【正文】 卡表報(bào)警提示用戶購水。 當(dāng)用戶用水時(shí)，由流量傳感器采進(jìn)來的信號以脈沖形式觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷 0INT ，換醒單片機(jī)，進(jìn)行用水處理。 智能 水表 工作時(shí)， 首先由用戶 購買 IC 卡（即用戶卡），并攜 IC 卡至收費(fèi)工作站交費(fèi)購水，工作人員將購買水量等信息寫入卡中 。該 CPU 芯片內(nèi)置 4K 的程序存儲(chǔ)器，有 32 個(gè)多功能的 I/O 口，具有多個(gè)可編程的中斷 I/O口和數(shù)據(jù)串行通信口。出于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過 IC基于單片機(jī)的智能水表的設(shè)計(jì) 7 卡進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由工作人員上門抄表收費(fèi)到用戶自己去營業(yè)所交費(fèi)的轉(zhuǎn)變。 智能水表的工作原理 智能水表以單片機(jī)為主體，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)，利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能 IC 卡技術(shù)對用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算。 8. 防拆卸功能 ： 在表體和接頭管件上設(shè)置鉛封口并可進(jìn)行防偽鉛封處理，以防止隨意拆卸水表的行為。即一個(gè)水表只能使用一個(gè)用戶專用卡，插入其他卡片無效。當(dāng)恢復(fù)供電后，數(shù)據(jù)自動(dòng)恢復(fù)。 4. 報(bào)警功能： 當(dāng)剩余水量減少到一定量時(shí) ，報(bào)警提示用戶購水。 2. 自動(dòng)供停水功能：當(dāng)剩余水量為 0 時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉閥門；購水后，閥門開啟。 設(shè)計(jì)思想 智能水表區(qū)別于傳統(tǒng)的人工抄表就是應(yīng)該具有一定的智能控制功能。它能方便地讀取 IC 卡的數(shù)據(jù)，并控制電磁閥和液晶顯示器的工作，同時(shí)還可以將水表的數(shù)據(jù)存入 E2PROM 進(jìn)行永久保存并可通過串口送至表外的數(shù)據(jù)終端，大大地提高了該水表的智能化的功能。 基于單片機(jī)的智能水表的設(shè)計(jì) 6 第 2 章 智能水表的硬件設(shè)計(jì) 本水表電路的硬件設(shè)計(jì)原則是在低功耗的前提下實(shí)現(xiàn)多功能。未來信息技術(shù)的發(fā)展必將朝著網(wǎng) 絡(luò)化的方向發(fā)展，作為樓宇自動(dòng)化發(fā)展的方向的一個(gè)重要方面 |—— 智能化水表系統(tǒng)。它具有有限用水量、 解決用水收費(fèi)糾紛的功能，這是其他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，無需鋪設(shè)管線及線路維護(hù)，安裝方便、維護(hù)簡單；另外，智能卡水表自帶數(shù)據(jù)采集模塊、電源部分、電磁閥（電動(dòng)閥）控制，由智能卡讀入預(yù)購水量等信息，使用簡單，動(dòng)作可靠，并且它的前期投資費(fèi)用低，因此日益受到供水管理部門的青睞。主要由智能卡式水表、智能卡、讀卡器、收費(fèi)管理信息系統(tǒng)等組成。 由于各表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)。另外因智能水表引出的總線通、斷不影響單表數(shù)據(jù)采集和保存（僅影響水表數(shù)據(jù)的讀出），無需重新置數(shù)，水表的真實(shí)讀數(shù)仍可繼續(xù)讀出，其安全性、穩(wěn)定性是比較可靠的。如果采集器掉電或出現(xiàn)其他嚴(yán)重故障則會(huì)使該采集器上所有數(shù)據(jù)丟失，集 中抄表的風(fēng)險(xiǎn)無法有效分散，與測控系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的集中管理、分散控制的分布式設(shè)計(jì)死相違背。 ② 采集器均安裝于現(xiàn)場，需專業(yè)人員調(diào)試系統(tǒng)并定期巡視維護(hù)，專業(yè)隊(duì)伍日益“壯大”，維護(hù)費(fèi)用也相應(yīng)劇增。 分線制集中抄表模式單純從技術(shù)上講較成熟，也節(jié)約成本（多戶表共享一個(gè)采集器），但從實(shí)際情況看，分線制集中抄表模式存在如下缺點(diǎn)： ① 由于每次水表的計(jì)量信號是通過分戶線穿越較長距離到達(dá)采集器，中途任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏漏都將使采集器采集不到數(shù)據(jù)，而且鋪設(shè)分戶線不僅使安裝任務(wù)繁重，也存在許多隱患：短線，斷線等。各采集器之間采用總線制連接，最后連接到計(jì)算機(jī)。 智能網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳水表系統(tǒng) 就目前來講，智能網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳水表又可分為分線制集中抄表方式和總線制智能抄表方式。智能 IC 卡水表的以上優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)使智能 IC 卡水表逐漸被社會(huì)所接受并成為一種基本配置。 5．當(dāng)然，使用智能 IC 卡水表還有其他優(yōu)點(diǎn)，比如可以有效解決盡量扯皮、用水糾紛，貪污水費(fèi)、人情用水、用水統(tǒng)計(jì)困難等問題。 4．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，供水行業(yè)也需要逐步實(shí)現(xiàn)用高科技手段進(jìn)行供水管理。這些，將對供水交易提出較高的技術(shù)要求。 3．可以有效解決一些技術(shù)難題。特別是隨著人們家庭安全意識和隱私意識的增強(qiáng)，入戶抄表和上門收費(fèi)等隨意進(jìn)入私人住戶的做法將逐漸不受歡迎甚至受到抵制，這是一個(gè)必須給予重視的社會(huì)發(fā)展趨勢。因此大規(guī)模采用智能 IC 卡水表技術(shù)對降低供水部門的管理成本是會(huì)有顯著幫助的。只要供水部門合理設(shè)置交費(fèi)機(jī)構(gòu)，基本上不會(huì)給用戶帶來麻煩。解決這個(gè)問題，可以采用多種途徑，但依靠技術(shù)進(jìn)步來解決這個(gè)問題，應(yīng)當(dāng)是更值得提倡的方式。沿用傳統(tǒng)的上門抄表模式，將很難適應(yīng)這種變化。這種模式改變的意義是巨大的。隨著水資源的緊張和水的商品屬性逐步被社會(huì)認(rèn)可，水的交易將會(huì)逐漸采用一般商品的交易模式，顯然，先交費(fèi)后用水，是更合理的一種交易模式。對用戶來說，由于水費(fèi)的支出在總支出中占的比重很小，這種改變，對用戶來說，只是把水費(fèi)的交付時(shí)間提前了一段時(shí)間，所以，用戶并不敏感。這對解決水費(fèi)托拖欠這個(gè)過去難以解決的問題會(huì)有幫助。 智能水表的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)水表相比，智能水表有以下特點(diǎn)： 1．對供水部門來說，可以實(shí)現(xiàn)先交費(fèi)再供水的用 水模式。出于其數(shù)據(jù)傳遞和交易結(jié)算通過 IC 卡進(jìn)行，因而可以實(shí)現(xiàn)由工作人員上門抄表收費(fèi)到用戶自己去營業(yè)所交費(fèi)基于單片機(jī)的智能水表的設(shè)計(jì) 3 的轉(zhuǎn)變。智能水表是除了可對用水量進(jìn)行計(jì)量并進(jìn)行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)算交易的新型水表。 智能水表 隨著為電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、看門狗甚至 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片 —— 單片機(jī)出現(xiàn)了。 隨著科技水平不斷發(fā)展，人們對傳統(tǒng)水表提出以下幾方面的要求：測量精度高、功能強(qiáng)、可靠性好，測量全能自動(dòng)化、智能化，小型化、使用靈活方 便、升級方便，同時(shí)還能進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和顯示，具有和其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊等功能。同時(shí)，一臺(tái)普通傳統(tǒng)水表具有相對獨(dú)立性，不能與其他水表設(shè)備進(jìn)行通信，而只能用于現(xiàn)場測量，測量結(jié)果不能處理、存儲(chǔ)、顯示，局限性很大。 傳統(tǒng)水表的主要特點(diǎn) 傳統(tǒng)水表的主要特點(diǎn)是自成體系，自我包容，用戶無法更改。它一般具有輸入信號接口、內(nèi)部處理電路和實(shí)時(shí)顯示三部分。 傳統(tǒng)水表的主要結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)水表主要結(jié)構(gòu)由硬件構(gòu)成，以相對固定形式確定下來，所實(shí)現(xiàn)的功能較單一。它對改善人類生活、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步起到了無法估量的作用。從國內(nèi)外水表行業(yè)的目前情況以及水資源的可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo) 來看，我國的傳統(tǒng)水表必須進(jìn)行改進(jìn)，才能適應(yīng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。例如 ABB 公司的 KENT 水表采用充電電池，具有按鍵讀數(shù)、可以顯示日期時(shí)間及各戶用水量，建有機(jī)械式與電子式讀數(shù)功能，而且還配有 IBM PC 兼容機(jī)接口，可以進(jìn)行電話通信；德國 Sameco 公司的新型水表可顯示上一年與本年度用水量以及日期與時(shí)間等，并開發(fā)電卡式水表；此外，日本、以色列等國也相繼推出自己的新產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，儀表的智能化程度將越來越高。 微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，引起了儀表機(jī)構(gòu)的根本性變革，以微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測技術(shù)有機(jī)結(jié)合，組成新一代“智能化儀表”，智能化儀表在測量過程自動(dòng)化。隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，金卡工程的全面實(shí)施，實(shí)現(xiàn)自來水收費(fèi)管理的電子化、信息化及網(wǎng)絡(luò)化已成為可能。 長期以來，我國城鎮(zhèn)居民所使用的水表普遍是普通機(jī)械旋翼濕式水表，這種水表價(jià)格低廉，性能比較穩(wěn)定，但是還采用人工抄表、按戶收費(fèi)的模式。要加強(qiáng)用水的科 學(xué)管理，最重要的是加速研究開發(fā)科學(xué)先進(jìn)、應(yīng)用方便的節(jié)水科學(xué)管理儀表以及這種儀表的普及應(yīng)用。但是，我國是世界上人均水資源擁有量是分貧乏的國家之一，節(jié)約和保護(hù)水資源是我國當(dāng)前一項(xiàng)十分重要的戰(zhàn)略措施。 單片機(jī)模塊 .................................................................................................................. 12 記憶單元電路 .............................................................................................................. 12 電磁閥控制電路的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 12 檢測模塊的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 12 報(bào)警電路 ..................................................................................................................... 13 防拆電路 ...................................................................................................................... 13 復(fù)位電路 .................................................................................................................... 13 時(shí)鐘電路 .................................................................................................................... 13 信號處理模塊的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 13 第 3 章 智能水表的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 15 主程序的設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 15 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 17 外部中斷 0 服務(wù)程序 .................................................................................................... 17 外部中斷 1 服務(wù)程序 .................................................................................................... 19 基于單片機(jī)的智能水表的設(shè)計(jì) 2 IC 卡的讀寫軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 20 SDA 和 SCL 信號 ......................................................................................................... 20 IC 卡的寫操作 .............................................................................................................. 21 IC 卡的讀操作 .............................................................................................................. 21 IC 卡芯片的控制字節(jié)和器件尋址 .................................................................................. 22 IC 卡處理程序流程圖 .................................................................................................... 22 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫軟件設(shè)計(jì) ..........................