【導(dǎo)讀】觀念和供水部門的管理方式發(fā)生了根本改變?？圪M(fèi)、復(fù)位等功能。顯示部分采用LCD12864液晶顯示器，能夠支持漢字和數(shù)字輸出，鍵盤采用矩陣鍵盤模塊，輸入方便。IC卡采用了西門子公司的SLE4442邏。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，維修方便。細(xì)介紹了系統(tǒng)的整體原理，分析了系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)，并制作了實(shí)物。

　　

【正文】 始 按下充值鍵 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 消費(fèi)過程流程圖 按下用水按鍵 開啟水閥 開始扣費(fèi) 開始讀卡 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 5 編程與系統(tǒng)調(diào)試 編程工具 Keil 在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中， 51 系列微處理器被廣泛應(yīng)用 在各式各樣的 產(chǎn)品中。 KeilC51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語言相比， C 語言 有著更多 的優(yōu)點(diǎn)， 在功能 更全面 、 在 結(jié)構(gòu)性 更加合理化 、可讀性 更強(qiáng) 、 可以更加便捷的進(jìn)行維護(hù) ， 上手比較容易 。 Keil 提供了豐富的庫函數(shù)和各種編譯工具， 使其能夠?qū)?51 系列單片機(jī)以及和 51 系列兼容的絕大部分類型的單片機(jī)進(jìn)行 程序 設(shè)計(jì)。 Keil uVision 系列可以支持單片機(jī) C51 程序設(shè)計(jì)語言，也可以直接進(jìn)行匯編語言的設(shè)計(jì)與編譯。 Keil 提供了包括 C 語言編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境 將這些部分組合在一起。 Keil uVison 系列是非常優(yōu)秀的 程序 編譯 工具 ， 因此 受 到廣大單片機(jī)設(shè)計(jì)者的廣泛使用。 先列舉其幾個(gè) 主要 的 特點(diǎn)如下： （ 1） 支持匯編語言、 C51 語言等多種單片機(jī)設(shè)計(jì)語言 （ 2） 支持豐富的產(chǎn)品線，除了 51 及其兼容內(nèi)核的單片機(jī)外，還新增加了對 ARM內(nèi)核產(chǎn)品的支持； （ 3） 內(nèi)嵌 RTX51 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) （ 4） 具有完善的編譯連接工具 （ 5） 可視化的文件管理，界面 簡潔明了 （ 6） 支持在一個(gè)工作空間中 同時(shí) 進(jìn)行多項(xiàng)目的程序設(shè)計(jì) uVison4 集成開發(fā)環(huán)境中提供了很多不同用途的窗口，利用這些窗口可以完成源代碼的編輯、反匯編的查看、各種編譯和調(diào)試的輸出結(jié)果、堆棧中的數(shù)據(jù)查看、 程序變量的內(nèi)容查看以及仿真波形圖等。源代碼編輯窗口；反匯編窗口；觀察和堆棧窗口；存儲器窗口； CPU 寄存器窗口；串行窗口；邏輯分析窗口；符號觀察窗口。 如圖 所示。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 keil 工作界面 uvision4 集成開 發(fā)環(huán)境介紹 （ 1） 項(xiàng)目管理：工程 (project)主要組成部分有三部分，即源文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說明。一個(gè)單獨(dú)的 uVision4 工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或者是多個(gè)目標(biāo)程序。開發(fā)工具選項(xiàng)可以對應(yīng)目標(biāo)、組或單個(gè)文件， uVision4 包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫 (device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。 uVision4 能夠?yàn)槠獯鎯ζ鳟a(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)，并確定起始地址和規(guī)模。 （ 2） 集成功能：集成源極瀏覽器利用符號數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文 件。用詳細(xì)的符號信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲器 （ 3） 文 件 尋找功能：在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索 （ 4） 工具菜單：允許在 V4 集成開發(fā)環(huán)境下啟動(dòng)用戶功能 （ 5） 可配置 SVCS 接口：提供對版本控制系統(tǒng)的入口 （ 6） PC－ LINT 接口：對應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析 （ 7） Infineon 的 EasyCase 接口：集成塊集代碼產(chǎn)生 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 調(diào)試結(jié)果 調(diào)試結(jié)果完全達(dá)到了預(yù)期要求，下面展示各個(gè)階段的調(diào)試結(jié)果。 實(shí)物調(diào)試 本次設(shè)計(jì)的 IC 卡智能水表，通電后系統(tǒng)會(huì)通過 LCD 顯示屏開啟水閥或者是充值兩個(gè)選項(xiàng)，根據(jù)需要 選擇對應(yīng)的選項(xiàng)進(jìn)行操作。 上電選擇 接通電源后，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)“開啟水閥”和“充值”兩個(gè)選項(xiàng)。如圖 所示 圖 上電選擇模式 充值界面 用鍵盤選擇充值選項(xiàng)后，系統(tǒng)會(huì)提示輸入密碼，輸入密碼正確后會(huì)進(jìn)入充值界面。輸入充值金額后按確認(rèn)鍵。如圖 所示 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 圖 充值模式 用水扣費(fèi)狀態(tài) 用鍵盤選擇用水選項(xiàng)后，如果 IC 卡內(nèi)預(yù)存金額足夠的話，系統(tǒng)自動(dòng)開始供水并同時(shí)開始扣費(fèi)。如圖 所示 圖 用水扣費(fèi)狀態(tài) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的 IC 智能水表 系統(tǒng)，從系統(tǒng)功能說明出發(fā)，對控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)器件進(jìn)行了分析。首先，在硬件設(shè)計(jì)部分給出了硬件電路設(shè)計(jì)圖，并詳細(xì)的介紹了各元器件的原理及功能特性，也對各功能部件與 AT89C51 單片機(jī)的連接進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。其次在軟件設(shè)計(jì)部分給出了系統(tǒng)的流程控制圖，對各部分程序進(jìn)行了分析說明。再次在編程與調(diào)試部分主要對開發(fā) Keil做了詳細(xì)介紹。最后展示了調(diào)試結(jié)果。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的 智能水表是比較理想的水量計(jì)量設(shè)備、水費(fèi)繳收和水表管理的自動(dòng)化儀表，大大提高了水量計(jì)量的準(zhǔn)確性，杜絕了水表數(shù)據(jù)的誤抄、漏抄等問題，極大的方便了供水部門和居民的用水。 通過 51 單片機(jī)控制 MZ12864 系列讀寫模塊對 IC 智能卡進(jìn)行讀寫操作，控制液晶顯示等模塊，設(shè)計(jì)出使用戶先買水后用水的一種智能化水表，使水費(fèi)收取工作邁向自動(dòng)化。其設(shè)計(jì)主要包括 IC 卡讀寫、液晶顯示、記憶單元、電磁閥控制 4 個(gè)模塊。通過自己的努力達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的，完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，在老師的幫助下，使我受益匪淺，學(xué)習(xí)到許多新的知識，為我以后的 學(xué)習(xí)和工作的路途上打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 IC 智能卡水表實(shí)現(xiàn)的功能如下： （ 1） 根據(jù)所購水量，能夠自動(dòng)執(zhí)行供水、停水操作 。 當(dāng)用戶將購的水表卡插入水表時(shí)，水表內(nèi)的系統(tǒng)在識別確認(rèn)該卡有效后，自動(dòng)打開閥門，進(jìn)行正常的供水。一旦用水量達(dá)到水表卡所購水量，水表將自動(dòng)關(guān)閉閥門，切斷供水。 （ 2） 具有自動(dòng)報(bào)警功能。 為了方便提醒用戶及時(shí)預(yù)交水費(fèi)，當(dāng)用水量剩下最后一定量時(shí)，水表的 LCD 顯示屏上應(yīng)顯示“余額不足”等字樣提醒用戶及時(shí)購水。當(dāng)余額低于 875 時(shí)，水表的報(bào)警設(shè)施提醒用戶及時(shí)發(fā)出蜂鳴響聲提示用戶繳納金額。 （ 3） 可 以隨時(shí)顯示累計(jì)用水量和卡內(nèi)余額。 為了方便用戶隨時(shí)了解掌握自己的用水情況，用戶可以通過水表的 LCD 液晶顯示屏，查看累計(jì)用水量及卡內(nèi)可用金額 (指卡表內(nèi)所剩余的水量 )。 （ 4） 可以對購水量進(jìn)行累計(jì)。 當(dāng)用戶插入購水后的 IC 卡時(shí)，水表自動(dòng)將水表剩余的水量與本次購水量進(jìn)行累計(jì)。 LCD 液晶顯示屏上顯示累計(jì)購水量。 （ 5） 加密功能， 對 IC 卡及水表內(nèi)的信息進(jìn)行加密，做到一卡一表，使系統(tǒng)不易被仿制和非法使用。 該智能水表的突出特點(diǎn)是： 整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，采用上位機(jī)管理系統(tǒng)使得水表抄表高度自動(dòng)化，收費(fèi)方便快捷，大大節(jié)省了人力、物 力和財(cái)力； 上位機(jī)管理系統(tǒng)能夠查詢用戶水表的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，方便用水管理部門處理：對智能網(wǎng)絡(luò)水表采取了低功耗設(shè)計(jì)，在試驗(yàn)測試中，當(dāng)水表處于低功耗狀態(tài)時(shí)，電流僅 46μA；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流較大，約為 150mA 左右，但是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)很少，一個(gè)月大約 3 次；干簧管閉合時(shí)電流大約為 3μA。一塊 2Ah 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 的鋰電池可用 6 年以上，達(dá)到國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 待研究內(nèi)容 遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)己經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，由于工程技術(shù)人員的不懈努力，遠(yuǎn)程集中抄表的通信質(zhì)量和應(yīng)用范圍不斷提高和擴(kuò)大，已經(jīng)能夠滿足實(shí)際使用的要求，但還有許多問 題尚待研究 （ 1） 上位機(jī)管理系統(tǒng)功能更加全面，盡可能滿足用戶需求； （ 2） 與銀行連網(wǎng)，更加方便用戶，同時(shí)也提高了用水管理部門的效率； （ 3） 盡可能采用低成本高性能價(jià)格比的設(shè)計(jì)方案，這樣才能取得占有市場的主動(dòng)權(quán)； （ 4） 深入研究遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)，使其能夠在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 致 謝 本次設(shè)計(jì)論文能夠圓滿的完成， 我要感謝，非常感謝我指導(dǎo)老師馬東老師，他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在每次遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)行。在閑聊中他總是 能像知心朋友一樣鼓勵(lì)你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤色，馬東老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是馬東老師的無私幫助與不斷地鼓勵(lì)，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝老師。 我要感謝和我一個(gè)小組的同學(xué)們，是你們在我平時(shí)設(shè)計(jì)論文中和我一起討論問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，同樣正在撰寫畢業(yè)論文的你們，在百忙之中抽出時(shí)間幫助我搜集文獻(xiàn)資料，幫助我理清論文寫作思路，對我的論文提出了諸多寶貴的意見 和建議。沒有你們的幫助我不可能這么順利的結(jié)稿，在此對同學(xué)的幫助表示真摯的感謝。同時(shí)感謝所有教育過我的老師，你們傳授識是我不斷成長進(jìn)步的源泉，也是我能夠順利完成本次設(shè)計(jì)的根本。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后還要感謝辛苦培養(yǎng)我的父母，謝謝你們！ 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我獨(dú)立思考和解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。由于經(jīng)驗(yàn)缺乏 ， 能力有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)有許多考慮不周的地方，希 望諸位老師多加指教。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 參考文獻(xiàn) [1] 宋寶華 . 設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)詳解［ M］．人民郵電出版社 ,： 2193 [2] 周航慈．嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中的常用算法［ M］．北京航空航天大學(xué)出版社 ，： 21115 [3] 于明，范書瑞，曾祥燁． ARM9 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)教程［ M］．北京電子工業(yè)出版社 ， ： 132 [4] 唐任遠(yuǎn) . 特種電機(jī)原理及應(yīng)用［ M］． 2 版． 北京機(jī)械工業(yè)出版社． 20xx： 6676 [5] 丹尼斯拉克拉，邁克爾歐文斯．機(jī)器人設(shè)計(jì) 與制作［ M］．宗光華，張慧慧譯．北京科學(xué)出版社， 20xx： 1532 [6] 鄧星鐘 . 機(jī)電傳動(dòng)控制［ M］． 3 版． 武漢華中科技大學(xué)出版社， 20xx： 23142 [7] 陳艾．敏感材料與傳感器［ M］．北京化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx： 98103 [8] 董尚斌．電子線路 (Ⅰ )［ M］．清華大學(xué)出版社， 20xx： 298303 [9] 孫雁．一種動(dòng)態(tài)開關(guān)電容運(yùn)算放大器共模負(fù)反饋電路［ J］．第一版．電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)， 20xx， 9(2)： 5558 [10] 羅振東，廖光裕．計(jì)算機(jī)圖示學(xué)原理與方法［ M］．上海復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 1993：135284 [11] 沈建華，楊艷琴，翟驍曙． MSP430 系列 16 位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用［ M］．清華大學(xué)出版社， 20xx： 132138 [12] 金星基于 FPGA 的隨機(jī)等效采樣模塊設(shè)計(jì)［ J］．電測與儀表， 20xx( 6) ： 1720 [13] Gee Lee， Karina Ng， Edmond Kwang. 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