【正文】 城市的發(fā)展使得水資源越來越緊張，采取更方便、更節(jié)約的計(jì)費(fèi)方式迫在眉睫[4]。水資源的缺乏會(huì)給社會(huì)帶來許多的問題，人民生活基本用水的不到滿足的話會(huì)更加的引起社會(huì)動(dòng)蕩，給社會(huì)的發(fā)展帶來很大的障礙，影響中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為了緩解缺水的狀況，有關(guān)聯(lián)合決定要在全國實(shí)行階梯方式收取水費(fèi)。1立方米的水，用水越多單價(jià)便越高，類似一個(gè)直線函數(shù)。但許多方面的的技術(shù)達(dá)不到指標(biāo)而得不到實(shí)行，比如水流量的檢測(cè)與計(jì)算。按照這舊式的人工記錄方式，供水公司難以適應(yīng)階梯收費(fèi)的工作量，因此，階梯水價(jià)長(zhǎng)時(shí)間的得不到執(zhí)行。根據(jù)調(diào)查，目前水表的安裝都是按照一戶一個(gè)水表的方案進(jìn)行實(shí)施。目前的水量計(jì)算都是慢的，有的一個(gè)月計(jì)量一次，但是有的卻是兩個(gè)月甚至三個(gè)月計(jì)量一次。水量計(jì)量的落后大大的制約了階梯水價(jià)方案的實(shí)施。IC智能刷水系統(tǒng)表是集成了集成微電技術(shù)、高靈敏度環(huán)境傳感技術(shù)、集成電路技術(shù)。對(duì)于用水量系統(tǒng)可自動(dòng)的把數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄 ，記錄的位置是整個(gè)存儲(chǔ)器，當(dāng)需要調(diào)查數(shù)據(jù)是可登陸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查數(shù)據(jù)，如果客戶需要了解數(shù)據(jù)也可進(jìn)行查看，此系統(tǒng)帶有液晶顯示的功能，用戶每個(gè)月所使用的水量可以在上面顯示，水量的顯示是累計(jì)方式。用戶實(shí)時(shí)的了解自己消費(fèi)情況有便于用戶自行的控制消費(fèi)用水。該系統(tǒng)具備日用水量上限報(bào)警，每日用水量達(dá)到使用的上限則自動(dòng)報(bào)警一分鐘提醒用戶。用戶沒辦法對(duì)水價(jià)進(jìn)行修改。由于各種繁瑣的工作，比如數(shù)據(jù)的抄寫，費(fèi)用的接受，都有水表系統(tǒng)進(jìn)行完成，所以大大的減少了供水公司的工作量，為公司節(jié)省勞動(dòng)成本，提高工作效率。目前市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)階梯收費(fèi)的方式有很多，各有各的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)，但I(xiàn)C卡智能水表綜合了大量的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了他們的缺點(diǎn)。一方面以電表行業(yè)為參照，IC卡電表早已使用到了百姓家里，大大的方便了用戶，不僅在繳費(fèi)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)上省下了很多的工作，對(duì)于工作的效率更是大大的提高，因此IC卡電表證明在技術(shù)上是完全成熟的，二方面，IC卡電表早以深入市民的生活，深深的改變著市民用電的意識(shí)，對(duì)于這種習(xí)慣，同樣可促進(jìn)市民對(duì)IC卡智能水表的進(jìn)行接受，更容易讓市民適應(yīng)。在這幾年內(nèi)，北京、深圳、天津、南京、廣州、沈陽、上海等城市都已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)的對(duì)建筑進(jìn)行IC卡智能水表改造。在市場(chǎng)的需求下，許多的公司都投身其中。MCU微控制器可供選擇方案對(duì)比方案一：采用AT89SXX系列的8位CPU。此MCU功能強(qiáng)大，內(nèi)部資源豐富，但該MCU的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器太少，如果該MCU需外接存儲(chǔ)器[9]。根據(jù)需求，AT89SXX系列MCU內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器太過于少，STC系列MCU有較大的RAM，STC系列MCU內(nèi)部資源比AT89SXX系列MCU豐富，基于設(shè)計(jì)的需求，選擇方案二中STC12C5A60S2MCU作為處理芯片。LCD1602驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)單。 結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，智能水表所要現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容有阿拉伯?dāng)?shù)字、漢字、表格，所以選擇12864液晶屏作為顯示。系統(tǒng)框圖如圖21所示。對(duì)于功能的實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)是采用紅外遙控器實(shí)現(xiàn)切換各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)，并用它來充值、扣款、控制刷水系統(tǒng)。第三章 硬件組成及設(shè)計(jì)硬件電路主要部分是STC12C5A60S2最小系統(tǒng)、IC卡模塊、12864顯示、水閥門開關(guān)以及紅外線發(fā)送接收電路等組成。下面內(nèi)容將會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹。整個(gè)系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單明了，每個(gè)元器件都物盡其用，不使用多余的元器件，簡(jiǎn)化電路布局，達(dá)到高效合理目的。設(shè)計(jì)電路圖如圖31。MCU微控制器：STC12C5A60S2的引腳如32 圖所示，以下是對(duì)芯片的簡(jiǎn)單介紹。8051增強(qiáng)型內(nèi)核，單時(shí)鐘/機(jī)器周期工作電壓 1280字節(jié)RAM通用I/O口有四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，輸入/高阻，開漏每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力達(dá)到20mAA有EEPROM功能看門狗內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路外部掉電檢測(cè)電路時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，支持8到24M晶振4個(gè)16位定時(shí)器，16位定時(shí)器T0和T113個(gè)時(shí)鐘輸出口1外部中斷I/O口7路12路PWM1A/D轉(zhuǎn)換器，10位ADC，共8路，1通用全雙工異步串行口1雙串口，TxD2/， RxD2/1工作溫度范圍：40~85STC12C5A60AD/S2單片機(jī)的IO口中的P1口具有端口復(fù)用功能，P1口的除了普通的IO功能外，還可配置成AD轉(zhuǎn)換的功能，共有8路，AD轉(zhuǎn)換器的最高精度是10位，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)250KHz。此類型的比較器與D/A轉(zhuǎn)換器組成，從最高位開始逐次比較，多次比較后，使數(shù)字量逐次逼近模擬量對(duì)應(yīng)值，同時(shí)具有功耗低，轉(zhuǎn)換速度快等優(yōu)點(diǎn)。 功能按鍵電路功能按鍵電路在系統(tǒng)中起到手動(dòng)切換充值、扣款等調(diào)整。在市場(chǎng)上，最為普遍的通信遙控手段是紅外線遙控。工業(yè)中，在輻射、高壓、粉塵、有毒氣體等惡劣環(huán)境下，紅外線不受影響，能有效地隔離電氣干擾。發(fā)射部分主要采用的是專用的紅外發(fā)送芯片；接收部分由解碼電路、轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)紅外接收遙控發(fā)射器及其編碼頭。編碼原理為，當(dāng)按下按鍵后，有遙控碼發(fā)出，遙控碼編譯成紅外線的亮滅，所以按下不同的鍵就會(huì)產(chǎn)生不同的紅外波形。 1． 在解碼這一過程中，最主要的內(nèi)容是識(shí)別高低電平的時(shí)間，因?yàn)椴煌碾娖綍r(shí)間代表的數(shù)據(jù)是不一樣的，一個(gè)“0”，一個(gè)是“1”，“0”,而“1”,所以計(jì)算高電平的時(shí)間可辨別“0”和“1”。 接收器及解碼：接收器使用的是一體化紅外線接收器，一體化紅外線接收器集成了紅外線接收和放大，不需外接元件，當(dāng)一體化紅外線接收器接收到信號(hào)后直接就在引腳輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)，一體化紅外線接收器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是體積小，大概與三極管體積相同，適用于各種小家電、小器件等領(lǐng)域。密碼核對(duì)：核對(duì)密碼錯(cuò)誤時(shí)，將禁止任何對(duì)卡的寫操作。當(dāng)應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū)的余額不足時(shí)，微處理器能檢測(cè)到這一信號(hào)，關(guān)閉閥門。方法存在一個(gè)缺點(diǎn)，即當(dāng)用戶將為此，在EPROM，當(dāng)將據(jù)存儲(chǔ)器中，并將卡內(nèi)的數(shù)據(jù)應(yīng)用區(qū)全部刷成此時(shí)，就可將而且IC卡不需長(zhǎng)期插在水表中，有利于延長(zhǎng)卡的使用壽命[8]。綜述，該IC卡智能水表系統(tǒng)具有防拆裝、可存儲(chǔ)信息、防復(fù)制和耗能少的低成本IC卡。在本文中選用的Mifare 1 S50卡，它接口電路圖如圖33所示：圖33 IC卡接口電路在智能水表中，閥門是一個(gè)重要的部件，閥門作用是控制水的開關(guān)，一般家用閥門采用的是人工動(dòng)手進(jìn)行關(guān)閉和開啟，而本設(shè)計(jì)采用的是電磁式開關(guān)，通過電壓去控制閥門的開啟或關(guān)閉，因此必須考慮到耗能的問題，耗電越大成本越大，所以在挑選時(shí)需格外的注意。在選用閥門時(shí)不僅要考慮閥門本身的成本、性能和功能，還要考慮水質(zhì)的問題。電路圖如圖34所示圖34 閥門控制電路掉電檢測(cè)電路是用來防止沒有電源供電時(shí)立即存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。原理圖如圖35所示圖35 電壓檢測(cè)電路在控制系統(tǒng)中，當(dāng)使用的水量超過設(shè)定的值時(shí)，或者電壓不足的情況下時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如圖36所示。將它裝置在進(jìn)水的端口，檢測(cè)進(jìn)水的速度，水流過水流轉(zhuǎn)子，水流量驅(qū)動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，水的流速變化驅(qū)動(dòng)磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)跟著變化，霍爾傳感器輸出脈沖信號(hào)，根據(jù)脈沖的數(shù)量判斷水量的數(shù)據(jù)。該款芯片同時(shí)兼容了4 位/8 位并行傳輸和2 線或3 線串行傳輸。圖38 12864液晶接口圖第四章 軟件設(shè)計(jì)本文在進(jìn)行IC卡刷水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合它所具備的功能，首先考慮了以下幾個(gè)問題：程序主要任務(wù)：每個(gè)程序都有其設(shè)計(jì)的目的，只有在滿足了主要任務(wù)的前提下，才有后續(xù)的設(shè)計(jì)，因此每個(gè)程序都有它具體的應(yīng)用場(chǎng)合。程序易讀性：所謂易讀性，就是編寫出來的程序不僅只有自己能讀懂，另外一個(gè)人看時(shí)也要很容易的就看明白，這樣有便于其他人了解程序[15]。如下：要習(xí)慣給重要的函數(shù)或者語句寫上注釋；開始外部中斷初始化IC卡和顯示屏初始化顯示開機(jī)畫面和主菜單畫面等待外部中斷觸發(fā)圖 41 主程序流程圖 IC卡的讀流程圖在使用IC卡時(shí)，先要對(duì)IC卡進(jìn)行初始化，初始化主要有四個(gè)步驟：尋卡→防沖突→選卡→讀/寫卡。IC卡原理：首先讀卡器通過線圈發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，該激勵(lì)信號(hào)是一段具有一定頻率的波形，當(dāng)讀卡器感應(yīng)到IC卡后，在同頻的電磁波的共振下，根據(jù)共振的頻率得出IC卡的ID，根據(jù)ID就是可以調(diào)出用戶數(shù)據(jù)[14]。 紅外遙控流程圖 紅外遙控器在本設(shè)計(jì)中，是用來選擇執(zhí)行相應(yīng)的功能，比較重要的一點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。等待按鍵按下EQ鍵時(shí)，這時(shí)程序就跳到刷水系統(tǒng)了。最后顯示用了多少水和水費(fèi)是多少。第五章 系統(tǒng)測(cè)試與分析 設(shè)計(jì)特點(diǎn)DXP用于進(jìn)行電子產(chǎn)品的電路板設(shè)計(jì)，不僅既可以用它進(jìn)行單純的手工設(shè)計(jì)，而且可以許多電氣原理設(shè)計(jì)軟件包構(gòu)成集成化的、全自動(dòng)的、從構(gòu)思到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)特點(diǎn)：與電氣原理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)連接強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能面向生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)功能所以對(duì)為了便于觀察原理圖，簡(jiǎn)化原理圖，對(duì)于沒有使用的引腳不需要畫出，把多余的引腳進(jìn)行隱藏。這樣使原理圖界面更加簡(jiǎn)潔清晰，還可節(jié)省空間，為了便于繪制版圖，原理圖中芯片管腳進(jìn)行了合理的排放，沒有按部就班按照元器件的引腳一一對(duì)應(yīng)排列。PCB圖的布置是相對(duì)繁瑣的工作。因此，繪制PCB圖時(shí)，必須嚴(yán)格按照元器件的外形尺寸進(jìn)行排放繪制。如果沒有元器件的封裝資料，而只有實(shí)物，那必須自行選擇測(cè)量工具，用于測(cè)量芯片的引腳的間距和尺寸、長(zhǎng)短等各種參數(shù)?？梢猿渲?、扣款，查詢卡的信息。由于STC12C5A50S2有EEPROM，可以進(jìn)行掉電保護(hù) 模塊的調(diào)試硬件設(shè)計(jì)完成后,接下來工作就是程序的編寫與調(diào)試。實(shí)現(xiàn)的功能展示如下圖所示1 進(jìn)入主菜單界面圖51：主菜單的界面2 實(shí)現(xiàn)讀取IC卡的信息圖52：IC卡的信息3 對(duì)IC卡進(jìn)行充值圖53：充值4 對(duì)IC卡進(jìn)行扣款圖54：扣款5 IC卡刷水圖55：刷水第六章 結(jié)束語經(jīng)過這幾個(gè)月努力，在同學(xué)的熱心幫助和老師的耐心指導(dǎo)下，如期的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在作品的設(shè)計(jì)制作過程中讓我了解到了IC卡讀寫、紅外遙控器、STC12C5A60S2等知識(shí)。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:高等教育出版社，2006:436450.[2] 譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005:1390.[3] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2013:15.[4] 郝桂青,[J]. :38.[5] 余勇兵,[J]. :14.[6] [J]. :58[7] 邵行菊, 童孝波,[J]. .[8] 李躍輝. 射頻卡收費(fèi)終端原理與開發(fā)設(shè)計(jì)[J]. :7176.[9] [J]. :1530.[10] 郭蘭蘭 影響水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置性能的關(guān)鍵問題研究[D]. :13138.[11] 李娜。 di Ingegneria ed Architettura, Universit224。在此之前，要先感謝我的導(dǎo)師。在確定了題目后，才是工作的真正開始。經(jīng)過整個(gè)論文的起始到結(jié)束，深深感受到了老師對(duì)本人的關(guān)心，對(duì)我細(xì)心的教導(dǎo)指引，同時(shí)對(duì)于自己的缺點(diǎn)，老師也給予了提醒，使得我能得以及時(shí)的改變、矯正，吸取教訓(xùn)，為以后做事、做人指引方向。另外，我要感謝同學(xué)、朋友對(duì)我的關(guān)心，在我遇到困難時(shí)，給予我?guī)椭?。讓我深刻體會(huì)到了同學(xué)們對(duì)我的關(guān)心，讓我知道在遇到困難時(shí)不能隨意的放棄，因?yàn)榇蠹业年P(guān)心讓我明白不能讓大家失望、不能讓大家覺得我是一個(gè)一點(diǎn)點(diǎn)挫折就能打敗的人。同時(shí)，我還要感謝那些曾經(jīng)給過我?guī)椭呐笥选⒗蠋?、同學(xué)。附錄1（原理圖、PCB圖、實(shí)物圖）主控板原理圖及PCB 附圖1:主控板原理圖附圖2:主控板PCB圖附錄2（程序）主程序include include include include include include include include sbit P33=P3^3。uchar code danjia=1。long int num_pay = 0。 sfr AUXR = 0x8E。 uchar num = 0。 //允許總中斷中斷,使能 INT0 外部中斷 相當(dāng)于EA=1。 TCON = 0x01。 IRIN=1。 EA=1。 //打開外部中斷1 IT1=1。 //12864初始化 InitializeSystem()。 //清屏 Delay100ms(1)。//顯示開機(jī)畫面 Delay100ms(2)。 Delay100ms(1)。 display_wele()。 write_(0x01)。 lcm_init()。 //顯示主菜單畫面 Delay100ms(1)。 //w為主菜單狀態(tài)位 menu2=0。 // char idata danjia=1。 write_(0x01)。 write_(0x80)。 write_(0x90)。 lcd_pos(1,5)。 // shuzi(1,4,danjia)。 lcm_w_word(水費(fèi): 元)。 lcm_w_word(閥門狀態(tài): )。 EQ = 0。 pluse_sum = 0。 if(CH==1) { CH_flag =!CH_flag。 else EX1 = 0。 CH=0。 lcm_w_word(閥門狀態(tài): 開 )。 write_data(inteDec+0x30)。 display_feicarddat(pluse_sum/3,0,4)。 } else { wr