【正文】 每次傳送數(shù)據(jù)由起始條件 S、從器件地 址、讀寫控制 R/W 位、被訪問(wèn)單元地址、若干字節(jié)數(shù)據(jù)和應(yīng)答信號(hào) A 組成，數(shù)據(jù)格式如圖 49所示： S從 站 地 址單 元 字 地 址A A數(shù) 據(jù) 1 數(shù) 據(jù) nA A P… R /W8 位 圖 49 I2C總線數(shù)據(jù)格式圖 開始條件 S 后每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) ， 接收器將 SDA 線拉成低電平以告知發(fā)送器已正確接收數(shù)據(jù) ， 這就是應(yīng)答信號(hào) A， 發(fā)送器收到應(yīng)答信號(hào)后就發(fā)送下一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。在 I2C 總線上可以掛接各種類型的外圍器件 ， 例如 RAM、 E2PROM、 I/O 擴(kuò)展、 A/D、 D/A 及日歷 /時(shí)鐘等。為保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)盡量減少特征字和校驗(yàn)字?？梢院芊奖愕赝瓿?TTL 電平與 RS232 電平之間的轉(zhuǎn)換。而且 RS232 接口是一種用于 近距離 （ 最大 3060m） 、慢速度、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的通訊協(xié)議，在 RS232中一個(gè)信號(hào)只用到一條信號(hào)線，采取與地電壓參考的方式，因而在長(zhǎng)距離傳輸后，發(fā)送端和接收端的電壓有出入，容易造成通訊出錯(cuò)或速度降低。 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)電氣協(xié)會(huì)工業(yè) (EIA)正式公布并廣泛實(shí)用的一種串行總線標(biāo)準(zhǔn)。 按鍵電路 考慮到本機(jī)要實(shí)現(xiàn)的功能，應(yīng)該具備 ?0～ 9‘十個(gè)數(shù)字鍵和一些必須的功能鍵，因此采用 44 的矩陣式薄膜按鍵。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 X1228特性： (1) 2 個(gè)查詢報(bào)警 ① 中斷請(qǐng)求輸出 ② 可按秒 、 10秒 、 分 、 10分 、 時(shí) 、 日 、 月或星期設(shè)置 (2) 可選的看門狗定時(shí)器 (3) 上電復(fù)位 （ 250ms） (4) 低電壓復(fù)位 （ 復(fù)位門限用戶可設(shè)置 ） (5) I2C串行接口 (6) 4k位 E2PROM（ 字節(jié)寫或頁(yè)寫 ） (7) 塊鎖定保護(hù) 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 15 (8) 具有內(nèi)部切換電路的備用電源輸入端 (9) 片內(nèi)振蕩器補(bǔ)償電路 (10) 輸出信號(hào)可選頻率 、 4096Hz、 1Hz (11) 低功耗 CMOS (12) 高可靠性 (13) 工作電壓 5V+10%； ～ (14) 封裝： 14腳 SOIC或 TSSOP小封裝 表 46 X1228引腳說(shuō)明 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 0 J u n 2 0 0 7 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ s h i y a n s h i \ 桌面 \ 宋英睿原理圖 1 . D D BD r a w n B y :C8YR 1 2R 1 1V C CX11V c c14X22V b a c k13NC3P H Z / I R Q12NC4NC11NC5NC10R E S E T S C L9V s s7S D A8X 1 2 2 8P1.1P1.0 圖 4２ 時(shí)鐘芯片的連接圖 存儲(chǔ)電 路 電路的接法 E2PROM根據(jù)數(shù)據(jù)的接口方式有并行 E2PROM的和串行的 E2PROM，在存貯速度引腳 功能說(shuō) 明 X1， X2 片內(nèi) OSC反相放大器輸入和輸 出，直接外接 RESET 復(fù)位 Vss 電源地 SDA 串行數(shù)據(jù) SCL 串行時(shí)鐘 PHZ/IRQ 可編程頻率 /中斷輸出 Vback 備用電源輸入 Vcc 電源 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 16 不是主要矛盾的場(chǎng)合，串行的 E2PROM更具有價(jià)格、功耗、體積等各方面的優(yōu)勢(shì)，本設(shè)計(jì)中選用價(jià)格極其便宜的具有 2K字節(jié)容量的 I2C總線結(jié)構(gòu)的 AT24C16作為本系統(tǒng)的串行的 E2PROM，當(dāng)然集中器中要存儲(chǔ)的信息量要比通信機(jī)要少得多，但因?yàn)槿萘康偷脑撓盗行酒?（ 如 AT24C01/02/04/08等 ） 在價(jià)格上沒(méi)有多少明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，通信機(jī)和集中器的 E2PROM用同一種芯片。X1228是美國(guó) Xicur公司生產(chǎn)的一款集時(shí)鐘、日歷、 CPU監(jiān)控和 E2PROM于一體的芯片，只需外接一個(gè)低價(jià)格的 、分、時(shí)、日期、星期、月和年進(jìn)行計(jì)時(shí)。串口 0串口 1比較如表 43： 表 43 串口 0與串口 1比較 比較項(xiàng)目 串口 0 串口 1 控制寄存器 SCON0(98H) SCON1(0C0H) 串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF0(99H) SBUF1(0C1H) 中斷允許位 ES() ES1() 中斷優(yōu)先級(jí)控制位 PS() PS1() 中斷入口地址 0023H 003BH 對(duì)于一個(gè)典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是工作在無(wú)人值守的場(chǎng)合，看門狗的設(shè)計(jì)是必須的，對(duì)于 80C52系統(tǒng)，我們一般還要設(shè)計(jì)外部的看門狗電路，這里 W77E58配置了看門狗電路，因此，我們直接運(yùn)用即可達(dá)到監(jiān)視 CPU運(yùn)行的目標(biāo)。 ～ I/O 端口 1：端口 1是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的雙向 I/O口。 ALE O 地址鎖存使能： ALE 用于將 P0 口地址鎖 存，使其和數(shù)據(jù)分離。近幾年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了具有雙串口的 CPU，如 Winbond公司生產(chǎn)的 W77E5 Cygnal公司生產(chǎn)的 C8051F0 Freescale公司生產(chǎn)的S12系列單片機(jī)等，在本課題中，考慮對(duì) MCS51單片機(jī)系統(tǒng)的熟悉程度以及設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的原則，通信機(jī)和集中器均選用具有雙串口功能的 W77E58做 CPU。當(dāng)有水流過(guò)時(shí)，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)上的小磁鋼，驅(qū)動(dòng)干簧管開閉。居民住宅內(nèi)的水表通過(guò) RS485 總線連接到水表哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 9 計(jì)費(fèi)柜內(nèi)，箱內(nèi)有電源給樓上的水表供電，同時(shí)也給抄表器 供電 [8]。 流量測(cè)量計(jì)算中常用到的流體參數(shù)及其相應(yīng)的計(jì)算公式： (1) 流體密度：表示單位體積內(nèi)的液體的質(zhì)量，見(jiàn)式 (31) ? =vm (31) (2) 流體粘度：表示流體內(nèi)摩擦力的一個(gè)參數(shù)，見(jiàn)式 (32) dhdv??? (32) 式中 ?——單位面積上的內(nèi)摩擦力， Pa ?——流體流動(dòng)速度， m/s dhdv ——速度梯度， 1/m h——兩流體層間距離， m 動(dòng)力粘度是指絕對(duì)粘度或者粘性動(dòng)力系數(shù)，其物理意義為兩層流體間的速度梯 度為 1時(shí)候，接觸液層間單位面積上產(chǎn)生的剪切效應(yīng)力，也可以理解為兩個(gè)相距 1m2面積哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 8 各為 1m2的流體層以相對(duì)速度 1m/s移動(dòng)的時(shí)候產(chǎn)生的相互間的作用力，見(jiàn)式 (33) ??? (33) (3) 流量：流體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于流速的橫截面上的流體數(shù)量， 見(jiàn)式 (34) AVQ ?? (34) 式 中 V——平均速度 A——流體通過(guò)的面積。為了降低功耗，芯片 大都 選用 CMOS低功耗器件 [6]。通常的顯示器件有液晶顯示器和數(shù)碼管顯示器，可以說(shuō)它 們各有利弊。它具有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳遞接口，一個(gè)實(shí)現(xiàn)同集中器的數(shù)據(jù)通信，完成對(duì)每個(gè)水表的數(shù)據(jù)采集工作。 由于各農(nóng)輸出的總線只需掛接，可以減少分線制抄表方式大量煩瑣的布線、系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)以及后期使用過(guò)程中線路、系統(tǒng)維護(hù)等繁重勞動(dòng)強(qiáng)度，也方便高層次設(shè)計(jì)如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、與其他系統(tǒng) （ 如安防、照明、空調(diào)、消防 ） 共享開放式網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而為用戶提供完善、綜合的配套服務(wù) [4]。 (3) 無(wú)線發(fā)射式水表 （ 不聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程無(wú)線發(fā)射與接收 ） 英國(guó) ABB 公司開發(fā)的無(wú)線發(fā)射式水表，除安裝常 規(guī)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)模塊外，另設(shè)置無(wú)線發(fā)射裝置，通過(guò)遠(yuǎn)程接收裝置接收信號(hào)，此種水表不需敷設(shè)線路和線路維護(hù)、安裝方便。 (2) 分線制集中抄表方式 （ 多戶表數(shù)據(jù)通過(guò)分戶線分路連接至抄表器抄表器再組網(wǎng)至小區(qū)監(jiān)控電腦并通過(guò)電話網(wǎng)到城市用水監(jiān)控中心 ） 分線制集中抄表方式是我 國(guó)現(xiàn)今自動(dòng)抄表系統(tǒng)的主要模式。解決用水收費(fèi)糾紛的功能，這是其它三種抄表方 式及普通水表上門抄表方式所不能比擬的，并且智能卡水表如同普通水表，無(wú)需敷設(shè)線管及線路維護(hù)，安裝方便。 如何利用高科技技術(shù)來(lái) 保障人們的生活秩序不受影響，同時(shí)又能保證管理公司的工作能正常開展，解決的途徑是必須要有一套合理的、可靠的、完善的系統(tǒng)方案。 本課題設(shè)計(jì)的抄表器是一種超低功耗的掌上機(jī)， 最突出的特點(diǎn)是可靠性好 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 功耗低 、 成本低 、 攜帶方便。 技術(shù)要求與工作計(jì)劃： 集中器的技術(shù)要求： 具備高抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣天氣。 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 民用住宅水表出戶 計(jì) 量 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 XXXX 指 導(dǎo) 教 師 XXXXX 專 業(yè) XXXXXX 學(xué) 院 XXXXXXX 2021 年 6 月 3 日 Graduation Project (Thesis) Harbin University of Commerce DESIGN OF ONE WATER METER METROLOGY SYSTEM FOR CIVIL HOUSE Student Song Yingrui Supervisor Yu Jintao Specialty Electronic Information Engineering School Computer and Information Engineering 202106 03 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 任務(wù)書 姓名： XXXXXXXX 學(xué)院： XXXXXXX 工程學(xué)院 班級(jí)： 2 班 專業(yè)：電子信息工程 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 題目： XXXXXXXXXXXX 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 立題目的和意義： 隨著樓宇自動(dòng)化的迅速發(fā)展 ， 自動(dòng)抄表系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、家居安防系統(tǒng)都將是樓宇智能化系統(tǒng)不可缺少的一部分， 如果有需要代做計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)的請(qǐng)聯(lián)系 qq 6526558，各種論文參考網(wǎng)站 ， 正在被越來(lái)越多的現(xiàn)代建筑所采用。 傳輸距離遠(yuǎn)：要求有效傳輸距離達(dá)到 3000M，且不受抄表角度影響。 它 是由 W77E58 單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、存儲(chǔ)芯片、 串行通信 和 LCD 等組成 。 所以為此開發(fā)了一種新型的抄表系統(tǒng) —— 自動(dòng)抄表系統(tǒng) [2]。維護(hù)簡(jiǎn)單，另外智能卡水表單表自帶采集、電源部分、電磁閥 （ 電動(dòng)閥 ） 控制、由智能卡讀入可用水量。分線制集中抄表方式的基本原理大致相同，即由采集器定時(shí)順序采集來(lái)自多路分線連接的水表信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)各采集器之間采用總線制連接，最后連接至計(jì)算機(jī)，其典型特點(diǎn)是各戶表通過(guò)分戶線連接至采集器位置。由于單表設(shè)置無(wú)線發(fā)射裝置，表體費(fèi)用高，加上占用頻點(diǎn)需長(zhǎng)期交付一定的租用金和管理費(fèi)，這種水表我國(guó)可能暫時(shí)難以接收。 本文的工作 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究的是抄表器，接口通訊等問(wèn)題。另一個(gè)是 RS232 數(shù)據(jù)傳輸接口，可完成同計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信 ，將便攜式抄表器的數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，以便進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理； (4) 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集程序通過(guò) RS232 接口，從抄表器讀取數(shù)據(jù)，自動(dòng)將數(shù)據(jù)存入已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而完成整個(gè)水表抄收管哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 5 理工作 [5]。 液晶顯示器在使用中的注意事項(xiàng)： (1) 不能對(duì)它長(zhǎng)期施加直流電，否則易造成顯示器的老化； (2) 使用時(shí)必須注意防潮，否則易造成顯示器的損壞； (3) 防止施加過(guò)大的壓力； (4) 對(duì)于使用的環(huán)境溫度要特別注意，溫度不能太高也不能太低； (5) 防止紫外線的直接照射； (6) 要特別注意防靜電，焊接顯示器時(shí)烙鐵要接地。 RS 232 轉(zhuǎn)換芯片4 * 4 鍵盤顯示模塊 單片機(jī)RS 485 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)鐘芯片存儲(chǔ)芯片 圖 22 抄表器的組成框圖