热水刷卡管理系统
热水刷卡管理系统[20200406140556]
摘 要
当今社会，节约资源仍然是一个十分重要的主题。而本文所设计的热水刷卡管理系统能对浪费资源这一现象进行一定的缓解。本文主要对基于IC卡的热水刷卡管理系统的软硬件设计进行分析。硬件设计采用AT89S52单片机作为控制核心，红外感应模块BISS0001和电磁阀作为控制出水装置，当红外感应模块感应到人时，供给电磁阀电压，然后通过是否刷卡来控制电磁阀是否工作，达到控制出水的目的；软件采用C语言编程来实现刷卡管理热水功能。热水刷卡管理系统能够达到刷卡出水，不刷卡不出水，没人不出水的效果。相对于传统的热水管理系统而言，它具有智能可控、性能安全、节水节电、健康便捷等优点。该系统具有相对广阔的应用前景，可适用于学校、公司等公共场合的热水供应。
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关键字:IC卡红外感应电磁阀
目录
第1章?绪论 1
1.1 节水节电的必要性 1
1.2 开发热水管理系统的必要性 1
1.3 热水管理系统的历史和发展 1
1.4 几种常见的热水管理系统 2
1.5 本课题设计思路 2
1.6 章节介绍 2
第2章 系统设计 3
2.1?系统方案分析 3
2.2 系统设计 3
2.2.1 IC卡读写模块 4
2.2.2流量检测装置 4
2.2.3 热水输出控制系统 4
2.3?设计软件和工具 5
第3章 硬件设计 6
3.1电源供电设计 6
3.2 IC卡读写设计 7
3.3 单片机最小系统 8
3.4 热水输出控制单元 9
3.4.1 红外感应模块 9
3.4.2 电磁阀驱动电路 11
3.4.3 流量监测模块 11
3.5 LED数码显示 11
第4章 软件设计 13
4.1 IC卡读写程序 14
4.2 计费程序 16
4.3 流量监测装置 16
4.4 LED显示程序 17
第5章 结语 19
参考文献： 20
附录 21
硬件原理图： 21
部分源程序代码： 22
第1章?绪论
1.1 节水节电的必要性
如何节约用水用电，创建节约型社会仍然是当今社会十分重要的问题。对于我国来说，人口众多，水土资源的分布不平衡，水资源与社会经济也十分不协调。同时，降雨较多集中在东部南部地区,其他地区比较缺水，如西北部地区。该地区地形复杂不利于改造更是加剧了水资源利用的难度。随着不可再生能源的日益短缺，能源使用的日益吃紧，节约用电也成为一个越来越突出的问题。
1.2 开发热水管理系统的必要性
企业、学校等场所是使用热水较大的场所，在这些场合节约使用热水既能省水又可以节能，而引入热水刷卡管理系统进行管理则是行之有效的节水节能措施。对于热水刷卡管理系统来说，它的明显特征是“智能可控、性能安全、节水节电、健康便捷”。它可以有效解决浪费或者偷灌热水的现象，实现定量管理，按需所求。对学校和企业来说，使用热水刷卡管理系统，能够实现按需打水，达到节约使用热水、培养人们节水节能意识的目的。通过收取一定的费用来管理用户，避免大量浪费宝贵的水资源。而从社会效益的角度来说，这项措施响应了国家节能减排的号召，通过加强对能源使用的管理，采取行之有效措施，降低能源消耗、减少经济损失、制止浪费。
1.3 热水管理系统的历史和发展
纵观热水系统发展的历史，起初，人们只能在体积较小的容器中把水加热，后来一些人想出选用可燃气体，线圈来加热水。这种热水管理系统并不能很好的控制水温，且在管道内已经消耗许多热量，而且温度无法控制情况下还会烧坏设备。到了19世纪70年代，第一台即时式热水器面世，这大大改变了热水供应的现状。后来，随着对热水越来越多的使用需求和使用方式的改变，出现了喷头等可以短时间内输出更大量热水的装置，这就要求热水管理系统必须进行改善，20世纪20年代，可储存水箱式热水器出现了，这一装置采用煤油加热。到了20世纪末，随着人们生活水平的提高，对热水的需求也进一步提高，热水器也得到进一步发展。在当今社会，最常见的还是开关式热水系统，这种系统不用刷卡，打开水龙头立即流出热水，加热也十分迅速，能够不间断的一直提供热水，这种系统一般都是按次数收费。这种热水系统普遍应用于各个高校及众多企业等公共场合中。但是它也有很大的弊端，因为是按次数收费，所以很可能存在浪费水的现象，就像高校浴室中按次数收费明显比刷卡按水流量计费浪费更多的水，而为了节约用水用电，新的热水管理系统呼之欲出。
1.4 几种常见的热水管理系统
文献中的热水系统对于本课题是个很好的例子。其中一个是基于单片机和接触式IC卡的淋浴收费控制器，该系统主要包括热水流量检测电路，显示电路，IC卡接口电路，电磁阀驱动电路以及声音提示电路[1]。当IC卡与IC卡接收模块接触时，单片机就能够正常读取IC卡中的数据，如果有卡中有余额则控制电磁阀出水，同时通过流量传感器监测水流量，并根据流量计费，在数码管上实时显示余额，当水流量超过一定额度时候，蜂鸣器报警提示。
另一个方案采用STC89C52单片机作为控制器,需要用水时系统先判断锅炉内有无剩水，若有则排入生活用水箱，没有则给锅炉上电自检，若有故障短信报修，准确定位，否则自动定量上水加热，液晶屏实时显示当前温度，以及锅炉当前工作状态，水开后刷卡经系统确认预定后，电磁阀自动打开放水,锅炉烧开水后即可断电[2]。
1.5 本课题设计思路
参考上述两种方案，本课题决定采用IC卡对热水供应进行管理。同时加入红外感应开关，当感应到有人出现，开关开启，供给电磁阀24V的工作电压，然后再刷卡便能开启开关，同时流量传感器监测水流量，达到按流量计费的目的。相对于上述两种方案，本课题有一定的改进。
第2章 系统设计
该系统主要由3个部分组成，分别由IC卡、IC卡读写模块及热水输出控制系统组成，实现对热水的定量管理，按需所求，能够有效解决浪费或偷灌热水的现象。IC卡和IC卡读卡模块用来存储用户信息，热水输出控制系统则由电磁阀，LED显示模块，红外感应模块组成，电磁阀控制热水的通断，通过流量监测装置监测水流量，从而管理热水的输出，LED显示IC卡中用户的余额，同时通过红外感应，在没人情况下不出水，防止系统故障而产生浪费水的现象。
2.1?系统方案分析
课题要达到的任务要求：
1、IC卡读写模块完成IC卡读写，按次刷卡计费。
2、按照需求输出额定容量的热水。
3、电磁阀有效控制热水的通断，通过延时管理热水输出容量。
4、LED数码显示，刷卡时清晰显示卡中余额及累计扣款额。
5、采用红外感应暂停开关，人离开即停止供水。
2.2 系统设计
图2.1 系统总设计方案
2.2.1 IC卡读写模块
本系统根据用户的需求，将IC卡分为用户卡和管理卡，用户卡为用户持有卡，可以进行充值，打水时只要将用户卡往IC卡读写模块上一靠，便会自动计费并出水。管理卡可以打开系统总开关，同时查询系统是否正常运行、正常对水进行加热。
2.2.2流量检测装置
流量监测装置用来检测出水量，当有水流过时流量监测装置不断产生脉冲，单片机接受到脉冲后计数，结合水管大小以及脉冲周期可以计算出水流量，当计数值达到预定值时，单片机控制电磁阀关闭开关，以此来达到按流量计费的作用。
2.2.3 热水输出控制系统
(1)电磁阀
电磁阀能够控制水流流出，它的原理是电磁线圈在通电之后产生磁力然后吸引阀芯，水流便能通过，本课题采用直动式电磁阀。当对电磁阀通电时，电磁线圈就会相应产生磁力然后把开关从阀座上提起，阀门就被打开，水流就能够通过，当对电磁阀断电时，磁力消失，弹簧就把开关压在阀座上，阀门就被关闭，水流停止[3]。这种电磁阀就包括一个电磁线圈、一个阀芯和一个适当的弹簧，结构简单，价格适中。
摘 要
当今社会，节约资源仍然是一个十分重要的主题。而本文所设计的热水刷卡管理系统能对浪费资源这一现象进行一定的缓解。本文主要对基于IC卡的热水刷卡管理系统的软硬件设计进行分析。硬件设计采用AT89S52单片机作为控制核心，红外感应模块BISS0001和电磁阀作为控制出水装置，当红外感应模块感应到人时，供给电磁阀电压，然后通过是否刷卡来控制电磁阀是否工作，达到控制出水的目的；软件采用C语言编程来实现刷卡管理热水功能。热水刷卡管理系统能够达到刷卡出水，不刷卡不出水，没人不出水的效果。相对于传统的热水管理系统而言，它具有智能可控、性能安全、节水节电、健康便捷等优点。该系统具有相对广阔的应用前景，可适用于学校、公司等公共场合的热水供应。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:IC卡红外感应电磁阀
目录
第1章?绪论 1
1.1 节水节电的必要性 1
1.2 开发热水管理系统的必要性 1
1.3 热水管理系统的历史和发展 1
1.4 几种常见的热水管理系统 2
1.5 本课题设计思路 2
1.6 章节介绍 2
第2章 系统设计 3
2.1?系统方案分析 3
2.2 系统设计 3
2.2.1 IC卡读写模块 4
2.2.2流量检测装置 4
2.2.3 热水输出控制系统 4
2.3?设计软件和工具 5
第3章 硬件设计 6
3.1电源供电设计 6
3.2 IC卡读写设计 7
3.3 单片机最小系统 8
3.4 热水输出控制单元 9
3.4.1 红外感应模块 9
3.4.2 电磁阀驱动电路 11
3.4.3 流量监测模块 11
3.5 LED数码显示 11
第4章 软件设计 13
4.1 IC卡读写程序 14
4.2 计费程序 16
4.3 流量监测装置 16
4.4 LED显示程序 17
第5章 结语 19
参考文献： 20
附录 21
硬件原理图： 21
部分源程序代码： 22
第1章?绪论
1.1 节水节电的必要性
如何节约用水用电，创建节约型社会仍然是当今社会十分重要的问题。对于我国来说，人口众多，水土资源的分布不平衡，水资源与社会经济也十分不协调。同时，降雨较多集中在东部南部地区,其他地区比较缺水，如西北部地区。该地区地形复杂不利于改造更是加剧了水资源利用的难度。随着不可再生能源的日益短缺，能源使用的日益吃紧，节约用电也成为一个越来越突出的问题。
1.2 开发热水管理系统的必要性
企业、学校等场所是使用热水较大的场所，在这些场合节约使用热水既能省水又可以节能，而引入热水刷卡管理系统进行管理则是行之有效的节水节能措施。对于热水刷卡管理系统来说，它的明显特征是“智能可控、性能安全、节水节电、健康便捷”。它可以有效解决浪费或者偷灌热水的现象，实现定量管理，按需所求。对学校和企业来说，使用热水刷卡管理系统，能够实现按需打水，达到节约使用热水、培养人们节水节能意识的目的。通过收取一定的费用来管理用户，避免大量浪费宝贵的水资源。而从社会效益的角度来说，这项措施响应了国家节能减排的号召，通过加强对能源使用的管理，采取行之有效措施，降低能源消耗、减少经济损失、制止浪费。
1.3 热水管理系统的历史和发展
纵观热水系统发展的历史，起初，人们只能在体积较小的容器中把水加热，后来一些人想出选用可燃气体，线圈来加热水。这种热水管理系统并不能很好的控制水温，且在管道内已经消耗许多热量，而且温度无法控制情况下还会烧坏设备。到了19世纪70年代，第一台即时式热水器面世，这大大改变了热水供应的现状。后来，随着对热水越来越多的使用需求和使用方式的改变，出现了喷头等可以短时间内输出更大量热水的装置，这就要求热水管理系统必须进行改善，20世纪20年代，可储存水箱式热水器出现了，这一装置采用煤油加热。到了20世纪末，随着人们生活水平的提高，对热水的需求也进一步提高，热水器也得到进一步发展。在当今社会，最常见的还是开关式热水系统，这种系统不用刷卡，打开水龙头立即流出热水，加热也十分迅速，能够不间断的一直提供热水，这种系统一般都是按次数收费。这种热水系统普遍应用于各个高校及众多企业等公共场合中。但是它也有很大的弊端，因为是按次数收费，所以很可能存在浪费水的现象，就像高校浴室中按次数收费明显比刷卡按水流量计费浪费更多的水，而为了节约用水用电，新的热水管理系统呼之欲出。
1.4 几种常见的热水管理系统
文献中的热水系统对于本课题是个很好的例子。其中一个是基于单片机和接触式IC卡的淋浴收费控制器，该系统主要包括热水流量检测电路，显示电路，IC卡接口电路，电磁阀驱动电路以及声音提示电路[1]。当IC卡与IC卡接收模块接触时，单片机就能够正常读取IC卡中的数据，如果有卡中有余额则控制电磁阀出水，同时通过流量传感器监测水流量，并根据流量计费，在数码管上实时显示余额，当水流量超过一定额度时候，蜂鸣器报警提示。
另一个方案采用STC89C52单片机作为控制器,需要用水时系统先判断锅炉内有无剩水，若有则排入生活用水箱，没有则给锅炉上电自检，若有故障短信报修，准确定位，否则自动定量上水加热，液晶屏实时显示当前温度，以及锅炉当前工作状态，水开后刷卡经系统确认预定后，电磁阀自动打开放水,锅炉烧开水后即可断电[2]。
1.5 本课题设计思路
参考上述两种方案，本课题决定采用IC卡对热水供应进行管理。同时加入红外感应开关，当感应到有人出现，开关开启，供给电磁阀24V的工作电压，然后再刷卡便能开启开关，同时流量传感器监测水流量，达到按流量计费的目的。相对于上述两种方案，本课题有一定的改进。
第2章 系统设计
该系统主要由3个部分组成，分别由IC卡、IC卡读写模块及热水输出控制系统组成，实现对热水的定量管理，按需所求，能够有效解决浪费或偷灌热水的现象。IC卡和IC卡读卡模块用来存储用户信息，热水输出控制系统则由电磁阀，LED显示模块，红外感应模块组成，电磁阀控制热水的通断，通过流量监测装置监测水流量，从而管理热水的输出，LED显示IC卡中用户的余额，同时通过红外感应，在没人情况下不出水，防止系统故障而产生浪费水的现象。
2.1?系统方案分析
课题要达到的任务要求：
1、IC卡读写模块完成IC卡读写，按次刷卡计费。
2、按照需求输出额定容量的热水。
3、电磁阀有效控制热水的通断，通过延时管理热水输出容量。
4、LED数码显示，刷卡时清晰显示卡中余额及累计扣款额。
5、采用红外感应暂停开关，人离开即停止供水。
2.2 系统设计
图2.1 系统总设计方案
2.2.1 IC卡读写模块
本系统根据用户的需求，将IC卡分为用户卡和管理卡，用户卡为用户持有卡，可以进行充值，打水时只要将用户卡往IC卡读写模块上一靠，便会自动计费并出水。管理卡可以打开系统总开关，同时查询系统是否正常运行、正常对水进行加热。
2.2.2流量检测装置
流量监测装置用来检测出水量，当有水流过时流量监测装置不断产生脉冲，单片机接受到脉冲后计数，结合水管大小以及脉冲周期可以计算出水流量，当计数值达到预定值时，单片机控制电磁阀关闭开关，以此来达到按流量计费的作用。
2.2.3 热水输出控制系统
(1)电磁阀
电磁阀能够控制水流流出，它的原理是电磁线圈在通电之后产生磁力然后吸引阀芯，水流便能通过，本课题采用直动式电磁阀。当对电磁阀通电时，电磁线圈就会相应产生磁力然后把开关从阀座上提起，阀门就被打开，水流就能够通过，当对电磁阀断电时，磁力消失，弹簧就把开关压在阀座上，阀门就被关闭，水流停止[3]。这种电磁阀就包括一个电磁线圈、一个阀芯和一个适当的弹簧，结构简单，价格适中。
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