远程抄表系统的设计
摘 要本课题最终成功设计了一款智能型远程抄表控制系统，对所有的预期功能指标全部进行了实现，这款系统的设计内容包含了硬件系统和软件系统两个方面，远程抄表控制系统的整体框架以STC89C51单片机作为核心部分，并使用了LCD1602显示器、有源蜂鸣器、RFID读卡器、时钟芯片和HC-05蓝牙模块等一些功能模块，通过单片机对这些芯片和传感器的有序控制，实现了当刷卡成功后将对电费信息进行统计和液晶显示，与此同时将计费信息通过蓝牙无线通信接口发送到抄表员手持设备上进行显示，当读卡不成功时（如卡号不是抄表员卡号）系统则不会对电费进行统计和显示；同时系统能够对北京时间进行计时并显示。本课题最终通过验证环节对这款远程抄表控制系统的工作状态进行了测试，通过多项输入参数的配置，本系统都表现出了预期应得的结果，数据表明该设计成果适合推广，能够有效的降低市面上相关产品的成本。
目录
一、 引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 2
（一） 远程抄表系统的方案设计 2
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602显示器简介 3
（四） RFID读卡器简介 4
（五） 蓝牙通信模块简介 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 最小系统电路设计 5
（二） 蓝牙无线通信电路设计 6
（三） 电卡识别电路设计 7
（四） 提示音电路设计 7
（五） RTC计时电路设计 8
（六） LCD1602液晶屏电路设计 8
（七） 按键电路 9
四、 系统软件设计 9
（一） 主程序设计 9
（二） 身份识别子程序设计 10
（三） 显示子程序设计 11
（四） 提示音子程序设计 12
（五） 时间芯片驱动子程序设计 12
（六） HC05蓝牙模块驱动子程序设计 13
五、 实物安装与调试 13
（一） 实物制作 13
（二） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
实物调试 14
总结 15
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图21
附录四 元件列表 22
附录五 源程序 23
引言
研究背景
我们经常说的远程抄表控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统（包括本课题研发的远程抄表控制系统）的发展提供了方向，同时也使得远程抄表控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
远程抄表控制系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种远程抄表控制系统中，采用8位机作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算（8位机只能对8bit数据进行运算），它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着远程抄表控制系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
本文就将在远程抄表控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数远程抄表控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现高清显示参数、发出提示音信号、IC卡感应和识别、RTC计时和蓝牙无线通信的高性能远程抄表控制系统。
发展现状
根据最近一份关于目前市面上远程抄表控制系统产品竞争力的调查报告显示，无论是国内还是国外的高端远程抄表系统产品在目前的市场上都占有相当的份额，由于国内最近几年加紧了对于远程抄表控制系统的研究，进步速度非常快，取得的研究成果非常丰硕，所以在国际上具有较大的竞争力。国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于远程抄表控制系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的远程抄表控制系统将要实现如下功能指标：
1.设计单片机最小系统电路，实现对刷卡感应模块、存储器、蓝牙无线通信模块、液晶屏以及其他功能电路的驱动；
2.设计刷卡感应模块，实现对用户卡片信息的读取并将用户信息送入到系统内部，能够实现RC522型的RFID模块驱动电路设计，在STC89C51单片机内部构建软件形式的SPI接口对该RFID进行驱动，实现对射频卡片信息的快速读取；
3.设计存储电路，实现对用户信息的存储和管理；
4.设计计费程序，实现对电费的计算；
5.设计液晶屏电路，实现对用户信息以及电费的显示，能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
6.设计计时电路，实现对时间以及取水时间的计时，能够通过DS1302时钟电路的配置并通过STC89C51单片机对该电路进行驱动，从而为远程抄表控制系统提供实时的时间信息；
7.设计蓝牙无线通信电路，实现对电费信息的发送，能够通过STC89C51单片机对HC05型号的蓝牙集成模块进行驱动，通过串口接口的对接，实现远程抄表控制系统中一些重要数据的无线发射；
8.能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生提示音信号；
方案设计及元器件选择
远程抄表系统的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对远程抄表控制系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了STC89C51单片机最小系统电路、LCD1602液晶显示电路、有源蜂鸣器电路、射频身份卡识别电路、DS1302时钟芯片电路和HC05蓝牙电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中STC89C51单片机最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对LCD1602液晶显示电路、有源蜂鸣器电路、电卡识别电路、DS1302计时电路和蓝牙无线通信电路的驱动。下图中的框图工作原理首先通过RFID识别器来说起，该识别器采用RC522型传感器，用于实现对电费卡的非接触式识别，将其内部携带的用户信息进行读取，随后送入单片机中进行该用户电费信息的调取，调取成功后将通过液晶屏模块来实现显示，该液晶屏采用了LCD1602液晶屏。电费信息可以通过HC05蓝牙模块进行远程无线发射，送入到用户手机蓝牙APP上进行显示。提示音模块采用有源蜂鸣器来实现，用于实现当刷取电费成功时产生滴滴提示音。RTC电路采用DS1302时钟模块，用于实现实时时间的获取并显示。
目录
一、 引言 1
（一） 研究背景 1
（二） 发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 2
（一） 远程抄表系统的方案设计 2
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602显示器简介 3
（四） RFID读卡器简介 4
（五） 蓝牙通信模块简介 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 最小系统电路设计 5
（二） 蓝牙无线通信电路设计 6
（三） 电卡识别电路设计 7
（四） 提示音电路设计 7
（五） RTC计时电路设计 8
（六） LCD1602液晶屏电路设计 8
（七） 按键电路 9
四、 系统软件设计 9
（一） 主程序设计 9
（二） 身份识别子程序设计 10
（三） 显示子程序设计 11
（四） 提示音子程序设计 12
（五） 时间芯片驱动子程序设计 12
（六） HC05蓝牙模块驱动子程序设计 13
五、 实物安装与调试 13
（一） 实物制作 13
（二） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
实物调试 14
总结 15
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图21
附录四 元件列表 22
附录五 源程序 23
引言
研究背景
我们经常说的远程抄表控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统（包括本课题研发的远程抄表控制系统）的发展提供了方向，同时也使得远程抄表控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
远程抄表控制系统在最近几年中的主要发展方向主要是微型化和嵌入式，同时越来越高的智能元素也是这类系统所必需拥有的，除了设计人员对于硬件电路和软件程序代码的优化设计外，在系统内部所需要使用的器件本身属性方面，是制约大多数智能系统的关键因素之一，举个最简单的例子来说，在同一种远程抄表控制系统中，采用8位机作为主控时，每秒对于指令的执行速度是MIPS级别，而对于32位的微处理器芯片来说，由于其内部的CPU内核能够在同一时间内对32位bit的二进制数据进行同时运算（8位机只能对8bit数据进行运算），它的数据处理速度可以达到数十甚至数百MIPS，从这个方面我们可以看出微处理器主控芯片的发展现状主导着远程抄表控制系统的发展现状，想要提升这种系统的整体性能，首先就需要从主控核心芯片的选取方面进行着手。
本文就将在远程抄表控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数远程抄表控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现高清显示参数、发出提示音信号、IC卡感应和识别、RTC计时和蓝牙无线通信的高性能远程抄表控制系统。
发展现状
根据最近一份关于目前市面上远程抄表控制系统产品竞争力的调查报告显示，无论是国内还是国外的高端远程抄表系统产品在目前的市场上都占有相当的份额，由于国内最近几年加紧了对于远程抄表控制系统的研究，进步速度非常快，取得的研究成果非常丰硕，所以在国际上具有较大的竞争力。国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于远程抄表控制系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的远程抄表控制系统将要实现如下功能指标：
1.设计单片机最小系统电路，实现对刷卡感应模块、存储器、蓝牙无线通信模块、液晶屏以及其他功能电路的驱动；
2.设计刷卡感应模块，实现对用户卡片信息的读取并将用户信息送入到系统内部，能够实现RC522型的RFID模块驱动电路设计，在STC89C51单片机内部构建软件形式的SPI接口对该RFID进行驱动，实现对射频卡片信息的快速读取；
3.设计存储电路，实现对用户信息的存储和管理；
4.设计计费程序，实现对电费的计算；
5.设计液晶屏电路，实现对用户信息以及电费的显示，能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
6.设计计时电路，实现对时间以及取水时间的计时，能够通过DS1302时钟电路的配置并通过STC89C51单片机对该电路进行驱动，从而为远程抄表控制系统提供实时的时间信息；
7.设计蓝牙无线通信电路，实现对电费信息的发送，能够通过STC89C51单片机对HC05型号的蓝牙集成模块进行驱动，通过串口接口的对接，实现远程抄表控制系统中一些重要数据的无线发射；
8.能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生提示音信号；
方案设计及元器件选择
远程抄表系统的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对远程抄表控制系统进行模块化设计，在硬件系统和软件系统两个层面上将整个系统划分成了STC89C51单片机最小系统电路、LCD1602液晶显示电路、有源蜂鸣器电路、射频身份卡识别电路、DS1302时钟芯片电路和HC05蓝牙电路等部分，在下文的软硬件设计部分将详细对这些模块的软硬件驱动进行设计，其中STC89C51单片机最小系统的作用是起到整个系统的控制作用，实现对LCD1602液晶显示电路、有源蜂鸣器电路、电卡识别电路、DS1302计时电路和蓝牙无线通信电路的驱动。下图中的框图工作原理首先通过RFID识别器来说起，该识别器采用RC522型传感器，用于实现对电费卡的非接触式识别，将其内部携带的用户信息进行读取，随后送入单片机中进行该用户电费信息的调取，调取成功后将通过液晶屏模块来实现显示，该液晶屏采用了LCD1602液晶屏。电费信息可以通过HC05蓝牙模块进行远程无线发射，送入到用户手机蓝牙APP上进行显示。提示音模块采用有源蜂鸣器来实现，用于实现当刷取电费成功时产生滴滴提示音。RTC电路采用DS1302时钟模块，用于实现实时时间的获取并显示。
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