基于单片机的无磁传感水表的设计
传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies) 2006年第25卷第3期
基于单片机的无磁传感水表的设计
黎洪生,张 英
(武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070)
摘 要:介绍了一种新型低功耗无磁水表的设计。对水量的各种测量方法进行了比较分析,并详细叙述
了无磁传感器利用LC振荡电路来测量水量的原理。主控器采用目前国际上功耗最低的MSP430F W427
单片机,该单片机能够利用内部流量扫描模块(SC AN I F)有效地转换振荡波形,不需要外部流量检测I C,
提高测量的精度和灵敏度。重点说明了如何利用MSP430F W单片机实现水量检测的原理和相关部分的
软件、硬件设计及系统低功耗的实现方法。
关键词:LC振荡;无磁水表;低功耗
中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:1000-9787(2006)03-0054-03
Desi gn of nonmagneti c water meter based on chi p
m i croco mputer
L I Hong2sheng,ZHANG Ying
(School of Auto ma ti on,W uhan Un i versity of Technology,W uhan430070,Ch i n a)
Abstract:Design of a ne w type of water meter with non magnetic and l ow power is described.A ll kinds of fl ow
measure ments are analyzed,and the p rinci p le of the non magnetic sens or which uses LC oscillating circuit t o
measure water fl ow are discussed in detail.TheM SP430F W427is used as contr olMC U.The functi on is realized by
the SC AN I F module without I C circuit external,which i m p r oves the p recisi on and sensitivity of fl ow measure ment.
The realizati on of the fluid fl ow measurement and the correlative design of hard ware and s oft w are are intr oduced.
Key words:LC oscillating circuit;water meter with non magnetic;l ow power
0 引 言
水资源危机导致整个社会对水的重视程度越来越高,使得水资源管理信息系统的建立显得非常重要[1]。水量的计量与采集是水资源系统可靠性与稳定性的基本保证,随着近年来传感器技术地不断发展以及应用领域不断拓宽,水量的测量方法也越来越多。早期的流量计多是采用干簧管、霍尔元件、韦根传感器,但由于干黄管固有的机械特性、使用寿命及抗振性受到影响;而霍尔元件是电流太大,也存在低或高流速的频率响应问题;韦根传感器存在磁阻大的缺点,极易吸附住叶轮增加始动流量,且价格太贵。以上几种传感器都是带有磁特性的电子元件,在磁场作用下发出脉冲信息,因此,不可避免地会受到磁干扰。而本文设计的无磁传感水表是利用LC振荡电路进行采样,而不是利用电磁原理记录水量,可以克服上述传感器的一些缺点,有其一定的应用推广价值。
1 利用LC振荡来计量水量的原理
用LC传感器来测量水量利用的就是LC振荡原理来收稿日期:2005-11-03计量和判断水流。在一般的振荡电路中,首先,让电容器充满电,然后,通过开关切换将电容器单独串联到和电感器组成的回路中。如果忽略电感器的电阻和回路的所有损耗,则构成一个无损耗的LC回路的理想情况,这时,将在回路中产生自由振荡。根据能量守恒定律可知,这时,电感器的磁能应等于电容器放电前的电能。理想情况下的LC回路的自由振荡将无休止的进行下去。
而实际上的振荡总是有衰减的,利用振荡衰减程度的不同判断当前传感器所处的状态,就可以达到测量水量的目的。具体实现是通过在机表中安装一个随着水的流动而转动的圆盘,如图1所示,这个圆盘上有一半是镀有导电性能良好的金属,而另一半是没有镀金属的。当流体流动带动转盘转动时,电感在转盘表面的位置也随的转盘转动而交替变化[2]。单片机控制系统的主CP U采用MSP430F W427,其内部扫描模块(S C AN I F)能够在低功耗下自动检测转盘的旋转运动。S C AN I F模块由三部分组成:模拟前端(AFE)、信号处理状态机(PS M)、定时状态机(TS M)。定
45
第3期 黎洪生等:基于单片机的无磁传感水表的设计 时状态机用来控制模拟前端和信号处理状态机;模拟前端用来激励LC 传感器、检测信号电平,并把信号转换为数字形式,这些数字信号进入信号处理状态机,然后,由信号处理状态机计算出转动(流体流量)
和它的方向。
图1 用2个LC 传感器旋转测量的原理图
F i g 1 Pr i n c i ple d i a gram of rot a ti on m ea sure m en t usi n g
two LC sen sors
单片机内部扫描模块的模拟前端定时给LC 回路激励脉冲信号,使其具有一定的能量以后,再断开激励电路,这时,LC 电路就会产生阻尼振荡,振荡总产生在镀金属的半边圆盘上或者没镀金属的半边圆盘上。由于能量的损失振荡总是在不断地衰减的,衰减振荡遵循以下公式
V (t )=V 0?e -δ
t
?cos ωt ,
式中 V (t )为振荡电压,V ;ω为衰减振荡中角频率,rad /s ;
V 0为激励电压,V ;δ为阻尼系数;阻尼振荡中的角频率ω
取决于阻尼系数,即
ω=
ω20-δ2
<ω
0,式中
ω0=1LC
,为LC 回路的谐振的角频率。可以看出:
如果镀了可导电金属的圆盘部分处于电感线圈的磁场内,由于可导电金属的存在影响了阻尼系数δ的大小,衰减振荡的频率将受到影响
,衰减明显会更快些,振荡波形如图2所示。
图2 波形测量示意图
F i g 2 Sche m e of waveform m ea sure m en t
MSP430F W 427利用SCAN I F 把不同的振荡波形转换
为MC U 能够分辨的0或1信号,检测方法是直接对衰减振荡期间的电压进行比较分析,在LC 激励电路断开后,延时一个规定的时间t delay ,等振荡衰减到可以测量区别后,再在规定的t gate 时间内把振荡电压和一个预先给定的基准电压
V ref 进行比较,能够大于这个基准电压的视为高,始终低于
这个基准电压的视为低,这个基准电压是由MCU 的集成
DAC 给出的。测量示意图如图2。用一个LC 回路仅仅只
能测量到水在流动而无法知道流向,用2个LC 回路才能够测量出流动的方向,通过LC 传感器1或者LC 传感器2
新状态和旧状态的高低电平的变化判断旋转的方向。图3是转换后呈现的时序图。
图3 旋转测量的转换结果
F i g 3 Change result of rot a ti on m ea sure m en t
如果以逆时针旋转为正向,可以把当传感器1和传感器2从状态d 改变到状态a 时认为是水量增加1个单位,把从状态b 改变到状态a 时认为是水量减少1个单位。把前一次状态到当前状态转变的所有可能及相应的运动状态列成状态表,存储在M SP430F W 427存储器中,信号处理状态机则根据采集到的传感器状态对应状态表中给出的每种情况计算出转盘转动的方向和转动圈数N ,再由Q (L )=
N /K (其中,K 为仪表常数,且K =N /L )得出流过仪表的水
量Q ,从而达到计量水量的目的。
2 无磁传感水表的系统设计
2.1 硬件设计
使用MSP430F W 427单片机开发的无磁传感水表的系统硬件原理框图如图4,主要包括M SP430F W 427单片机、无磁传感检测电路、LCD 显示电路、电源管理电路
、I C 卡读写电路及阀门执行电路等。
图4 系统硬件原理图
F i g 4 Pr i n c i ple d i a gram of syste m hardware
55
传感器与微系统 第25卷 系统直接采用单片机的内部流量扫描模块(SC AN
I F ),不需要外部流量检测I C ,流量采集部分只需要一个安
装在机表中的转盘和几个电感器、电容器就可以。不同的电容器和电感器组合会产生不同的共振频率,采样时间最好控制在能够明显区分衰减与不衰减电压变化最大时的附近。通过测试比较,若电容采用1nF,电感采用47μH,测量的频率设置为13.73m s,可以达到较准确的测量结果。软件、硬件设计简单,且系统稳定。LCD 显示部分采用
4-MUX 的驱动方式,利用M SP430F W 427自身驱动LC D 96
段来完成与单片机系统的显示接口,以显示用水量信息、水表的工作状态及其他的一些必要信息等。电源管理电路主要是为了降低功耗、延长电池使用寿命而设计的。当单片机检测到电池电压小于某一特定值时,将触发低电检测中断。I C 卡读写电路是采用SI E ME NS 的S LE4442的逻辑加密卡作为通信方式。通过I C 卡在管理系统和下位机之间传输重要数据。阀门执行电路可用步进电机、直流电机、电磁阀等加上驱动电路来实现。用直流电机控制水龙头阀门的开和关,通过堵断电流判断电机是否已到位。
2.2 软件设计
M SP430系列单片机是一种超低功耗控制器,可以在1.8～3.6V 的低电源电压情况下工作,它的每一系列根据
不同的需要由不同的模块组成。针对不同的超低功耗应用开发出了不同功耗的工作模式。其超低功耗的各种实现是通过各模式的智能化运行管理和CP U 的状态组合而得到的[3]。
结合该单片机的低功耗特点系统软件由主程序和中断处理程序组成,主程序流程如图5所示。主程序在初始化后,进入一个无限循环的睡眠状态。当外围模块的中断程序被触发后,主程序马上苏醒过来,进入相应的中断处理子程序,之后,再进入睡眠状态[4]。在进行流量检测的过程中,系统处于单步模式,LC
传感器每完成一次流量测量并
图5 主程序流程图
F i g 5 Flow chart of ma i n program
进行相应的数据处理后,就自动进入关断模式,此时的系统处于节能低功耗模式(LP M3),晶振、LC D 驱动器、16位定时器和内部流量扫描模块(Scan I F )继续工作,而CP U 停止活动,直至外部中断事件使其从睡眠状态唤醒,进入活动模式。
3 试验结果
在常温下,以自来水作为标定介质,采用容积法对无磁传感水表进行了测试,通过比较标准计量筒和被测表所测量的水量来检定被测表在各测量点的测量误差,即
a .标准计量筒记录的水量Q 0;
b .被测表记录的水量Q;
c .误差δ=(Q -Q 0)/Q 0×100%;
d .测试水量分别设定为10,20,30,50,100L,分别测量5次,并计算出每次的流量误差,取其算术平均值作为该流
量点的测量误差。试验结果如表1所示。
表1 无磁传感水表试验结果
Tab 1 Exper i m en t a l result of nonmagneti c wa ter m eter
标准水量Q 0
(L )实测水量Q
(L )
测量误差δ
(%)1010.30710.074
9.962
10.01910.0560.6302020.12920.07419.92520.09219.8880.5563030.13329.89230.08529.92230.156
0.125
5049.555
50.14849.944
49.44450.259-0.260
100
101.356100.85099.156101.19599.264
0.366
4 结 论
采用TI 公司MSP30F W 427芯片制作的无磁水表,具有功耗低(静态电流小于4μA )、测量流量范围宽、精度高、稳定性和一致性好的特点,尤其在小流量下,亦保持了很高的测量精度,同时,不受各类水锈、杂质的影响,特别适合在水质较差的供热环境下长期使用,而不影响测量精度,是当今流量检测系统设计的方向,可广泛应用于水资源管理信息系统中。参考文献:
[1] 樊 军.水表大规模更新的时代已经来临[J ].给水排水,
2005,(1):7.
[2] 金海龙,潘 勇.新型智能热量表的开发研究[J ].传感技术
学报,2005,6(2):350-352.
[3] 胡大可.MSP430系列F LASH 型超低功耗16位单片机[M ].
北京:北京航空航天大学出版社,2002.9-23,46-83.
[4] 胡大可.MSP430系列单片机C 语言程序设计与开发[M ].北
京:北京航空航天大学出版社,2003:56-177.
作者简介:
黎洪生(1961-),男,湖北洪湖人,教授,博士生导师,主要研究嵌入式控制与分布式控制,基于网络的远程控制与智能诊断,智能控制智能仪表。
6
5
DN15家用智能水表使用说明书
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
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
单片机实验报告
院系：计算机科学学院专业：智能科学与技术年级： 2012 学号：2012213865 姓名：冉靖 指导教师：王文涛 2014年 6月1日
一. 以下是端口的各个寄存器的使用方式： 1．方向寄存器：PxDIR：Bit=1，输出模式；Bit=0，输入模式。 2．输入寄存器：PxIN，Bit=1，输入高电平；Bit=0，输入低电平。 3．输出寄存器：PxOUT，Bit=1，输出高电平；Bit=0，输出低电平。 4．上下拉电阻使能寄存器：PxREN，Bit=1，使能；Bit=0，禁用。 5．功能选择寄存器：PxSEL，Bit=0，选择为I/O端口；Bit=1，选择为外设功能。6．驱动强度寄存器：PxDS，Bit=0，低驱动强度；Bit=1，高驱动强度。 7．中断使能寄存器：PxIE，Bit=1，允许中断；Bit=0，禁止中断。 8．中断触发沿寄存器：PxIES，Bit=1，下降沿置位，Bit=0：上升沿置位。 9．中断标志寄存器：PxIFG，Bit=0：没有中断请求；Bit=1：有中断请求。 二．实验相关电路图： 1 MSP430F6638 P4 口功能框图： 主板上右下角S1~S5按键与MSP430F6638 P4.0~P4.4口连接： 2按键模块原理图： 我们需要设置两个相关的寄存器：P4OUT和P4DIR。其中P4DIR为方向寄存器，P4OUT 为数据输出寄存器。 主板上右下角LED1~LED5指示灯与MSP430F6638 P4.5~P4.7、P5.7、P8.0连接：
3 LED指示灯模块原理图： P4IN和P4OUT分别是输入数据和输出数据寄存器，PDIR为方向寄存器，P4REN 为使能寄存器： #define P4IN (PBIN_H) /* Port 4 Input */ #define P4OUT (PBOUT_H) /* Port 4 Output */ #define P4DIR(PBDIR_H) /* Port 4 Direction */ #define P4REN (PBREN_H) /* Port 4 Resistor Enable */ 三实验分析 1 编程思路： 关闭看门狗定时器后，对P4.0 的输出方式、输出模式和使能方式初始化，然后进行查询判断，最后对P4.0 的电平高低分别作处理来控制LED 灯。 程序流程图： 2 关键代码分析： #include
51单片机密码锁制作的程序和流程图
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
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
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
单片机流程图
单片机总流程图
主函数程序 #include<> #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define OSC_FREQ #define __10ms (65536 - OSC_FREQ/(/9970)) #define COM8255 XBYTE[0XFFF3] #define PA8255 XBYTE[0XFFF0] #define PB8255 XBYTE[0XFFF1] #define PC8255 XBYTE[0XFFF2] uchar code tab[]={0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6}; uchar code dis_HELLO[]={0x89,0x86,0xc7,0xc7}; uchar code dis_op51[]={0xc0,0x8c,0x92,0xf9}; uchar code dis_code[]={0xcf,0xa4,0xcf,0xa4}; uchar ucCnt_10ms=99; uchar i=0; uchar J=0; uchar n=0; uchar led1; uchar led2; sbit P2_4=P2^4; sbit P3_7=P3^7; sbit P1_0=P1^0; sbit P1_1=P1^1; sbit P1_2=P1^2; void Disp_op51 (); void Disp_HELLO(); void Set_Init_Xint(); void Set_Init_Timer(); void Disp_t(); void DelayX1ms(uint count); void Disp_8255(); void main() { for(;;) { Set_Init_Xint(); Set_Init_Timer(); Disp_8255(); //ucCnt_10ms =99; //ucLed1 = 6;
无磁水表的设计与实现.
摘要 水表是水流量计量的主要工具，与居民的生产生活有着密切的关系，而国内的水表大多采用较为落后的旋翼式水表，水表行业面临着较好的机遇。本设计中的无磁水表由于抗磁干扰性较强，所以具有相当高的稳定性。利用LC振荡电路来测量水流量，选用较为先进的AT89C52单片机为核心，制作出功耗较低的无磁水表，而且拥有较高的稳定性，并能保持较高的精准度和抗干扰性。 关键词：无磁水表、LC振荡电路、AT89C52单片机 ABSTRACT Water flow meter is the main tool measurement with the production life of the residents has a close relationship,and the use of domestic water meters is lagging behind most of the rotor type water meter,water meter industry is facing good opportunities.The design of the non-magnetic meter has a good opportunity,have a good value of promotion.Through the measurement of water flow LC oscillator circuit,the use of more advanced and feature more AT89C52 MCU as the core,to produce non-magnetic meters,and has a high stability,and to maintain a high accuracy and immunity. Key words：LC oscillating circuit,AT89C52 microcomputer,water meter with nonmagnetic
51单片机密码锁制作的程序和流程图
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：
射频水表使用说明书
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
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。
无磁水表与普通水表的区别是什么
无磁水表与普通水表的区别是什么？ 很多人最近看到无磁水表有那么多优势，充满了好奇和求知欲。也有很多刚接触智能无磁水表的人想问：无磁水表与普通水表的区别是什么？ 简单的来说一句就是：智能无磁水表是智能水表的升级产品，而我们以前接触的传统的水表是普通水表，而普通水表是机械表，是非智能水表，统计原理是不一样的。 海威茨生产的智能无磁水表原理是通过无磁技术拾取信号的全电子计量水表，而普通的水表大多数还停留在机械计量的基础上，非无磁水表的机械水表的机械零件易磨损且精度不如无磁水表高。 可以自豪的说，在智能水表这个行业里，海威茨是比较早致力于研发无磁水表、智能无磁水表技术的厂家了。 无磁水表与现在的有磁传水表不一样，机械水表的机械数据转化为电子数据使用的信号采集方式也不一样。机械水表是有磁，无磁水表是无磁。机械水表是有磁的，在安装环境复杂条件下，易产生强磁干扰造成水司亏损，而有其它信号干扰下，会使用户造成损失。 海威茨无磁水表的无磁采集信号的传感器可以避免水司产销差弊端，可以尽可能避免用户与水司的矛盾。无磁水表的应用优势对水司来讲，还是值得采用的。
之所以无磁水表要研发无磁技术，看中的就是水表在抗磁干扰方面的因素。一是恶劣环境的磁干扰、二是认为的磁干扰因素。今天看到一则新闻，四川自贡市的一位水务公司员工竟然用磁铁干扰自来水水表的方式，偷盗使用市政自来水，偷水作案价值8万余元，最终被公安机关侦查抓捕。这则新闻看似滑稽，其实反映了机械水表的弊端，就是传统机械水表很容易被磁干扰而计量不准，对水司的产销差带来负面影响。 也有很多网络做过实验，如果在传统老式水表上面放置磁铁，那么水表就会减速，对供水单位来说，这是一种损失，而如果采用海威茨研发的智能无磁水表，是可以抗磁干扰的，是不会产生这种负面弊端. 对水表计量来讲，计量精准度有一个关键影响因素，就是磁场干扰：在水表运转的过程中，受到周围磁场的干扰而影响正常运行和计量。如何才能有效的抵抗磁场干扰呢？ 水表计量的准确性取决于脉冲式传感器发送脉冲数据的准确性，然而由于脉冲信号在传递的过程中容易受到磁场干扰，会导致脉冲信号误差，造成水表计量不准。 如何才能让水表应对磁场干扰呢？ 为了防止ic卡智能水表遭受磁干扰，青岛海威茨生产的智能无磁水表： 据海威茨技术总工方工介绍，在智能水表行业，无磁水
单片机实验一
软件实验部分 实验一 Keil uVision2 开发环境入门 一、实验目的 1、初步熟悉Keil uVision2开发环境的使用； 2、了解C51语言程序设计和调试方法。 二、实验内容 1、应用给定程序联系使用Keil uVision2软件 2、对指定数据块赋值 三、实验流程图 1、输入以下程序： 全速运行实验程序，观察相关单元中数据的变化和单步运行的方法 2、对指定数据块赋值 （1）对指定单元进行清零操作 （2）对外部RAM中2000H开始的单元进行赋值，赋值数据为0~16.并对相关单元进行观察。 四、实验步骤 （一）存储块清零 1、打开Keil uVision2开发环境； 2、新建一个文件：File→New； 3、根据清零实验要求输入代码如下： xdata unsigned char Buffer[256] _at_ 0x3000; void main() {
unsigned int index; unsigned char xdata * ptr; ptr = &Buffer; // 起始地址 for (index = 0; index <= 255; index++) { *ptr++ = 0; // 清0, 地址加一 } } 4、保存文件名为“Text1.c”并为其建一个工程； Project→New Project→AT89s51→确定→右键Source Group 1→Add Files to Group ” Source Group 1”→将“Text1.c”选中加入工程即可。 5、编译→改错→直到编译通过没有错误； 6、仿真程序：按钮→按钮→屏幕下方会出现Address工具栏→Address栏中输入 如右图→通过改变表中地址对应的内容，这 三个按钮运行程序，查看内容是否被清零。 （二）对指定数据块赋值 1、建立工程和新建文件同（一）中类似 2、自己编程 仿真结果如下图：（仿真步骤与（一）类似）
IC卡智能水表使用说明书
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
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 ；**************************************************************************
基于单片机的电表抄表系统毕业设计
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