AT89C51的智能卡燃气表的设计
AT89C51的智能卡燃气表的设计[20200128193230]
【摘 要】
本文设计的智能卡燃气表在对燃气流量控制的同时，又可以以数字量的形式加以显示，本设计采用ATMEL公司的89C51为CPU，当卡插入后，燃气开通，传感器会将从卡中检测到的流量以电流的形式传送到变换器中，得到相应的电压信号，再经过A/D转换器后，以数字量的形式存在于CPU单元中，该数字量可能和标准数字量存在一定的偏差，可以通过PID调节后，将准确的信息传送到CPU中，由CPU发出指令信号带动调节阀控制燃气流量的大小，如此反复多次控制后，最终可实现设计的相关参数。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机,智能卡,流量
引 言 1
一.智能卡燃气表的总体设计 2
（一）系统总体流程简介 2
（二）PID控制形式 2
（三）智能卡燃气表的原理及功能 3
二. 智能卡燃气表的硬件部分 3
（一）单片机 3
1. 单片机及其应用 3
2. MCS-51单片机介绍及引脚注解 4
（二）SWINGWIRLII电容式涡街传感器 6
（三）I/V转换器的选用 6
（四）A/D转换器的选用与设计 7
1.ADC0809简介及与C51单片机的连接 7
2. 转换数据的传送 10
（五）D/A转换器的选用 11
（六）外储存器的选用 12
（七）LED显示块的设计 12
（八）报警装置的设计 14
三. 智能卡燃气表的软件设计 16
（一）主程序流程图 16
（二）显示部分程序流程图 17
（三）智能卡读写程序流程图 17
结 论 19
致 谢 20
主要参考文献： 21
附录1：智能卡燃气表原理图及元器件列表 22
附录2：智能卡燃气表PCB印制电路板及丝印层 25
附录:3：程序 27
引 言
智能卡燃气表是近几年以来出现的新式燃气表，它由单片机、检验电路、传感器、防窃气电路、流量监测等有些组成。具有精确记数功用功用卡传输前语功用、阀门自动处置功用、非法操作处置功用、欠压处置功用、掉电处置功用、数据下载功用、数据的闪现与动静提示功用等。经过宽广卡生产厂家多年的技术改进和改造，卡技术日益老到，运用也越来越广泛。
智能卡燃气表根本处理了一直以来给居民带来困扰的气费收费难的难题，一同，跟着时代的行进、居民民主知道的增强、生活水平的前进，也需要改动以前落后的上门抄表收费疑问，卡技术的推行运用，从根本上处理了上述疑问，统筹了公司和用户的利益。对燃气公司来说：1：处理了入户抄表难的疑问；2:处理催费收费难的疑问；3:处理公司和用户的胶葛疑问。对用户来说：1：消除了抄表人员的打扰和按时预订疑问；2：用气自由；3：消除当地燃气收费办法的捆绑束缚，不仅方便了用户，而且也减轻了公司背负和许多难题，简化掉了繁琐的操作，促进了社会发展，改善了人民群众的生活质量，降低了公司的经济本钱，智能卡燃气表必然是往后的发展重点方向。
一.智能卡燃气表的总体设计
（一）系统总体流程简介
本设计中的智能IC卡燃气表系统主要有测流量部分、A/D转换D/A转换部分、I/V变换部分、执行机构（调节阀）部分、单片机和显示、报警部分组成。本文介绍采用MCS-51单片机中的89C51作为CPU来完成智能IC卡燃气表流量的显示和调节功能。89C51无须
扩展，使整个系统简单便捷。
图1.1 系统总体控制原理图
（二）PID控制形式
本文研究的是对智能IC卡燃气表流量的控制，这个控制是这样一个反馈调节过程：比较实际流量和需要控制的流量得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，再去调节调节阀，从而实现对流量的控制。
该系统采用过程控制中应用最广泛的PID控制形式。
（三）智能卡燃气表的原理及功能
当用户将购买到得含有一定购气量的智能IC卡插入表内时,电磁阀在单片机控制下打开气路阀门。用户每使用一个微小的计量单位的气体时,计量电路便发出1个计量脉冲,该脉冲如经电控系统判定为有效,即进入软件进行累计,当达到一定数目(如1/100L)时可以从存于SAM模块中的已购气量中减去1个计量单位。当剩余气量为某一设定值时,燃气表进入报警状态,并关闭电磁阀,切断气路以便提醒用户购气。用户此时按一次按键后,仍然可以打开阀门继续用气;当剩余气量为零时,控制阀再次关闭,用户只有将存储一定购气量的卡插入后才能打开阀门。用户所剩气量由LED显示。
本设计具有燃气流量的累积，燃气可用数的递减；IED显示燃气累积数，燃气可用数以及卡中的购气数；“欠量”，“过流”，“异常”等情况下有报警竟声音等功能。
二. 智能卡燃气表的硬件部分
（一）单片机
1. 单片机及其应用
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。
2.MCS-51单片机介绍及引脚注解
MCS-51单片机以其典型的结构，完善的总线，丰富的指令系统及众多的位操作功能，为以后其他单片机的发展奠定了基础。
由于其优越的性能和完善的结构，以至后来许多厂商都沿用或参考了其体系结构，而且有许多大的电气商丰富并且发展了MCS-51单片机，像PHILIPS，Dallas，ATMEL等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品。
本设计采用AT89C51单片机。其是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。如图2.1所示：
图2.1 89C51单片机
1.MCS-51电源引脚
Vcc：接+5V电源正端。
Vss：接地端。
2.MCS-51时钟引脚
XTAL1：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。
XTAL2：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
3.MCS-51控制引脚
EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。当EA接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过OFFFH时，将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行ROM指令。对于8031，由于其无片内ROM，故其EA必须接低电平。该引脚的第二功能Vpp是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。
ALE/PROG(30脚)：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。
RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。
PSEN*(29脚)：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。
4MCS-1 I/O引脚
P0口（P0.0~P0.7）：P0.1是最高位，P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有两种功能如下。
*通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
*地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线。
P1（P1.0~P1.7）：P1.7是最高位，P1.0是最低位，仅用作I/O口。
P2口（P2.0~P2.7）：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有两种功能如下。
*通用I/O接口：无片外存储器时，P2口可作通用I/O接口使用。
【摘 要】
本文设计的智能卡燃气表在对燃气流量控制的同时，又可以以数字量的形式加以显示，本设计采用ATMEL公司的89C51为CPU，当卡插入后，燃气开通，传感器会将从卡中检测到的流量以电流的形式传送到变换器中，得到相应的电压信号，再经过A/D转换器后，以数字量的形式存在于CPU单元中，该数字量可能和标准数字量存在一定的偏差，可以通过PID调节后，将准确的信息传送到CPU中，由CPU发出指令信号带动调节阀控制燃气流量的大小，如此反复多次控制后，最终可实现设计的相关参数。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机,智能卡,流量
引 言 1
一.智能卡燃气表的总体设计 2
（一）系统总体流程简介 2
（二）PID控制形式 2
（三）智能卡燃气表的原理及功能 3
二. 智能卡燃气表的硬件部分 3
（一）单片机 3
1. 单片机及其应用 3
2. MCS-51单片机介绍及引脚注解 4
（二）SWINGWIRLII电容式涡街传感器 6
（三）I/V转换器的选用 6
（四）A/D转换器的选用与设计 7
1.ADC0809简介及与C51单片机的连接 7
2. 转换数据的传送 10
（五）D/A转换器的选用 11
（六）外储存器的选用 12
（七）LED显示块的设计 12
（八）报警装置的设计 14
三. 智能卡燃气表的软件设计 16
（一）主程序流程图 16
（二）显示部分程序流程图 17
（三）智能卡读写程序流程图 17
结 论 19
致 谢 20
主要参考文献： 21
附录1：智能卡燃气表原理图及元器件列表 22
附录2：智能卡燃气表PCB印制电路板及丝印层 25
附录:3：程序 27
引 言
智能卡燃气表是近几年以来出现的新式燃气表，它由单片机、检验电路、传感器、防窃气电路、流量监测等有些组成。具有精确记数功用功用卡传输前语功用、阀门自动处置功用、非法操作处置功用、欠压处置功用、掉电处置功用、数据下载功用、数据的闪现与动静提示功用等。经过宽广卡生产厂家多年的技术改进和改造，卡技术日益老到，运用也越来越广泛。
智能卡燃气表根本处理了一直以来给居民带来困扰的气费收费难的难题，一同，跟着时代的行进、居民民主知道的增强、生活水平的前进，也需要改动以前落后的上门抄表收费疑问，卡技术的推行运用，从根本上处理了上述疑问，统筹了公司和用户的利益。对燃气公司来说：1：处理了入户抄表难的疑问；2:处理催费收费难的疑问；3:处理公司和用户的胶葛疑问。对用户来说：1：消除了抄表人员的打扰和按时预订疑问；2：用气自由；3：消除当地燃气收费办法的捆绑束缚，不仅方便了用户，而且也减轻了公司背负和许多难题，简化掉了繁琐的操作，促进了社会发展，改善了人民群众的生活质量，降低了公司的经济本钱，智能卡燃气表必然是往后的发展重点方向。
一.智能卡燃气表的总体设计
（一）系统总体流程简介
本设计中的智能IC卡燃气表系统主要有测流量部分、A/D转换D/A转换部分、I/V变换部分、执行机构（调节阀）部分、单片机和显示、报警部分组成。本文介绍采用MCS-51单片机中的89C51作为CPU来完成智能IC卡燃气表流量的显示和调节功能。89C51无须
扩展，使整个系统简单便捷。
图1.1 系统总体控制原理图
（二）PID控制形式
本文研究的是对智能IC卡燃气表流量的控制，这个控制是这样一个反馈调节过程：比较实际流量和需要控制的流量得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信号，再去调节调节阀，从而实现对流量的控制。
该系统采用过程控制中应用最广泛的PID控制形式。
（三）智能卡燃气表的原理及功能
当用户将购买到得含有一定购气量的智能IC卡插入表内时,电磁阀在单片机控制下打开气路阀门。用户每使用一个微小的计量单位的气体时,计量电路便发出1个计量脉冲,该脉冲如经电控系统判定为有效,即进入软件进行累计,当达到一定数目(如1/100L)时可以从存于SAM模块中的已购气量中减去1个计量单位。当剩余气量为某一设定值时,燃气表进入报警状态,并关闭电磁阀,切断气路以便提醒用户购气。用户此时按一次按键后,仍然可以打开阀门继续用气;当剩余气量为零时,控制阀再次关闭,用户只有将存储一定购气量的卡插入后才能打开阀门。用户所剩气量由LED显示。
本设计具有燃气流量的累积，燃气可用数的递减；IED显示燃气累积数，燃气可用数以及卡中的购气数；“欠量”，“过流”，“异常”等情况下有报警竟声音等功能。
二. 智能卡燃气表的硬件部分
（一）单片机
1. 单片机及其应用
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。
2.MCS-51单片机介绍及引脚注解
MCS-51单片机以其典型的结构，完善的总线，丰富的指令系统及众多的位操作功能，为以后其他单片机的发展奠定了基础。
由于其优越的性能和完善的结构，以至后来许多厂商都沿用或参考了其体系结构，而且有许多大的电气商丰富并且发展了MCS-51单片机，像PHILIPS，Dallas，ATMEL等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品。
本设计采用AT89C51单片机。其是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。如图2.1所示：
图2.1 89C51单片机
1.MCS-51电源引脚
Vcc：接+5V电源正端。
Vss：接地端。
2.MCS-51时钟引脚
XTAL1：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。
XTAL2：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
3.MCS-51控制引脚
EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。当EA接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过OFFFH时，将自动转去执行片外ROM指令；当EA接低电平时，CPU只执行ROM指令。对于8031，由于其无片内ROM，故其EA必须接低电平。该引脚的第二功能Vpp是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。
ALE/PROG(30脚)：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。
RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。
PSEN*(29脚)：读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。
4MCS-1 I/O引脚
P0口（P0.0~P0.7）：P0.1是最高位，P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有两种功能如下。
*通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
*地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线。
P1（P1.0~P1.7）：P1.7是最高位，P1.0是最低位，仅用作I/O口。
P2口（P2.0~P2.7）：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有两种功能如下。
*通用I/O接口：无片外存储器时，P2口可作通用I/O接口使用。
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