智能水表软件系统设计
本论文主要研究设计一款用于民用的智能水表系统的软件系统。软件系统主要为相应的硬件平台服务，以实现智能水表的各项功能。主要包括流速采集，流量计算，LCD显示流速流量信息，IC卡读取及计费，PC通信，低功耗控制。此外，系统向用户提供1个按键控制页面的显示。正常情况下，LCD显示流速流量信息，当按下按键后，页面切换到显示剩余金额信息。 在完成对系统的基本分析后，本文对硬件系统涉及到的相关硬件进行了解，分析其电路连接和工作原理。最后，根据电气连接原理和外设基本属性完成了智能水表软件部分的设计。本文给出了每一个模块的程序流程图以及重要的代码实现部分，讨论了软件实现的可行性和实现方法。在完成编码工作后，最后本文对整个系统进行了软件系统仿真测试。验证了设计的正确性。关键词 STC89C52单片机，智能水表，LCD1602，低功耗
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究的目的与意义 1
1.2 国内外发展 1
1.3 本文章节安排 2
2 系统硬件平台介绍 3
2.1 系统硬件总体框架 3
2.2 主控器件 4
2.3 显示器件 4
2.4 储存器件 5
3 系统软件设计 5
3.1 系统软件总体设计 6
3.2 流量数据处理程序 6
3.3 LCD显示程序 11
3.4 通讯程序设计 14
3.5 IC卡读取及计费程序 15
3.6 低功耗控制程序 17
4 系统软件仿真测试 19
4.1 错误调试 19
4.2 系统仿真 21
4.3 系统软件编译及下载 24
4.4 软硬件联调 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 主要程序代码 30
1 绪论
1.1 本课题研究的目的与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
水资源是一种重要的资源，在人们的生产和生活中，发挥着重要的作用。在人类发展的初期以及工业进步的初期，人们都将水资源视为最为重要的资源，人类文明的起源往往都是背靠大江大河。如今随着社会的进步，物质需求的增加，水资源的消耗也越来越大，因此节约用水，保护水资源是当今社会一项必不可少的工作。
由于国内自来水产业经营者为垂直一体化的经营方式，即自来水厂垄断了水资源行业，因此水资源的定价缺乏其市场规律。其次，我国虽然幅员辽阔，但水资源分布极不均衡，因此水资源的供需关系在不同地区，也相差甚远。这对合理的调配水资源和出售水资源造成了更多困难。长此以往的经营方式，导致水资源的地位在人们心中逐渐下降，浪费水资源的行为在人们中间日益盛行。因此，国内目前需要进行合理的水资源科学利用方式，来满足社会对于水资源的需求，同时最大程度的做到节约。当前我国已经开展了科学利用水资源的相关工作，一系列节约用水的提议和具体措施已经出台。
水资源的保护工作可以从很多角度开展，其中之一就是从供给端来考虑，例如，自来水公司可以通过提高水表的精度以及查表效率来提高对用户的监管，从而加强用户节约的意识。传统的水表使用机械式测取流量，机械式水表精度较低，且容易磨损，磨损后精度更加低，同时成本较高，更换时费用高，浪费较大。同时传统的抄表方法时自来水公司员工上门抄表，这一系列工作的开展都非常的麻烦，耗费较大的财力物力。因此随着科技的发展，电子技术以及计算机技术，互联网技术的普及，电子水表，远程抄表的方法已经进入人们视野。另一方面，如今人们的生活以小区为单位，也为安装远程抄表系统提供了便利。因此，目前的智能水表越来越受换用，且功能越来越强大，具备了数据更新，远程数据监控，欠费自动断水，自动扣款等多种丰富功能。正向更为智能的方向迈进。正是在这种背景下，本课题提出了设计一种智能水表的软件系统。可以看出，研究本课题不仅有一定的科研价值，还有很强的应用价值。
1.2 国内外发展
集成抄表技术的发展始于上世纪50年代。由于电子技术，单片机技术以及网络技术的发展以及自动控制及相关理论的发展，使得集成抄表成为可能。经过几十年的发展，集中抄表的供能，精度以及能耗越来越能满足人们的需求，使得基于单片机技术的水表广泛用于生活之中。目前发达国家已经使智能水表广泛引应用。除了传统的供能，国外目前开始开发远程无线抄表，利用电力载波技术进行信号传输，节省网络资源以及网络布线成本。例如国外的Intellon、Thomson、Ateml、Enika、National等公司相继开发了电力载波技术关键原件，实现了使用电缆远程传输的关键技术，进一步降低了集中抄表技术的成本。同时国外也在研究集成抄表的低功耗问题，由于该设备需要长时间工作，因此能耗问题需要解决，否则将会造成大量的浪费。德州仪器的MSP430系列单片机由于其低功耗优势，使得其是智能水表的微处理器的最理想的选择，国外通过结合其他低功耗外围器件，大大降低了整个系统的功耗，使得实用性大大加强。再结合IC读卡器，LCD显示等功能，进一步突出了集中抄表集成度以及灵活性的优势。
我国相比国外，集中抄表技术起步较晚，由于我国电子技术以及半导体技术的落后，使得集中抄表技术中的很多关键性问题得不到解决,例如无法制造高精度的流量传感器，无法制造低功耗微处理器，同时由于网络建设迟缓，因此集中抄表技术直到1990年后才开始成为研究者关注的问题。经过一段时间的投入，目前这个技术领域以及产业领域，都有了很好的发展。许多公司开始自主设计集中抄表系统，从终端，服务器，到互联缴费等环节形成一体化的系统，实用性大大增强。在市场上得到充分的肯定,并开始在全社会的范围内开始大量推广与使用。据统计,截止至2009年,水表行业在我们国家的销售量已经达到了3862万只,其中智能水表的销售量己提升至505.2万只。
1.3 本文章节安排
第一章 阐述本课的研究目的与意义，并简单介绍抄表系统的国内外发展。
第二章 详细介绍本文主要使用到的器件，包括主控器件和流量传感器模块，显示器件和储存器件。
第三章 详细介绍本系统的完整软件方案，包括系统总体的软件设计和各个模块软件的设计方案。
第四章 系统软件仿真测试。将设计的软件使用proteus进行仿真验证，并下载程序到硬件联合调试，验证系统功能是否符合预期。
第五章 结语，讨论了本设计的实现成功和不足之处，同时提出本设计的修改方案以及今后的研究方向。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究的目的与意义 1
1.2 国内外发展 1
1.3 本文章节安排 2
2 系统硬件平台介绍 3
2.1 系统硬件总体框架 3
2.2 主控器件 4
2.3 显示器件 4
2.4 储存器件 5
3 系统软件设计 5
3.1 系统软件总体设计 6
3.2 流量数据处理程序 6
3.3 LCD显示程序 11
3.4 通讯程序设计 14
3.5 IC卡读取及计费程序 15
3.6 低功耗控制程序 17
4 系统软件仿真测试 19
4.1 错误调试 19
4.2 系统仿真 21
4.3 系统软件编译及下载 24
4.4 软硬件联调 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录 主要程序代码 30
1 绪论
1.1 本课题研究的目的与意义
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
水资源是一种重要的资源，在人们的生产和生活中，发挥着重要的作用。在人类发展的初期以及工业进步的初期，人们都将水资源视为最为重要的资源，人类文明的起源往往都是背靠大江大河。如今随着社会的进步，物质需求的增加，水资源的消耗也越来越大，因此节约用水，保护水资源是当今社会一项必不可少的工作。
由于国内自来水产业经营者为垂直一体化的经营方式，即自来水厂垄断了水资源行业，因此水资源的定价缺乏其市场规律。其次，我国虽然幅员辽阔，但水资源分布极不均衡，因此水资源的供需关系在不同地区，也相差甚远。这对合理的调配水资源和出售水资源造成了更多困难。长此以往的经营方式，导致水资源的地位在人们心中逐渐下降，浪费水资源的行为在人们中间日益盛行。因此，国内目前需要进行合理的水资源科学利用方式，来满足社会对于水资源的需求，同时最大程度的做到节约。当前我国已经开展了科学利用水资源的相关工作，一系列节约用水的提议和具体措施已经出台。
水资源的保护工作可以从很多角度开展，其中之一就是从供给端来考虑，例如，自来水公司可以通过提高水表的精度以及查表效率来提高对用户的监管，从而加强用户节约的意识。传统的水表使用机械式测取流量，机械式水表精度较低，且容易磨损，磨损后精度更加低，同时成本较高，更换时费用高，浪费较大。同时传统的抄表方法时自来水公司员工上门抄表，这一系列工作的开展都非常的麻烦，耗费较大的财力物力。因此随着科技的发展，电子技术以及计算机技术，互联网技术的普及，电子水表，远程抄表的方法已经进入人们视野。另一方面，如今人们的生活以小区为单位，也为安装远程抄表系统提供了便利。因此，目前的智能水表越来越受换用，且功能越来越强大，具备了数据更新，远程数据监控，欠费自动断水，自动扣款等多种丰富功能。正向更为智能的方向迈进。正是在这种背景下，本课题提出了设计一种智能水表的软件系统。可以看出，研究本课题不仅有一定的科研价值，还有很强的应用价值。
1.2 国内外发展
集成抄表技术的发展始于上世纪50年代。由于电子技术，单片机技术以及网络技术的发展以及自动控制及相关理论的发展，使得集成抄表成为可能。经过几十年的发展，集中抄表的供能，精度以及能耗越来越能满足人们的需求，使得基于单片机技术的水表广泛用于生活之中。目前发达国家已经使智能水表广泛引应用。除了传统的供能，国外目前开始开发远程无线抄表，利用电力载波技术进行信号传输，节省网络资源以及网络布线成本。例如国外的Intellon、Thomson、Ateml、Enika、National等公司相继开发了电力载波技术关键原件，实现了使用电缆远程传输的关键技术，进一步降低了集中抄表技术的成本。同时国外也在研究集成抄表的低功耗问题，由于该设备需要长时间工作，因此能耗问题需要解决，否则将会造成大量的浪费。德州仪器的MSP430系列单片机由于其低功耗优势，使得其是智能水表的微处理器的最理想的选择，国外通过结合其他低功耗外围器件，大大降低了整个系统的功耗，使得实用性大大加强。再结合IC读卡器，LCD显示等功能，进一步突出了集中抄表集成度以及灵活性的优势。
我国相比国外，集中抄表技术起步较晚，由于我国电子技术以及半导体技术的落后，使得集中抄表技术中的很多关键性问题得不到解决,例如无法制造高精度的流量传感器，无法制造低功耗微处理器，同时由于网络建设迟缓，因此集中抄表技术直到1990年后才开始成为研究者关注的问题。经过一段时间的投入，目前这个技术领域以及产业领域，都有了很好的发展。许多公司开始自主设计集中抄表系统，从终端，服务器，到互联缴费等环节形成一体化的系统，实用性大大增强。在市场上得到充分的肯定,并开始在全社会的范围内开始大量推广与使用。据统计,截止至2009年,水表行业在我们国家的销售量已经达到了3862万只,其中智能水表的销售量己提升至505.2万只。
1.3 本文章节安排
第一章 阐述本课的研究目的与意义，并简单介绍抄表系统的国内外发展。
第二章 详细介绍本文主要使用到的器件，包括主控器件和流量传感器模块，显示器件和储存器件。
第三章 详细介绍本系统的完整软件方案，包括系统总体的软件设计和各个模块软件的设计方案。
第四章 系统软件仿真测试。将设计的软件使用proteus进行仿真验证，并下载程序到硬件联合调试，验证系统功能是否符合预期。
第五章 结语，讨论了本设计的实现成功和不足之处，同时提出本设计的修改方案以及今后的研究方向。
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