基于单片机的智能水表系统设计(附件)【字数：8909】
摘 要本次论文以“基于单片机的智能水表系统设计”作为研究课题，提出了一款采用STC89C52单片机来担任微处理器控制器的系统，这款系统能够实现对水费的自动管理，当用户需要打水时则通过射频IC卡进行刷卡操作，系统通过RFID模块识别成功后则能够成功开启水阀，在系统工作过程中系统能够将采集到的参数显示在液晶屏上供用户进行查看。本次毕业设计选用了C语言来编写程序代码，实现了对智能水表控制系统主程序、参数显示子程序、提示音子程序、刷卡感应子程序、DS1302驱动子程序和继电器控制子程序等部分的各自设计，使它与每一个目标功能都相对应，采用软硬件联调的方式将程序代码烧录到STC89C52单片机中进行运行。在对智能水表控制系统的硬件系统进行设计时，本论文参考了大量优秀设计方案，从中移植出优秀电路模块，将其植入到本系统中来应用，在核心控制方面主要以STC89C52单片机芯片作为主导。为了便于优化和改进设计成果，本论文进行了运行调试，经过反复的运行测试来找出缺陷部分而且进行分析和优化，最终使得这款智能水表控制系统能够稳定工作，满足目标功能指标。
目录
一、 引言 1
（一） 智能水表系统的发展背景 1
（二） 智能水表系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 智能水表系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能水表系统主控电路设计 4
（二） LCD1602显示电路设计 5
（三） 提示音信号生成电路设计 6
（四） 水卡识别电路设计 7
（五） 北京时间计时电路设计 8
（六） 水阀开关电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能水表系统的主程序流程设计 11
（二） 液晶显示子程序设计 11
（三） 提示音子程序流程设计 13
（四） 水卡识别子程序流程设计 14
（五） RTC时钟子程序设计 15
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能水表系统的发展背景
本论文在智能水表控制系统的研发现状前提下，提出了“基于单片机的智能水表系统设计的研究课题，本课题进行了对国内外多种优秀设计成果资料的调研，因为这一类智能水表控制系统具有一段较长的发展历史，从而各种设计资料很多，按照时间轴的推进，最早一批智能水表控制系统的问世要追溯到电子技术兴起之时，科学技术在这个历史阶段具有典型的特征，因为各类学科都处于萌芽阶段，从而这时的智能水表控制系统尚且没有植入高性能技术，内部电路架构非常简单，这时处在电子管时期，各种电子元器件的外形体积非常庞大，每个元件之间的距离也较大，此时的控制器尚且没有高度集成化，只能够执行简单的逻辑驱动控制，在对智能水表控制系统进行控制时，需依赖外围功能电路的工作，才能实现一些基本的功能。智能水表控制系统在发展过程中，紧密依赖于强大电路子模块的辅助，在很大程度上可以说正是靠这一些高性能电路模块的植入，才能够保证智能水表控制系统的整体性能指标，例如这些年来获得快速发展的蓝牙模块、以太网模块、WIFI模块以及Zigbee通信模块等，这些独立集成式的通信模块为智能水表控制系统提供了简单实用并且高速的通信接口，将其植入到智能水表控制系统中，经过软件代码驱动的构建，能够使得它具有物联网形态，这同时也是智能水表控制系统未来发展的一个新方向。假如对所有出现过的智能水表控制系统进行分类，依照主控微处理器方案的挑选，可以将其划分为三种类型，首先是在主控方案上采用控制芯片的智能水表控制系统，该方案占据最大的比例，并且近些年随着单片机技术的不断发展和成本的不断下降，其占比正在不断提升，另外两种核心控制器方案为PLC和数字集成式芯片。假如对这三种较为典型的智能水表控制系统进行研究分析，可以知道每种研发方法的应用环境有着明显的不同，可编程控制器一类主要在工控领域有着广泛的应用，另外具有其不可替代性，数字集成式一类则主要在一些高端领域使用非常普及，凭着它的内部高达数GHz的主控主频，完成数据的飞速处理，而采用微处理器担任主控核心的方案则主要是民用领域。
智能水表系统的国内外发展现状
本论文翻阅了智能水表控制系统的一些技术资料，近期一片技术文献刊物记载了肯特大学在智能水表控制系统研究方面的内容，该校的一个研发团队向外界公布了它的最新研究成果，在市场上普通智能水表控制系统的技术基础上，将一个同时运行的四课ARM内核移植进了硬件架构核心部位，开发人员称这种架构的亮点在于改变以往单核处理器所存在的缺陷，大幅度提升了智能水表控制系统的效率，使得用户能够体验到更好的工作效果，这个科研小组通过大量的测试并且公布了相关数据，这款系统能够长时间稳定高效工作，是未来智能水表控制系统发展的一个新方向。
本文主要研究内容
本次毕业设计提出了一款新型的智能水表控制系统，选用了STC89C52单片机来担任核心主控，结合高性能的电路模块，设计硬件电路架构，这款系统能够实现对水费的自动管理，当用户需要打水时则通过射频IC卡进行刷卡操作，系统通过RFID模块识别成功后则能够成功开启水阀，在系统工作过程中系统能够将采集到的参数显示在液晶屏上供用户进行查看。
智能水表系统的方案设计
本次毕业设计对智能水表控制系统的设计内容分成软硬件两个部分，这其中硬件电路系统作为整个智能水表控制系统的基础，决定了最终性能指标，各个电路模块的构建非常关键，为此本论文通过visio软件绘制了下图中的系统架构框图，采用STC89C52单片机作为关键部分，结合外部的参数显示电路、蜂鸣器电路、RC522型RFID驱动电路、北京时间计时电路和继电器驱动电路等部分，构成智能水表控制系统核心框架，每个功能模块的功能可以阐述为：
在实现水卡识别功能方面，本课题采用的是RFID识别技术，选用了RC522识别模块，通过SPI接口的对接，实现了对水卡的精准识别。
在实现北京时间日期读取方面，本课题植入了DS1302时钟芯片来构建RTC电路，通过三线式串行总线的构建，试下时间日期数据的高速读取。
在实现水表系统运行数据显示功能上，本课题将LCD1602液晶屏进行植入，通过高速接口的对接，使得微处理器能够快速对其进行刷新。
目录
一、 引言 1
（一） 智能水表系统的发展背景 1
（二） 智能水表系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 智能水表系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能水表系统主控电路设计 4
（二） LCD1602显示电路设计 5
（三） 提示音信号生成电路设计 6
（四） 水卡识别电路设计 7
（五） 北京时间计时电路设计 8
（六） 水阀开关电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能水表系统的主程序流程设计 11
（二） 液晶显示子程序设计 11
（三） 提示音子程序流程设计 13
（四） 水卡识别子程序流程设计 14
（五） RTC时钟子程序设计 15
五、 实物制作与安装 16
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能水表系统的发展背景
本论文在智能水表控制系统的研发现状前提下，提出了“基于单片机的智能水表系统设计的研究课题，本课题进行了对国内外多种优秀设计成果资料的调研，因为这一类智能水表控制系统具有一段较长的发展历史，从而各种设计资料很多，按照时间轴的推进，最早一批智能水表控制系统的问世要追溯到电子技术兴起之时，科学技术在这个历史阶段具有典型的特征，因为各类学科都处于萌芽阶段，从而这时的智能水表控制系统尚且没有植入高性能技术，内部电路架构非常简单，这时处在电子管时期，各种电子元器件的外形体积非常庞大，每个元件之间的距离也较大，此时的控制器尚且没有高度集成化，只能够执行简单的逻辑驱动控制，在对智能水表控制系统进行控制时，需依赖外围功能电路的工作，才能实现一些基本的功能。智能水表控制系统在发展过程中，紧密依赖于强大电路子模块的辅助，在很大程度上可以说正是靠这一些高性能电路模块的植入，才能够保证智能水表控制系统的整体性能指标，例如这些年来获得快速发展的蓝牙模块、以太网模块、WIFI模块以及Zigbee通信模块等，这些独立集成式的通信模块为智能水表控制系统提供了简单实用并且高速的通信接口，将其植入到智能水表控制系统中，经过软件代码驱动的构建，能够使得它具有物联网形态，这同时也是智能水表控制系统未来发展的一个新方向。假如对所有出现过的智能水表控制系统进行分类，依照主控微处理器方案的挑选，可以将其划分为三种类型，首先是在主控方案上采用控制芯片的智能水表控制系统，该方案占据最大的比例，并且近些年随着单片机技术的不断发展和成本的不断下降，其占比正在不断提升，另外两种核心控制器方案为PLC和数字集成式芯片。假如对这三种较为典型的智能水表控制系统进行研究分析，可以知道每种研发方法的应用环境有着明显的不同，可编程控制器一类主要在工控领域有着广泛的应用，另外具有其不可替代性，数字集成式一类则主要在一些高端领域使用非常普及，凭着它的内部高达数GHz的主控主频，完成数据的飞速处理，而采用微处理器担任主控核心的方案则主要是民用领域。
智能水表系统的国内外发展现状
本论文翻阅了智能水表控制系统的一些技术资料，近期一片技术文献刊物记载了肯特大学在智能水表控制系统研究方面的内容，该校的一个研发团队向外界公布了它的最新研究成果，在市场上普通智能水表控制系统的技术基础上，将一个同时运行的四课ARM内核移植进了硬件架构核心部位，开发人员称这种架构的亮点在于改变以往单核处理器所存在的缺陷，大幅度提升了智能水表控制系统的效率，使得用户能够体验到更好的工作效果，这个科研小组通过大量的测试并且公布了相关数据，这款系统能够长时间稳定高效工作，是未来智能水表控制系统发展的一个新方向。
本文主要研究内容
本次毕业设计提出了一款新型的智能水表控制系统，选用了STC89C52单片机来担任核心主控，结合高性能的电路模块，设计硬件电路架构，这款系统能够实现对水费的自动管理，当用户需要打水时则通过射频IC卡进行刷卡操作，系统通过RFID模块识别成功后则能够成功开启水阀，在系统工作过程中系统能够将采集到的参数显示在液晶屏上供用户进行查看。
智能水表系统的方案设计
本次毕业设计对智能水表控制系统的设计内容分成软硬件两个部分，这其中硬件电路系统作为整个智能水表控制系统的基础，决定了最终性能指标，各个电路模块的构建非常关键，为此本论文通过visio软件绘制了下图中的系统架构框图，采用STC89C52单片机作为关键部分，结合外部的参数显示电路、蜂鸣器电路、RC522型RFID驱动电路、北京时间计时电路和继电器驱动电路等部分，构成智能水表控制系统核心框架，每个功能模块的功能可以阐述为：
在实现水卡识别功能方面，本课题采用的是RFID识别技术，选用了RC522识别模块，通过SPI接口的对接，实现了对水卡的精准识别。
在实现北京时间日期读取方面，本课题植入了DS1302时钟芯片来构建RTC电路，通过三线式串行总线的构建，试下时间日期数据的高速读取。
在实现水表系统运行数据显示功能上，本课题将LCD1602液晶屏进行植入，通过高速接口的对接，使得微处理器能够快速对其进行刷新。
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