單機片在ic卡計費水表中的設(shè)計與應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-23 05:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 擾，比較其它傳感器所組成的水表系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的準(zhǔn)確率較好，運行成本較低廉。而霍樂元件與光電管考慮用交流電雖然無觸點，但都需要供電，這使得整個系統(tǒng)供電問題變得較為突出，不僅要，還要考慮后備電源，所以在安裝后的運行成本比較高，且其運行可靠性受電源影響大。由此可見，雖然干簧管價格較高（運行成本低）、壽命較短（足夠用）、但其可靠性、安全性，節(jié)能效果是較好的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種信號采集方式是可以成為主流方案的。綜合考慮以上因素，結(jié)合本設(shè)計的實際特點，由于水表內(nèi)壓力較大，信號采集難度較大，加之考慮到節(jié)能因素，綜合權(quán)衡各傳感器的利弊，本設(shè)計在干式水表的基礎(chǔ)上，采用干簧管方式，并為防止外部磁鐵干擾，采用2組干簧管進行防護。（1）能夠準(zhǔn)確采集流量信號并將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號傳送給CPU計數(shù)。（2）具有防磁功能，當(dāng)外部有強磁場干擾時，能發(fā)給CPU相應(yīng)信號，取消此次脈沖計數(shù)，如果CPU連續(xù)5次檢測到有強磁干擾時。（3）具有斷線保護功能，當(dāng)信號傳送線DX斷線時，CPU能夠及時發(fā)現(xiàn)并發(fā)出關(guān)閥的控制信號，關(guān)閥停水。 本設(shè)計信號采集電路的設(shè)計方案為：以原干式水表（原基表）為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮機械水表穩(wěn)定、可靠性的優(yōu)點，將干簧管固定在原基表的葉輪附近，當(dāng)貼在葉輪上的小磁鋼轉(zhuǎn)過干簧管時，產(chǎn)生一個脈沖信號，經(jīng)施密特反相觸發(fā)器倒相整形，送到下位機CPU的端產(chǎn)生一次耗水量計數(shù)中斷。由于干簧管對外部強磁場作用比較敏感，系統(tǒng)為了防止外部強磁場的干擾，采用了2組干簧管進行防護。 信號采集電路原理圖3信號采集電路的工作原理（1）脈沖信號的采集與傳送，常閉干簧管1是用來采集傳送流量信號的主干簧管，常開干簧管2作為防磁檢測元件配合主干簧管1工作。當(dāng)貼在葉輪上的小磁鋼轉(zhuǎn)過主干簧管1時，其常閉簧片斷開，Ma1端由低電平跳變?yōu)楦唠娖疆a(chǎn)生一個脈沖信號，經(jīng)施密特反相觸發(fā)器倒相整形，送給下位機CPU的端產(chǎn)生一次中斷，然后CPU采取查詢工作方式檢測P20端的電平情況，當(dāng)葉輪再轉(zhuǎn)過半周接近干簧管2時，主干簧管1恢復(fù)為常閉狀態(tài)，而干簧管2的常開簧片閉合，F(xiàn)C端由高電平降為低電平。這樣，每當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動一周，Ma端由低電平變?yōu)楦唠娖綖橐淮?，F(xiàn)C端由高電平變?yōu)榈碗娖揭淮?，只有這樣，CPU才認(rèn)定為一個有效的脈沖信號，進行計數(shù)處理。（2）防磁功能的實現(xiàn)當(dāng)外部有強磁場干擾時，干簧管2常開簧片處于閉合狀態(tài)，F(xiàn)C端因此將一直處于低電平狀態(tài)；主干簧管1常閉簧片處于斷開狀態(tài)，Ma1端一直處于高電平狀態(tài)，通過施密特反相觸發(fā)器輸出低電平給端產(chǎn)生中斷，然后CPU將查詢P20端的電平狀態(tài)，如果其一直是低電平狀態(tài)，而并非由高電平變化到低電平，則CPU將作出系統(tǒng)有外部強磁場干擾的判斷，取消此次脈沖計數(shù)，保護了用戶的權(quán)益。 （3）斷線功能的實現(xiàn)正常情況下P21端（DX）將一直處于高電平狀態(tài)，如果FC線被剪斷，則P21將處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，CPU采取查詢工作方式檢測P21端（DX）的電位并非高電平狀態(tài)，將做出DX斷線的判斷，發(fā)出控制信號驅(qū)動電磁閥關(guān)閥。 本設(shè)計選用抗干擾性較強、低功耗的CMOS集成施密特觸發(fā)器CC40106進行脈沖信號變換、整形以及鑒幅處理，即將主干簧管發(fā)出的脈沖信號經(jīng)過施密特觸發(fā)器CC40106倒相整形，傳送給下位機，利用其中斷功能進行計數(shù)運算處理。本電源的主要功能有以下幾個方面：（1）為系統(tǒng)提供+5V的電源。（2）交、直流兩用，以適應(yīng)沒有交流電源（220V）場合的緊急需要。（3）電池具有自動“充電”、“停充”的功能，即當(dāng)電池電壓達到額定值（+12V）時，停止充電；當(dāng)電池電壓下降到所設(shè)定的下限值（本電池設(shè)定為10V）時，電池電壓達電池開始自動充電，直至到額定值時，自動停止充電。（4）交流正常供電時，電池進行“充電”或者“停充”（以涓涓細流放電）。（5）交流停電時，系統(tǒng)自動啟用電池供電，同時電源系統(tǒng)通過交流掉電檢測電路發(fā)出相應(yīng)信號， CPU開始計時，當(dāng)電池供電超過72小時時，CPU將控制電磁閥關(guān)閥，停止供水。如果在72小時交流電恢復(fù)供電時，系統(tǒng)將自動啟用交流電，CPU計時取消，同時電池轉(zhuǎn)為“充電”、“停充”的工作狀態(tài)。 圖 電源系統(tǒng)原理圖 （1），當(dāng)交流電（220V）正常時，其經(jīng)過變壓器為整個單片機系統(tǒng)提供14V電壓后，經(jīng)D三端穩(wěn)壓器7805為系統(tǒng)提供+5V電源。交流變壓器參數(shù)為220V/14V，20W，變壓器的選取與設(shè)計在本設(shè)計中略去，下面主要介紹上述5種功能的實現(xiàn)。（2）本設(shè)計中E的額定電壓取+12V。當(dāng)交流電正常時，由于D3管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，電池E將不對系統(tǒng)供電，而處于 “充電”或者“停充”狀態(tài)。（3）當(dāng)交流電斷電時，備用電池E將通過D三端穩(wěn)壓器7805繼續(xù)為系統(tǒng)提供+5V電源。（4）電池自動“充電”、“停充”功能的實現(xiàn)。 圖 電池電壓自
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