【正文】 CPU 的選擇 ..................................................................................................... 10 實(shí)時(shí)時(shí)鐘的應(yīng)用 .............................................................................................. 14 存儲(chǔ)電路 .......................................................................................................... 15 電路的接法 ................................................................................................. 15 AT24C16 的基本特性 ................................................................................ 16 按鍵電路 .......................................................................................................... 17 RS232 串行通信接口電路 ............................................................................. 17 RS485 轉(zhuǎn)換芯片 ............................................................................................. 19 I2C 總線接口 .................................................................................................... 20 LCD 模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................. 21 LCD 液晶顯示器 ........................................................................................ 21 LCD 液晶驅(qū)動(dòng)電源 .................................................................................... 22 5 水表測(cè)量軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................... 24 數(shù)據(jù)集中器軟件的主程序設(shè)計(jì) ...................................................................... 24 抄表器軟件主程序設(shè)計(jì) .................................................................................. 25 結(jié) 論 ............................................................................................................................. 29 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 30 致 謝 ............................................................................................................................. 31 附 錄 1 ......................................................................................................................... 32 附 錄 2 ......................................................................................................................... 33 附 錄 3 ......................................................................................................................... 34 xxxxxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 1 1 緒 論 課題研究的背景及意義 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，正在被越來越多的現(xiàn)代建筑所采用。作為一座現(xiàn)代化高檔住宅小區(qū)，如何合理解決樓內(nèi)的水表費(fèi)用收取，這是一個(gè)十分重要的問題， 以往 人工抄表費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，易漏抄誤抄， 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 抄表不到位，其次這種方式容易摻雜人為因素，管理困難 [1]。 如何利用高科技技術(shù)來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。 自動(dòng)抄表系統(tǒng) (Automatic Meter Reading systemAMRS)是一種不需要人員到現(xiàn)場(chǎng)就能完成抄讀用戶用水量的系統(tǒng)， 自動(dòng)抄表是指采用 當(dāng)代微機(jī)技術(shù)，數(shù)字通訊技術(shù)與水表計(jì)量技術(shù)完美結(jié)合，集計(jì)量、數(shù)據(jù)采集、處理于一體，將城市居民用水信息加以綜合處理的系統(tǒng)，使自來水公司及物業(yè)部門從根本上減少人工上門抄表的繁雜勞動(dòng)強(qiáng)度。 因此 本文介紹一種水表的出戶計(jì)量系統(tǒng) [3]。單個(gè)智能卡及單個(gè)刷卡機(jī)性能價(jià)格比日益提高的特定時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生的，居民須在自來水公司指定售卡點(diǎn)預(yù)購(gòu)水后刷卡方能使用。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，無需敷設(shè)線管及線路維護(hù)，安裝方便。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，容易消化。 xxxxxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 2 認(rèn)真分析其技術(shù)因素和消費(fèi)者心理因素，智能卡水表主要存在下列問題： ① 智能卡水表未聯(lián)網(wǎng)使得每戶水表在使用中帶有某種私有特性，若有住廣故意用假卡 （ 智能卡被破譯、偽造 ） 或改動(dòng)表體使計(jì)數(shù)裝置失靈或不準(zhǔn)，對(duì)此自來水公司和物業(yè)公司難以監(jiān)控，造成利益損失；再次，因無法確知各表用水量使得自來 水公司對(duì)用水量的統(tǒng)計(jì)、供水調(diào)度和均衡都較為困準(zhǔn)。 ③ 水損無法平攤，未抄表到戶的樓盤其物業(yè)公司難以接受。 (2) 分線制集中抄表方式 （ 多戶表數(shù)據(jù)通過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。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上各抄表開發(fā)系統(tǒng)的公司多用此型。錯(cuò)綜 夏雜的線路更使行維護(hù)工作困難重重。 ③ 分線制集中抄表模式的風(fēng)險(xiǎn)不僅以是各表風(fēng)險(xiǎn)的簡(jiǎn)單累加。 (3) 無線發(fā)射式水表 （ 不聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程無線發(fā)射與接收 ） 英國(guó) ABB 公司開發(fā)的無線發(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)置無線發(fā)射裝置，通過遠(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。 (4) 總線制智能抄表方式 （ 水表上直接安裝采集模塊，可聯(lián)網(wǎng)抄表或單獨(dú)抄表，xxxxxxx 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 3 組網(wǎng)方便 ） 總線制智能抄表系統(tǒng)開發(fā)由來已久，只是由于單表內(nèi)設(shè)單片機(jī)和后備電源，成本較高，推廣普 比 較慢。德國(guó) MEILEK 公司及以色列 ARAD公司憑借雄厚的資金和在市場(chǎng)中己有的一定優(yōu)勢(shì)，大規(guī)模使用總線制智能水表。 總線制智能水表由于采集計(jì)數(shù)工作單元均裝配在智能水表內(nèi)并密封，水表的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、等基礎(chǔ)工作全由智能卡水表本身完成，手抄器或電腦不參與底層數(shù)據(jù)采集，僅進(jìn)行通訊聯(lián)系，消除了外界因素對(duì)計(jì)量的影響。 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]。分為四個(gè)部分：第一是水表的改裝工作，利用傳感器把水表的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，供集中器采集數(shù)據(jù)；第二是抄表器的設(shè)計(jì)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的抄表 器是一種低功耗的掌上用機(jī)，抄表器上有 44 鍵盤，供各種功能使用；第三是串行通訊部分，采用了技術(shù)成熟的 RS485和 RS232 數(shù)據(jù)通訊方式，通過 485 總線完成改裝水表與水表集中器，水表集中器與抄表器之間的數(shù)據(jù)傳送，通過 232 總線方式完成抄表器與計(jì)算機(jī)的通訊；其四是用戶操作軟件的開發(fā)，設(shè)計(jì)用戶操作界面，編寫相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)和顯示。 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 4 2 水表測(cè)量的總體設(shè)計(jì) 水表測(cè)量總體硬件設(shè)計(jì) 水表系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 目前，水表計(jì)量是以傳統(tǒng)的機(jī)械式水表為母表，只要對(duì)其進(jìn)行改裝，使機(jī)械字輪轉(zhuǎn)動(dòng)與脈沖計(jì)數(shù)相對(duì)應(yīng)，就可制造出使數(shù)據(jù)易于傳輸?shù)母难b水表。水表出戶計(jì)量系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。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。 抄表器總體設(shè)計(jì) 便攜式抄表器正面是一個(gè) 4*4 的鍵盤和一個(gè)液晶顯示器，在抄表器的 下 方有兩個(gè)插座，其中一個(gè)是 9 針插座，和計(jì)算機(jī)的 RS232 接口連接，另一個(gè)是 4 針插座，和水表柜的 RS485 總線相連。當(dāng) 和水表計(jì)費(fèi)拒連接時(shí)，通過鍵盤輸人啟動(dòng)終端機(jī)工作，并將其采集的計(jì)量表數(shù)據(jù)、表號(hào) （ 唯一 ） 、抄表時(shí)間存入抄表器的存貯器內(nèi)。 工作人員將抄表器通過 9 針 D 型插座和計(jì)算機(jī)連接，由抄表器將存貯的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)抄表器內(nèi)有時(shí)鐘記錄抄表的時(shí)間，可隨時(shí)查詢某指定水表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行校對(duì)、添加和修改可疑數(shù)據(jù)等。通常的顯示器件有液晶顯示器和數(shù)碼管顯示器，可以說它們各有利弊。 隨著顯示技術(shù)的發(fā)展的日新月異，液晶顯示器因其低功耗、重量輕而成為便攜式應(yīng)用中的主流顯示技術(shù)?？梢娨壕э@示器在使用中有眾多的優(yōu)勢(shì)，其中最明顯的就是低功耗，消耗電流一般是 μA級(jí)的。并行顯示方式占用硬件資源多，八個(gè)筆劃段和幾個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)控制端都要接到單片機(jī)的 I/O 引腳，但顯示刷新速度快；串行顯示方式占用硬件資源少，僅數(shù)據(jù)鎖存控制端、時(shí)鐘端、數(shù)據(jù)端三個(gè)端口要接到單片機(jī)的 I/O 引腳上，顯示刷新速度較并行顯示方式慢，但足夠滿足本設(shè)計(jì) 7s 時(shí)間顯示數(shù)據(jù)刷新一次的要求，因此本設(shè)計(jì)顯示部分選擇液晶顯示器串行顯示方式。為了降低功耗，芯片 大都 選 用 CMOS低功耗器件 [6]。一股室內(nèi)住宅供水量不算很大，最常見的是旋翼式水表計(jì)量，它主要由殼體、過濾件 、葉輪盒、葉輪、轉(zhuǎn)軸、調(diào)整器和機(jī)械積算器組成。 改造后的水表的計(jì)量原理與傳統(tǒng)的機(jī)械式水表的計(jì)量原理相似。水表的殼體內(nèi)裝有一個(gè)可動(dòng)葉輪，當(dāng)水流動(dòng)的時(shí)候，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉 輪的轉(zhuǎn)速與水流的平均流速成正比，因此單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)水表的總水量與葉輪在這段時(shí)間內(nèi)的總轉(zhuǎn)數(shù)成正比。 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 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，見式 (33) ??? (33) (3) 流量：流體在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于流速的橫截面上的流體數(shù)量， 見式 (34)