家用水表数字化改造软件设计(附件)
本设计研究的是如何实现家用水表数字化改造，是以传统机械水表的内部构造和工作原理为出发点，寻找改进方法，实现数字化水表从而取代以前的指针式水表。 具体方案是从单片机着手，选择AT89S52芯片，比AT89C51多一个定时器，实现的功能更强大。通过避障式光电传感器E18-D30NK将水表转动的物理信号转换为电脉冲信号，再通过检测电路的波形整形后再送入单片机T0口进行计数、存储，然后通过1602液晶显示屏显示当前用水量。系统采用的是DS1302时钟芯片，通过键盘可以控制系统的工作状态。结合硬件设计，本文重点对计数、存储的软件部分进行了设计。经调试，系统能够实现数字化水表的基本功能。关键词 水表，单片机AT89S52，数字化，液晶显示目 录
1 绪论 1
2 总体设计 2
2.1 设计要求 2
2.2 软件设计的特点和要点 2
2.3 系统总体框图 3
3 软件设计 4
3.1 系统软件概述 4
3.2 主程序模块 5
3.3 DS1302模块 9
3.4 显示模块 12
3.5 键盘处理模块 17
3.6 流量采集模块 19
3.7 存储模块 20
4 软件系统调试 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 27
1 绪论
1.1 设计背景
水是与人类关系密切的自然资源之一,合理的用水、节约型用水有利于保护日益减少的水资源。供水单位和用户使用普通机械水表即可计量日常用水量和进行相应收费。
普通机械水表在我们日常生活中很常见，是用户长期以来使用的水计量工具。水平螺翼式水表和旋翼式水表由于价格实惠、结构简单、灵敏度高、调试修理方便、对水质要求低等特点成为主要的计量水表。普通家用机械水表工作的原理是自来水以一定的流速流过水表,水的流动使翼轮旋转,翼轮的转速与被测液体的流速、流量成一定比例,通过转轴上的齿轮、蜗杆把翼轮的转速传送出去,经过减速机构再传送到积算机构里,最后在表盘上由
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/> 普通机械水表在我们日常生活中很常见，是用户长期以来使用的水计量工具。水平螺翼式水表和旋翼式水表由于价格实惠、结构简单、灵敏度高、调试修理方便、对水质要求低等特点成为主要的计量水表。普通家用机械水表工作的原理是自来水以一定的流速流过水表,水的流动使翼轮旋转,翼轮的转速与被测液体的流速、流量成一定比例,通过转轴上的齿轮、蜗杆把翼轮的转速传送出去,经过减速机构再传送到积算机构里,最后在表盘上由指针显示被测液体的总量[1]。传统的机械水表只能先计量用水量，然后由人工收费。随着社会的不断发展，高层建筑和居民小区不断增加，传统水表的抄表方式的不足地方便完全显现出来。第一,抄表的人经常性的到用户家中抄水表,带来的是很繁重的工作量而且抄表的效率还不高，常常发生漏抄写、误抄写的事情；第二,每个用户的生活受到了抄表人员无意的打扰,甚至还会带来不法分子趁虚而入造成损失的影响。随着微处理器的广泛应用,促进了仪器仪表技术的快速发展和更新换代,使仪表的结构和功能发生了变革。虽然人类使用自来水已有一段历史，但是自来水计量技术一直没有重大的突破和发展，近百年来一直使用的是生活中常见的普通机械指针式水表，这一切使抄表工作一直以来都是比较复杂困难的职业。随着社会日益更新，科学技术不断的发展，自来水计量仪器需要一次突破，改变以往重复不变的抄表方式，所以水表的数字化势在必行，有着不可估量的发展潜力[2]。
1.2 设计目的
1）解决传统家用水表读数不方便，抄表人员工作量大等缺点。
2）加强对所学书本知识的理解与掌握，特别是单片机的开发与应用能力的提升；
3）进一步掌握 Keil、Protel99、Visio等各种软件的使用；
4）提高独立完成课题设计任务的能力以及论文编写能力。
本文描述的是如何进行家用水表数字化改造，目的在于改变传统家用水表的指针式指示且读数很不方便，必须由抄表人员到各家各户抄表，使抄表工作变得麻烦琐 碎。家用水表数字化改造不仅让水表计量满足相关水价政策的要求，而且实现了供水企业传统管理模式向现代化管理模式的跨越。数字化改造后的家用水表具有了这几个优点：提高工作效率；提高管理水平；实现多种功能；为用户提供方便。
2 总体设计
2.1 设计要求
本设计主要采用模块化设计，模块化设计是绿色设计方法之一。本设计将数字化水表分为光电转换模块、整形模块、单片机模块、时钟模块、键盘模块显示模块、PC通讯模块。不管硬件设计还是软件设计均采用模块化设计，依次解决各个模块问题，完成各模块的设计，最后宏观上将各个模块组合成一个整体，找到不足或者有问题的地方并解决使整体更加完美。在传统机械水表工作原理的基础上使用一些硬件元件进行组合设计，并完成软件部分的编写、仿真并烧写到硬件器件里，能够实现水表的工作能力，真正的实现水表的数字化。家用水表数字化改造实现的主要功能是：
1）完成传统家用水表的流量的采集。
2）系统能存储12个月的用水量。
3）液晶显示用水量。键盘无输入时，液晶显示当前时间。
4）装置能和PC之间实现实时通讯。
2.2 软件设计的特点和要点
2.2.1 软件设计特点
软件是根据硬件组合来编写的，能够实现各个功能模块的运行。编写好的软件应该具有以下几个特点：
软件结构应该简洁明了，程序流程规范；
各个功能程序应该模块化，子程序化；
3.为了方便对各个功能程序的运行状态，运行结果及运行要求的查询，应该对所编写的程序内容设置标志，通过状态标志条件来控制程序的转移、运行和控制。
4.实现全面软件抗干扰设计，是应用系统提高可靠性的有力措施，同时提高对恶劣环境的应变能力，满足各种环境下的苛刻要求，扩大应用范围。
2.2.2 软件设计要点
1．流程图的设计
流程图就是程序的运行过程。流程图的设计能使程序的编写有条理性，并且更加简便。要绘制流程图就要准确把握该程序的运行过程，同时也要紧密联系硬件。
主程序设计
主程序功能主要是实现初始化和子程序调用，是软件设计的重要部分。设计的好坏能直接决定软件能否按要求进行。
子程序的设计
子程序的设计是最主要的环节，其中包括：计数程序，定时程序数据处理按键处理程序，显示子程序。
中断处理程序的设计
中断处理程序的设计包括中断响应、中断处理和中断返回。其中，中断处理一般又包括保护现场和处理中断源的请求两部分。注意在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后再执行中断处理程序，在返回主程序之前，再恢复现场。
2.3 系统总体框图
2.3.1 课题分析与初步设计思路
课题分析：传统的机械水表工作原理是自来水流过水表时带动齿轮旋转，带动水
1 绪论 1
2 总体设计 2
2.1 设计要求 2
2.2 软件设计的特点和要点 2
2.3 系统总体框图 3
3 软件设计 4
3.1 系统软件概述 4
3.2 主程序模块 5
3.3 DS1302模块 9
3.4 显示模块 12
3.5 键盘处理模块 17
3.6 流量采集模块 19
3.7 存储模块 20
4 软件系统调试 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A 27
1 绪论
1.1 设计背景
水是与人类关系密切的自然资源之一,合理的用水、节约型用水有利于保护日益减少的水资源。供水单位和用户使用普通机械水表即可计量日常用水量和进行相应收费。
普通机械水表在我们日常生活中很常见，是用户长期以来使用的水计量工具。水平螺翼式水表和旋翼式水表由于价格实惠、结构简单、灵敏度高、调试修理方便、对水质要求低等特点成为主要的计量水表。普通家用机械水表工作的原理是自来水以一定的流速流过水表,水的流动使翼轮旋转,翼轮的转速与被测液体的流速、流量成一定比例,通过转轴上的齿轮、蜗杆把翼轮的转速传送出去,经过减速机构再传送到积算机构里,最后在表盘上由
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 普通机械水表在我们日常生活中很常见，是用户长期以来使用的水计量工具。水平螺翼式水表和旋翼式水表由于价格实惠、结构简单、灵敏度高、调试修理方便、对水质要求低等特点成为主要的计量水表。普通家用机械水表工作的原理是自来水以一定的流速流过水表,水的流动使翼轮旋转,翼轮的转速与被测液体的流速、流量成一定比例,通过转轴上的齿轮、蜗杆把翼轮的转速传送出去,经过减速机构再传送到积算机构里,最后在表盘上由指针显示被测液体的总量[1]。传统的机械水表只能先计量用水量，然后由人工收费。随着社会的不断发展，高层建筑和居民小区不断增加，传统水表的抄表方式的不足地方便完全显现出来。第一,抄表的人经常性的到用户家中抄水表,带来的是很繁重的工作量而且抄表的效率还不高，常常发生漏抄写、误抄写的事情；第二,每个用户的生活受到了抄表人员无意的打扰,甚至还会带来不法分子趁虚而入造成损失的影响。随着微处理器的广泛应用,促进了仪器仪表技术的快速发展和更新换代,使仪表的结构和功能发生了变革。虽然人类使用自来水已有一段历史，但是自来水计量技术一直没有重大的突破和发展，近百年来一直使用的是生活中常见的普通机械指针式水表，这一切使抄表工作一直以来都是比较复杂困难的职业。随着社会日益更新，科学技术不断的发展，自来水计量仪器需要一次突破，改变以往重复不变的抄表方式，所以水表的数字化势在必行，有着不可估量的发展潜力[2]。
1.2 设计目的
1）解决传统家用水表读数不方便，抄表人员工作量大等缺点。
2）加强对所学书本知识的理解与掌握，特别是单片机的开发与应用能力的提升；
3）进一步掌握 Keil、Protel99、Visio等各种软件的使用；
4）提高独立完成课题设计任务的能力以及论文编写能力。
本文描述的是如何进行家用水表数字化改造，目的在于改变传统家用水表的指针式指示且读数很不方便，必须由抄表人员到各家各户抄表，使抄表工作变得麻烦琐 碎。家用水表数字化改造不仅让水表计量满足相关水价政策的要求，而且实现了供水企业传统管理模式向现代化管理模式的跨越。数字化改造后的家用水表具有了这几个优点：提高工作效率；提高管理水平；实现多种功能；为用户提供方便。
2 总体设计
2.1 设计要求
本设计主要采用模块化设计，模块化设计是绿色设计方法之一。本设计将数字化水表分为光电转换模块、整形模块、单片机模块、时钟模块、键盘模块显示模块、PC通讯模块。不管硬件设计还是软件设计均采用模块化设计，依次解决各个模块问题，完成各模块的设计，最后宏观上将各个模块组合成一个整体，找到不足或者有问题的地方并解决使整体更加完美。在传统机械水表工作原理的基础上使用一些硬件元件进行组合设计，并完成软件部分的编写、仿真并烧写到硬件器件里，能够实现水表的工作能力，真正的实现水表的数字化。家用水表数字化改造实现的主要功能是：
1）完成传统家用水表的流量的采集。
2）系统能存储12个月的用水量。
3）液晶显示用水量。键盘无输入时，液晶显示当前时间。
4）装置能和PC之间实现实时通讯。
2.2 软件设计的特点和要点
2.2.1 软件设计特点
软件是根据硬件组合来编写的，能够实现各个功能模块的运行。编写好的软件应该具有以下几个特点：
软件结构应该简洁明了，程序流程规范；
各个功能程序应该模块化，子程序化；
3.为了方便对各个功能程序的运行状态，运行结果及运行要求的查询，应该对所编写的程序内容设置标志，通过状态标志条件来控制程序的转移、运行和控制。
4.实现全面软件抗干扰设计，是应用系统提高可靠性的有力措施，同时提高对恶劣环境的应变能力，满足各种环境下的苛刻要求，扩大应用范围。
2.2.2 软件设计要点
1．流程图的设计
流程图就是程序的运行过程。流程图的设计能使程序的编写有条理性，并且更加简便。要绘制流程图就要准确把握该程序的运行过程，同时也要紧密联系硬件。
主程序设计
主程序功能主要是实现初始化和子程序调用，是软件设计的重要部分。设计的好坏能直接决定软件能否按要求进行。
子程序的设计
子程序的设计是最主要的环节，其中包括：计数程序，定时程序数据处理按键处理程序，显示子程序。
中断处理程序的设计
中断处理程序的设计包括中断响应、中断处理和中断返回。其中，中断处理一般又包括保护现场和处理中断源的请求两部分。注意在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后再执行中断处理程序，在返回主程序之前，再恢复现场。
2.3 系统总体框图
2.3.1 课题分析与初步设计思路
课题分析：传统的机械水表工作原理是自来水流过水表时带动齿轮旋转，带动水
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