理想计量收费器具。 一、主要技术性能： 1. 被测水温：0o—30oC（热水表30oC-90 oC） 2. 水表的公称压力≤1Mpa 3．水表的最大允计误差：从包括最小流最qmin至不包括分界流量（qt）的低区±5%包括分界流量（qt）至包括过载流量（qs）的高区±2%。 4．管道的水压度大于Mpa. 二、工作原理 原理框图如下： #
三、功能特点 1.外观：全密封防水设计，采用食品级高强度ABS塑料材质，超大液晶屏，数字显示清楚； 2.机芯：采用干式水表机芯，确保水表字轮显示永久清晰，不受水质影响； 3.玻璃：表玻璃采用食品级透明高强度有机玻璃，有效防止外来物品对水表的损坏，防冻性能好； 4.电池：国标14505电池理论寿命6-8年，我公司18505电池实际寿命6-8年，容量提高倍； 卡：采用多点星形发讯设计，方便用户准确有效进行刷卡； 6.基表外壳：基表外壳全铜材质，采用二次静电喷涂防腐抗氧化工艺，基表永不腐蚀； 7.防拆热缩膜：杜绝了人为恶意拆表，并对接头起到有效防腐蚀、永不生锈的作用； 8.静态低功耗：我公司静态电流比国际低倍以上，我公司低于10μA，国际规定25μA 以下； ？ 9.高强度防水性能：所有电子原器件均采用食品级专业电子灌封胶密封，防水性能高，安全可靠。 四、水表使用说明 用户需要手持IC卡去水管理部门缴纳一定的水费，再将IC卡插入家中的水表卡槽里（或者刷一下）就能开阀门使用水了。射频卡智能冷水表计量和监控数据是通过水表和液晶显示并用射频卡传递数据，液晶显示如下图所示：
基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计方案 1文献综述 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。 IC卡智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是一个很大的进步。IC卡智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量自动进行控制，同时可以进行用水数据存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行，因而可以实现由工作人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。IC卡交易系统还具有交易方便，计算准确，可利用银行进行结算的特点[1]。 IC卡智能水表及其管理系统的出现，将从根本上解决了已上问题。采用IC卡智能水表进行交易结算，不但实现了用水收费的电子化，而且还改变了先用水后收费的不合理状况，使的供水部门能预先收取部分费用，有利于公用事业的发展。IC卡智能水表具有成本低、可靠性高、使用寿命长及安全性好等优点，可提高居民用水收费的管理水平，确保供水部门能及时收取水费。因此，IC卡智能水表成为相关科研单位关注的重点，具有很好的经济效益与社会效益[2]。 1.2 智能水表的发展趋势 随着微电子技术的快速发展，加上国家相关政策的推动，民用计量仪表的智能化将是一个必然的发展方向。这不仅是中国的一种趋势，也将成为世界性的趋势。而在近十年里，单体式智能IC卡类仪表又将会是发展主流。 从实际情况看，现在的IC卡智能水表确实还存在着许多影响其大规模推广使用的问题。这些问题集中起来主要是（1）价格太高；（2）质量不可靠；（3）存在安全隐
填空题 20*2 ■对于51系列单片机，现有4种语言支持程序设计，它们是（汇编语言）、PL/M、（C语言）、BASIC。 ■单片机程序设计时需要在主程序中设计死循环来防止程序跑飞。在C语言中采用（while（1））或for(;;)语句实现死循环。 ■单片机程序设计中经常用到中断，在C语言程序设计中外部中断1的中断入口序号（2），而汇编语言程序设计中外部中断1的入口地址是（0013H）。 ■编写串口中断程序时要在函数说明部分后写interrupt 4 。 ■编写定时器0中断程序时要在函数说明部分后写interrupt 1 。 ■C语言程序设计中有一个无符号形字符变量temp和一个位变量Flag,现在分别对它们取反。相应的语句为temp=__~___temp; Flag=_！___Flag;。 ■I2C总线在传送数据过程中共有三种类型控制信号，它们分别是：_（起始信号）____、应答信号、_（停止信号）_____。 ■I2C的地址由（协议规定）与（硬件设置）两部分组成。 ■I2C器件的两条信号线分别为串行时钟线SCL 与串行数据线 SDA 。 ■MCS-51单片机操作I2C器件时，单片机必须做为主机，I\O编程。 ■在Cx51所有的数据类型中，只有bit 与unsigned char 直接支持机器指令。 ■编译器性能比较有如下几个方面：算数支持、生产代码大小、开打速度、支持浮点和long 。 ■在KEIL开发套件中，BL51链接器/定位器用于创建一个绝对目标横快。 ■Cx51中函数分为两大类：标准库函数和用户自定义函数。 ■在函数名前如果不指定函数类型，则该函数的类型为整型。 ■具有一定格式的数字或数值叫做数据，数据的不同格式叫做数据类型， 数据按一定的数据类型进行的排列、组合及架构称为数据结构。 ■数据类型的转换有自动转换与强制转换两种。 ■直接出现在程序中的数值（如TMOD=0x21）称为常数。在程序运行的过程中，其值不能改变且被定义为符号的（如#define CONST 60）称为常量。 ■软件对常量与变量的命名规范是：常量名用大写字母，变量名用小写字母。 ■MCS-51单片机串口用于中断通讯时，在进行初始化时必须设置的特殊功能寄存器有：
51单片码锁制作的程序和流程图(很详细) 一、基本组成： 单片机小系统+４*４矩阵键盘+１６０２显示+ＤＣ电机 基本电路： 键盘和和显示 键盘接P1口，液晶的电源的开、关通过P2.7口控制 电机(控制口P2.4) 二、基本功能描述： 1．验证密码、修改密码 a)锁的初始密码是123456(密码最长为10位,最短为1位)。 2．恢复初始密码 a)系统可以恢复初始密码，否则一旦忘记密码而又不能恢复初始密码，该锁就永远打不开。但是又不能让用户自行修改密码，否则其他人也可以恢复该初始密码，使得锁的安全性大大下降。
3．使系统进入低功耗状态 a)在实际使用中，锁只有在开门时才被使用。因而在大多数的时间里，应该让锁进入休眠状态、以降低功耗，这使系统进入掉电状态，可以大大降低系统功耗。 b)同时将LCD背光灯关闭 4．DC电机模拟开锁动作。 a)DC电机启动时解除开锁把手的锁定，允许通过把手开锁。DC电机不直接开锁，使得DC电机的功率不用太大，系统的组成和维护将变得简单，功耗也降了下来。 三、密码锁特点说明: 1.0 输入将被以字符形式输入,最长为10位。 超过10位时系统将自动截取前10位、但不作密码长度溢出提示。 2.0 开锁10秒后不允许更改密码、并提示修改超时_进入初始态,需要重新输入密码方可再次修改密码。 3.0 系统未使用存储器存储密码故掉电后密码自动恢复为初始密码。 4.0 若2分钟无任何操作,系统自动进入省电模式运行,同时关闭液晶显示,以节省电力。 5.0 输入密码正确后、电机允许开锁时间为5秒, 5秒后需要再次输入密码才可以再次开锁。 6.0 修改密码键和恢复初始密码键最好置于室。 这是Proteus仿真结果： 输入密码123456： 显示结果： 密码正确时电机启动、电机将持续5秒：
智能水表 使 用 说 明 书
目录 一、概述 二、技术参数 三、操作（使用）说明 四、安装说明 五、故障处理说明 六、附件 一、概述 系列智能表是按照 CJ/T133-2007中华人民共和国城镇建设行业标准《IC 卡冷水水表》和中华人民共和国国家标准 GB/T778-2007 《饮用冷水水表和热水水表》的技术要求，由公司设计生产制造。 该系列智能表技术先进、性能优良、结构合理、计量准确、可靠。该智能表具有以下显著特点： 1、始动好； 2、基表采用四位指针、五位字轮，明确、易读； 3、阀门采用悬浮结构、开关扭矩小；寿命长、可靠； 4、表阀一体，结构合理； 二、主要技术参数 1、流量范围
2、相对误差 2.1 从包括最小流量至分界流量（不含）的流量低区，最大允许误差为±5%； 2.2 从包括分界流量至过载流量（含）的流量高区，当水温≤30°时；最大允许误差为±2%;当水温＞30°时；最大允许误差为±3%。 3、工作温度：冷水水表：0.1℃～30℃；热水水表：0.1℃～90℃； 4、工作压力：≤1.0MPa 5、压力损失：≤0.063MPa 6、安装环境：B类-安装在户内的固定式IC卡水表 7、电磁环境：E1-住宅、商业和轻工业 8、工作电流：静态：（ 5～6）uA 9、工作环境温度：5℃～55℃； 10、流动剖面敏感度等级：U10、D5。 11、存储环境温度：-5℃～55℃； 12、安装尺寸与重量 水表外形示意图： 安装尺寸与重量表 三、操作使用
用户使用本表时应到管理部门营业处去开户、建档，购买相应的水量的用户卡。用户卡在初次使用时必需在指定的表上使用，否则可能造成不必要的损失。 将射频卡靠近水表塑料壳体的读卡标志区处，按动按键,听到”嘀”的一声表示刷卡成功.在按按键的同时液晶显示“rd IC”表示检测到射频卡，如显示“END”表示卡操作正常，如显示“E rr XXX”表示可能有问题.请重新放一下卡的位置,再试一下,如还有问题请与管理部门联系. 当水表剩余量小于设定的报警值时(本表出厂时设定报警值2.0 m3),阀门关闭告警，同时显示请充值标志,用户发现关阀后可刷用户卡或按按键将阀门开启。IC 卡水表以此提醒用户及时充值；当剩余量递减至零时，阀门自动关闭。用户需重新购买充值后才能打开阀门。 当射频卡表出现说明2中的故障时阀门也将关闭，当故障排除后阀门才可打开。如果用户将卡丢失，须到管理终端处办理相应的补卡手续。本系统补卡后，如果原用户卡找到仍可使用。 四、安装说明 1、选择水表口径应根据安装地点的管道直径及流量等于或小于水表常用流量为依据来选择适宜口径的水表。 2、安装位置应选择方便拆卸和易读取水表计量数据的地方，应避开暴晒、雨淋、水淹、污染和有外磁干扰的环境。在有冰冻期间,除将水表和水管包扎外,不用时把水表进水端阀门关闭,出水端放水阀和水龙头打开,以防止水表因冰冻膨胀而损坏；透明吸塑罩是防止异物卡住水表转动部分而损坏水表，不读表时切记将其盖上。 3、安装时（特别是新管段）应避免将麻丝、胶带、砂石等杂物进入水表管道内，造成水表计量故障。 4、安装时，为了计量准确,水表出水口管道安装应高于水表不少于0.5米、在水表前面管道上应安装阀门，以便在拆卸水表时可以关闭水源。水表不应直接与管道连接,水表与管道间应有活接头(如管接头.连接螺母.接管密封垫圈等).拆装水表时,切不可用力硬扳.以免损坏水表; 5、安装时必须使表壳上水流指示箭头与水流方向保持一致。安装方式必须按水表读盘上标明的水平或立式安装，并使读盘朝上。
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。基于单片机的IC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。 本论文主要设计研究基于单片机的IC卡智能水表电路，其主要功能是以AT89C51单片机为核心，实现IC卡的读写，液晶显示的控制，电磁阀的控制，脉冲的提取，同时具有安全保护电路、记忆单元电路、通信接口电路，完成整个水表信号的读、写处理，监控水表工作的功能。本文对每个模块逐一进行了研究，全面详细地论述了硬件电路的设计流程，对本设计中非接触式IC卡读写电路模块、液晶显示电路模块和H6152读写电路模块等工作原理及功能进行了详细了说明。关键词：单片机；IC卡；液晶显示；记忆模块
Design of the Water Meter IC Card System Based On Sing-chip Abstract In order to adapt the reform of the nation system of water supply,studying and making use of the modern intelligence technique to realize the automatic supervision of the water supply,lightening the funds pressure because of“supply wat er first behind charge”of the department supplying water,reducing the trouble and dispute of copying the form and charging monthly,using the modern science technique change the current administration structure of using water and water supply industry is imperative under the situation.The application of intelligent water meter not only improves work efficiency 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 charactetistics,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, its main function is based on AT89C51 single-chip microcomputer as the core, the realization of IC card reader, LCD display control, the control solenoid valve, pulse extraction, at the same time security protection
单片机C语言程序设计师试题 一、填空题 1、设X=5AH，Y=36H，则X与Y“或”运算为_________，X与Y的“异或”运算为________。 2、若机器的字长为8位，X=17，Y=35，则X＋Y=_______，X－Y=_______（要求结果写出二进制形式）。 3、单片机的复位操作是__________（高电平/低电平），单片机复位后，堆栈指针SP的值是________。 4、单片机中，常用作地址锁存器的芯片是______________，常用作地址译码器芯片是_________________。 5、若选择内部程序存储器，应该设置为____________（高电平/低电平），那么，PSEN信号的处理方式为__________________。 6、单片机程序的入口地址是______________，外部中断1的入口地址是_______________。 7、若采用6MHz的晶体振荡器，则MCS-51单片机的振荡周期为_________，机器周期为_______________。 8、外围扩展芯片的选择方法有两种，它们分别是__________________和_______________。 9、单片机的内部RAM区中，可以位寻址的地址范围是__________________，特殊功能寄存器中，可位寻址的地址是____________________。 10、子程序返回指令是________，中断子程序返回指令是_______。 11、8051单片机的存储器的最大特点是____________________与____________________分开编址。 12、8051最多可以有_______个并行输入输出口，最少也可以有_______个并行口。 13、_______是C语言的基本单位。 14、串行口方式2接收到的第9位数据送_______寄存器的_______位中保存。 15、MCS-51内部提供_______个可编程的_______位定时/计数器，定时器有_______种工作方式。 16、一个函数由两部分组成，即______________和______________。 17、串行口方式3发送的第9位数据要事先写入___________寄存器的___________位。 18、利用8155H可以扩展___________个并行口，___________个RAM单元。 19、C语言中输入和输出操作是由库函数___________和___________等函数来完成。二、选择题 1、C语言中最简单的数据类型包括（）。 A、整型、实型、逻辑型 B、整型、实型、字符型 C、整型、字符型、逻辑型 D、整型、实型、逻辑型、字符型 2、当MCS-51单片机接有外部存储器，P2口可作为 ( )。 A、数据输入口 B、数据的输出口 C、准双向输入／输出口 D、输出高8位地址 3、下列描述中正确的是（）。 A、程序就是软件 B、软件开发不受计算机系统的限制 C、软件既是逻辑实体，又是物理实体 D、软件是程序、数据与相关文档的集合 4、下列计算机语言中，CPU能直接识别的是（）。 A、自然语言 B、高级语言 C、汇编语言 D、机器语言 5、MCS-5l单片机的堆栈区是设置在( )中。 A、片内ROM区 B、片外ROM区 C、片内RAM区 D、片外RAM区 6、以下叙述中正确的是（）。 A、用C语言实现的算法必须要有输入和输出操作 B、用C语言实现的算法可以没有输出但必须要有输入 C、用C程序实现的算法可以没有输入但必须要有输出 D、用C程序实现的算
51单片机密码锁制作的程序和流程图(很详细) 一、基本组成： 单片机小系统+４*４矩阵键盘+１６０２显示+ＤＣ电机 基本电路： 键盘和和显示 键盘接P1口，液晶的电源的开、关通过P2.7口控制 电机(控制口P2.4) 二、基本功能描述： 1．验证密码、修改密码 a)锁的初始密码是123456(密码最长为10位,最短为1位)。 2．恢复初始密码 a)系统可以恢复初始密码，否则一旦忘记密码而又不能恢复初始密码，该锁就永远打不开。但是又不能让用户自行修改密码，否则其他人也可以恢复该初始密码，使得锁的安全性大大下降。
3．使系统进入低功耗状态 a)在实际使用中，锁只有在开门时才被使用。因而在大多数的时间里，应该让锁进入休眠状态、以降低功耗，这使系统进入掉电状态，可以大大降低系统功耗。 b)同时将LCD背光灯关闭 4．DC电机模拟开锁动作。 a)DC电机启动时解除开锁把手的锁定，允许通过把手开锁。DC电机不直接开锁，使得DC电机的功率不用太大，系统的组成和维护将变得简单，功耗也降了下来。 三、密码锁特点说明: 1.0 输入将被以字符形式输入,最长为10位。 超过10位时系统将自动截取前10位、但不作密码长度溢出提示。 2.0 开锁10秒后不允许更改密码、并提示修改超时_进入初始态,需要重新输入密码方可再次修改密码。 3.0 系统未使用存储器存储密码故掉电后密码自动恢复为初始密码。 4.0 若2分钟内无任何操作,系统自动进入省电模式运行,同时关闭液晶显示,以节省电力。 5.0 输入密码正确后、电机允许开锁时间为5秒, 5秒后需要再次输入密码才可以再次开锁。 6.0 修改密码键和恢复初始密码键最好置于室内。 这是Proteus仿真结果： 输入密码123456： 显示结果： 密码正确时电机启动、电机将持续5秒：
JIDF射频卡预付费智能水表 使 用 说 明 书 太原市晋彤仪器仪表有限公司
射频卡预付费智能水表是一种具有预付费功能的水量计量装置，它是利用微电子技术为控制核心，非接触式智能卡技术为信息传递媒介而完成预付费计费及各种用水控制过程，并能实现阶梯计价的高科技产品。 一.主要功能 1.显示功能:液晶显示“剩余量、累计量、已充值、分段、分 段系数、时间、日期”等。 2.时间控制功能:根据预付费、用水量及各种保护情况自动实 现水通断控制。 3.付费计费功能:本表可以通过非接触IC卡下传2个阶梯计 价：议价水量1，议价水量2，（由用户管理部门决定），依此实行付费计价用水管理。
4.防磁干扰功能:当磁体靠近水表时，水表自动关闭阀门断水。 5.警示功能:当剩余水量≤1 m3时，自动关闭阀门，提醒用户 尽快购水,此时刷用户卡可以开阀，等剩余量为零吨时关阀停水。 6.防锈死功能：水表在每月的固定时间会自动开关阀门，以 防阀门长时间不转动而锈死。 7.欠压保护功能:当内置电池欠压时,水表自动关阀,刷用户卡 后显示“”表示欠压，提醒用户尽快通知管理部门更换电池，以免影响正常用水。 8.安全保护：采用核心加密算法，实现一表一卡一密码，保 证用水数据的安全及可靠性。所使用的非接触IC卡全部经过了专门的、系统级的加密处理，具有很高的安全性，以确保自来水公司和用户的利益不受损害。
二.使用条件 水温：0.1℃～30℃ 水压：≤0.8Mpa 环境温度：5℃～55℃ 相对湿度：（0-100）%RH 三.主要技术参数 1.水表计量等级： 公称 口径 mm Q3/Q1 Q4m3/h Q3m3/h Q2m3/h Q1m3/h Q2/Q1 Q4/Q3 DN15 80 3.125 2.5 0.05 0.03125 1.6 1.25 100 0.04 0.025 DN20 80 5 4 0.08 0.05 1.6 1.25 100 0.064 0.04 DN25 80 7.875 6.3 0.126 0.07875 1.6 1.25 100 0.1008 0.063 2．最大允许误差
基于单片机的IC卡智能水表设计中期检查表毕业设计(论文)中期检查表题目名称: 基于单片机的IC卡智能水表设计 设计人姓名所学专业自动化班级一、阶段性成果 到现在为止，毕业设计的时间过去了一半了，这几周的时间里我严格按照设计的要求进行着设计。首先是开题报告的撰写，其次是对单片机的基础知识和IC卡智能要求两大方面的工作原理进行深入的学习，通过以上对IC卡智能知识的学习，我初步拟定了本设计的设计思路，并对其中的各个环节做出了准确的定位，完成了单片机电路的设计和IC卡智能系统的设计。 通过前几周对IC卡智能水表知识的学习，可以说在本阶段我取得了一定的阶段性的成果。首先，我对智能软件控制系统有了深入的了解，掌握了其中一些控制部分的知识，比如IC卡的自动识别以及单片机控制流量传感器电气控制系统，单片机CPU具有一个16位的RISC精简指令计算机结构，对应用是高度透明的。所有的操作，除了程序流程指令，都是通过源操作数的7种寻址模式和目标操作数的四种寻址模式的组合对寄存器进行的。CPU集成了16个寄存器，减少了指令执行时间。寄存器到寄存器操作的执行时间是一个CPU周期。4个寄存器(程序计数器、堆栈指针、状态寄存器、常数发生器)用作特殊用途，其余的都可以用作通用寄存器。外围模块通过数据、地址、和控制总线与CPU相连。通过所有存储器操作指令可以很容易的对它们进行控制。数的四种寻址模式的组合对寄存器进行的。单片机的抗干扰能力有限，所以我们加设看门狗定时器。主要是实现单片机安全运行。为了保证系统在遭受干扰后能自动恢复正常，看门狗定时器(Watchdog Timer)是很有利用价值的，其主要功能是在发生软件问题后进行控制系统的重启。如果选定的时间间隔溢出，系统产生复位。如果看门狗功能应用中不需要，这个模块可以配置为间隔定时器在选定的时间间隔产生中断。
第5章STC15F2K60S2单片机的程序设计 例题 例5.1 分析ORG在下面程序段中的控制作用 ORG 1000H START： MOV R0，#60H MOV R1，#61H …… ORG 1200H NEXT： MOV DPTR，#1000H MOV R2，#70H …… 解：以START开始的程序汇编后机器码从1000H单元开始连续存放，不能超过1200H 单元；以NEXT开始程序汇编后机器码从1200H单元开始连续存放。 例5.2 分析END在下面程序段中的控制作用。 START： MOV A，#30H …… END START NEXT： …… RET 解：汇编程序对该程序进行汇编时，只将END伪指令前面的程序转换为对应的机器代码程序，而以NEXT标号为起始地址的程序将予以忽略。因此，若NEXT标号为起始地址的子程序是本程序的有效子程序的话，应将整个子程序段放到END伪指令的前面。
例5.3 分析下列程序中EQU指令的作用 AA EQU R1 ；给AA赋值R1 DA TA1 EQU 10H ；给DA TA1赋值10H DELAY EQU 2200H ；给DELAY赋值2200H ORG 2000H MOV R0，DATA1 ；R0←（10H） MOV A，AA ；A←（R1） LCALL DELAY ；调用起始地址为2200H的子程序 END 解：经EQU定义后，AA等效于R1，DATA1等效于10H，DELAY等效于2200H，该程序在汇编时，自动将程序中AA换成R1、DATA1换成10H、DELAY换成2200H，再汇编为机器代码程序。 使用赋值伪指令EQU的好处在于程序占用的资源数据符号或寄存器符号用占用源的英文或英文缩写字符名称来定义，后续编程中凡是出现该数据符号或寄存器符号就用该字符名称代替，这样，采用有意义的字符名称进行编程，更容易记忆和不容易混淆，也便于阅读。
智能水表方案工作原理及应用 点击次数：1002 发布时间：2011-5-24 水表的发展已有近二百年的历史，在开始阶段相当长的一段时间里，英法日德等国家的水表一直占据着中国水表行业。随着城市供水事业的发展，中国的水表工业也相应地发展起来，从20世纪90年代开始，各种智能型水表、水表抄表系统等产品也开始兴起。 尽管，目前国内的水表市场仍然以机械表为主，但是从发展角度来看，智能化是一种必然的趋势，可以节省人工，提高抄表的准确度，更可以实现阶梯化收费，有效的利用有限的水资源。 水表的电源一般由水表自行供给，这就对水表的功耗提出了苛刻的要求。国际规定，智能水表的静态电流应该小于30μA，实际中水表厂商都把该指标控制在10μA以内(使用干簧管时)，保证工作时间大于6年以上才算合格。NEC带LCD控制功能的8位微控制器以其低功耗、高性能等优势，成为水表微控制器的优质选择。 NEC山梨MR和Renesas MCU水表方案： 该方案的工作原理为：在叶轮上装上磁铁，由磁场感应器(MR Sensor)感知出叶轮的旋转。磁场感应器(MR Sensor)把磁场信号转变成电信号，再由单片机进行计量的加法或减法运算，运算值由液晶显示或对外部输出。 方案结构框图如下：
Renesas(原NEC)水表方案结构框图 Renesas MCU——78K0/Lx3微控制器介绍 Renesas电子78K0/Lx3微控制器是高性能8位通用微控制器，采用原NEC电子的78K0内核，有48Pin～80Pin的多种封装，内置4Com/8Com 模式的LCD驱动，可以驱动的LCD段数高达288段。 ●LCD驱动器 最大可实现36*8段位控制，共有6种显示模式供选择，内/外部分组电压。 ●CSI通讯模块1~2 可与IC卡接收器、短距离无线收发器、超声波流量传感器进行通讯 ●丰富的比较/触发定时器 采集流量传感器信号并精确计算出流量 ●EEPROM模拟功能 通过flash的数据烧写及特殊的管理方式代替EEPROM对重要数据进行存储 ●振荡电路 78K0/Lx3微控制器内置高精度8MHz振荡电路，并且可以通过寄存器去控制内部振荡电路的快慢。对于不需要实时时钟的水表，可以节约成本，加快软件开发进度。如果需要使用RTC，则需要外接32.768kHz的振荡器，可以轻松实现阶梯复费率水费。 ●功耗
NB-IoT智能水表的原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——NB-IoT智能水表。该专利由益都智能技术（北京）股份有限公司申请，并于2018年9月28日获得授权公告。 内容说明本实用新型具体涉及NB-IoT智能水表。 发明背景水表作为一种计量器具，大多是水的累计流量测量。一般分为容积式水表和速度式水表两类，采用活动壁容积测量室的直接机械运动过程或水流流速对翼轮的作用以计算流经自来水管道的水流体积的流量计，现有的水表均为自来水厂安装在各用户的房屋门口的进水口端，传统的水表需要工作人员逐个观察记录，这样十分浪费时间；为了解决上述问题，在水表内设置采集单元、近距离通信单元及相关信号处理单元，将水表的读数发送至工作人员的手持终端上，这样一来，工作人员便可批量化的获取水表读数。 现如今的采用的方式是在原有的老式水表的指针上加上小磁铁，并在水表内部加上一个磁敏传感器与外部采集电路板，通过导线将传感器与外部采集电路板相联，其通过检测指针转动的圈数来达到计量用水量的目的，存在智能化程度低的问题。再者，这种水表由于上述电路元件是设置在水表内部的，其需要作一定的防水处理，无疑的增加了水表的报价；且电路板部分和传感器部分为易损件，维修时需要打开整个水表进行修理，甚至需要将水表完全更换，这样一来浪费人力物力，二来也浪费了材料，且其信号传递是通过磁场，这样就存在可能被外部磁场干扰的情况，这时的传感器都会检测到恒定磁信号，传感器就无法计数或计数错误。 发明内容有鉴于此，本实用新型目的是提供一种传输方式多样化、检测信息准确和智能化程度高的NB-IoT智能水表。 为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种NB-IoT智能水表，包括水表壳体，及设置在水表壳体上方的、且与水表壳体固定的信号采集装置；所述信号采集装置包括外壳体，及设置在外壳体内部一端、且与外壳体固定的CMOS数字图像传感器，及设置在CMOS数字图像传感器上方的、并与CMOS数字图像传感器连接的、用于显示数值
一、用途及适用范围 本企业生产制造的LXSZ（R）-15/20型IC卡智能水表是以旋翼式多流束水表（铜壳）为基表，适用于单向、非脉冲水流。产品性能指标符合GB/T 《冷水水表》国家标准和CJ/T 133-2001《IC卡冷水水表》建设部标准，热水水表还符合JB/T 8802-1998《热水水表》机械部标准。主要用于住宅和企事业用水的计量与收费工作，热水水表独有的热量测量功能○1可以为合理收费提供科学的、定量的依据，是自来水公司和房产物业公司等自来水收费管理部门现代化管理的理想计量收费器具。 注：LXSZ型为IC卡智能冷水水表；LXSZR型为IC卡智能热水水表（包括具备热量测量功能和不具备热量测量功能两种热水水表）。 二、功能及特点 一户一卡 具有预付费功能 电子采样，计量准确、精确度高、性能稳定、安全可靠 LCD汉字显示功能 具有余量不足报警功能 具有防窃水功能 具有电池欠压保护功能 具有阀门自动维护功能 具有数据回抄功能 具有赊欠功能 多种事件记录功能，12个月用水量、最近100天用水量记录功能 最近100天热量记录功能○1 内置精确时钟，可实现阶梯收费（配合管理软件） 支持水、电、气、热“一卡通”功能 三、主要技术参数 项目冷水水表热水水表 公称口径DN15、DN20 计量等级B级 压力损失ΔP≤ M Pa 公称压力1MPa 环境温度0℃—40℃0℃—55℃ 相对湿度≤93% 介质温度0.3℃—40℃30℃—90℃ 电源锂亚柱式电池 原理框图如下：
注：冷水表不具备测温元件。 控制器通过安装在基表上的电子发讯装置采集基表的水量脉冲信息，换算成为相应的用水量。（热水水表基表上安装有数字温度传感器，用于测量热水温度，环境水温可以预先设定，通过用水量和用水温度可以积算出用热量○1。）IC 卡作为信息载体，可以用于设置表内参数、充值、回读表内信息或者发出特定的控制指令。LCD 显示水表状态、水量信息。电机和减速机构用于控制阀门。电池提供能源。 五、 使用 水表显示说明 请换电池干扰 开关 购余 总断线月请充值泄漏 数值显示：冷水表显示6位整数，1位小数；热水表显示4位整数，3位小数； 时间显示：第一位显示上“-”表示年、月、日；第一位显示下“-”表示时、分、秒； “8”： 1到8表示分表号，“0”表示未开户（不显示表明未做系统设置）； 请换电池：电池电压低，需要更换电池； 请换电池：电池电压过低，已进入关阀保护模式； 请充值：剩余水量小于预设报警水量，提示用户及时充值； 请充值：可用水量为零，进入关阀保护模式； 月：当月用量 总：总用量 购：本次购量 余：表内余量 ▲：指示计量单位； ：阀门处于人为控制状态，含强制开关阀、维护开关阀、测试开关阀； 开：阀门处于打开状态； 关：阀门处于关闭状态； 泄漏：水表处于泄漏状态； 断线：水量传感器断线（或者温度传感器断线○1），进入关阀保护模式； 干扰：违规操作表计或水量传感器损坏，进入关阀保护模式。 IC 卡及其使用 采用大容量逻辑加密卡作为传输介质，并对卡上数据采用动态加密，以保证数据传输的安 M 3 ℃ kWh ○ 1 ○ 1
基于单片机的IC卡智能水表源代码 作者：清华大学杨家沛 ；************************************************************************** ；本系统所用CPU：PIC16F84 ； ；采用外接RC经济阻容振荡方式：R=100K C=100P ；时钟频率约72KHz ；机器周期约56us ；************************************************************************** INCLUDE “PIC 84.H”；PIC84头文件 ；************************************************************************** ；液晶显示命令字定义 ；************************************************************************** SYSDIS EQU B'00000000' ；关闭液晶系统振荡和偏振命令字SYSEN EQU B'00000001' ；打开液晶系统振荡 LCD ON EQU B'00000011' ；打开液晶偏振发生器 BIAS 1 EQU B'00100000' ；液晶显示方式命令字 ；************************************************************************** ；PIC I/O口线输入输出方式定义字 ；************************************************************************** O RB EQU B'01000110' ；RB口输出状态定义字 ；输出状态：RB0，RB3，RB4，RB5，RB7均为输出，RB1，RB2，RB6为输入； I RB EQU B'01100110' ；RB口输入状态定义字 ；输入状态：RB0，RB3，RB4，RB7为输出，RB1，RB2，RB5，RB6为输入； 0 RA EQU B'11110000' ；RA口定义字 ；RA4为输入，低4位均为输出 ；**************************************************************************
单片机原理与C51语言程序设计与基础教 程课后习题答案 习题 填空题 1．一般而言，微型计算机包括、、、四个基本组成部分。 2．单片机是一块芯片上的微型计算机。以为核心的硬件电路称为单片机系统，它属于地应用范畴。 3．Atmel 公司生产的CMOS型51系列单片机，具有内核，用 代替ROM作为程序存储器， 4．单片机根据工作温度可分为、和三种。民用级的温度范围是0℃一70℃，工业级是-40℃~85℃，军用级是-55℃-125℃(不同厂家的划分标推可能不同。 5．在单片机领域内，ICE的含义是。 选择题 1．单片机的工作电压一般为V？ A 5V B 3V C 1V D 4V 2．单片机作为微机的一种，它具有如下特点： A 具有优异的性能价格比 B 集成度高、体积小、可靠性高 C 控制功能强，开发应用方便 D 低电压、低功耗。 3．民用级单片机的温度范围是： A -40℃~85℃ B 0℃一70℃ C -55℃-125℃ D 0℃一50℃ 4．MCS-51系列单片机最多有个中端源。 A 3 B 4 C 5 D 6 5．下列简写名称中不是单片机或单片机系统的是 A MCU B SCM C ICE D CPU 问答题 1．单片机常用的应用领域有哪些？ 2．我们如何学习单片机这么技术？ 3．单片机从用途上可分成哪几类？分别由什么用处？ 答案
填空题 1．运算器、控制器、存储器、输入输出接口 2．单片机嵌入式系统 3．MCS-51 Flash ROM 4．民用级(商业级) 工业级军用级 5．在线仿真器 选择题 1．A 2．ABCD 3．B 4．C 5．D 问答题 1．单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： （1）在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 （2）在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 （3）在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 （4）在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 （5）单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 2．首先，大概了解单片机的机构，例如本书的第2章则是主要讲了单片机的内部结构以及资源。对单片机的内部结构有了初步了解之后，读者就可以进行简单的实例练习，从而加深对单片机的认识。 其次，要有大量的实例练习。其实，对于单片机，主要是软件设计，也就是编程。目前最流行的用于51系列单片机地编程软件是Keil。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好
基于单片机的电表抄表系统 摘要 自动抄表是指采用通信和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和单片机技术迅速发展的必然。采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成账单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。本例中介绍的抄表方案可方便移植到煤气表、水表等各种智能抄表系统。本例抄表系统主要由主站端数据采集计算机、客户端基于单片机的抄表模块、计量电表三部分组成。客户终端单片机模块和数据采集计算机通过RS-485串行通信口连接，实现数据传输。本例中被测量的电表为威胜3型电表。 本例主要介绍客户端基于单片机的电表抄表终端的设计和实现方案在设计本例抄表系统时，以上功能均需要满足，其中主要部分是供电方式设计、数据掉电保护。功能设计、终端抄表模块与数据采集计算机通信协议设计、实时时钟功能设计。其中终端单片机抄表模块主要功能如下：采用三相四线（3ｘ220/380V）供电方式，在三相交流电压断一相或二相的条件下，交流电源能维持终端正常工作，并且系统具有备用电池供电功能;具有实时测量用户用电电量功能;具有掉电数据保护功能，能保存用户用电电量信息。支持DL/T—645电表通信规约。终端和数据采集计算机通过RS-485通信，终端和主站通信具备数据完整性认证机制以保。 终端具有实时时钟功能，并且有对时功能。 关键词：单片机；抄表系统；串行通信； Based on SCM meter meter-reading system
东北林业大学毕业设计 Abstract A utomatic Meter Reading, AMR Meter (where) refers to the communication and computer network technology such as Automatic Meter Reading and processing data. Energy automatic meter reading technology development is to improve the management level of electricity, network and the technology rapid development. Adopting automatic meter reading techniques, can not only save manpower resources, more important is to improve the accuracy of the meter, and transcribed estimated or electricity bill, make mistakes in a timely and accurate management department can obtain information. In this example the meter reading scheme can be introduced to gas meter, convenient wait for all sorts of intelligent long-distance meter reading system. The meter reading system mainly consists of the host computer and data acquisition based on SCM client module, measuring meter meter three components. Client terminal single-chip computer and data acquisition module by RS - 485 serial communication, data transmission. In this example the meter is measured in type - 3 meters. This major is introduced based on SCM client terminal of the meter meter in design and implementation scheme design of the meter reading system, above all, to meet function main part of power supply is designed, and data protection. Functional design, terminal meter data acquisition module and computer communication protocol design, functional design of real-time clock.One terminal chip meter main function modules are as follows:adopts three-phase four-wire (3x220/380V power supply, in three-phase) ac voltage phase or break a two-phase conditions, the ac power can maintain the normal work and terminal system has a backup battery power function.with real-time measuring electric power users.has the power to save data protection function, electricity power userssupport DL/T -- buttons meter communication protocols.terminal and data collecting computer through the rs-five 485 communication, terminal and host communication with data integrity in the authentication mechanism.terminal with real-time clock function, and a readier function. Keywords: SCM, The computer, Serial communication, C language, 2