【毕业设计】基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计

1基于单片机的卡智能水表控制系统设计本研究课题的背景及意义。水各用户去银行(或其他指定地点)交费。这种传统收取水费的做法需要的工作人员多，2基于单片机的卡智能水表控制系统设计水供水管理体制的落后现状势在必行。随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高，智能化电子产品已逐步深入家庭，我们提出了IC卡智能水表的方案。进行结算的特点。本研究课题的发展趋势3基于单片机的卡智能水表控制系统设计其进行联结。现在采用的单体式智能仪表将来就可以作为网络管理系统的智能仪表终确实还存在着许多影响其大规模推广使用的问题。这些问题集中起来主要是1.价格太代化的一个有竞争力的产品出口到其它国家[2][3]。4基于单片机的卡智能水表控制系统设计工作5基于单片机的卡智能水表控制系统设计2.1设计思想1.统计功能：当用户插入有效卡时，将购买水量与剩余水量自动相加，并且存入6基于单片机的卡智能水表控制系统设计于复杂，太难，且不容易实现。7基于单片机的卡智能水表控制系统设计待考证，到期后由谁负责更换是个问题。的[2]。8各种器件的选择(如微处理器、传感器等)做了详细的分析。3.1主系统的构成理模块驱动电路微处理器片外EEPROMIC卡智能水表工作原理：首先由用户购买IC卡(即用户卡)，并携IC卡至收费工作 9基于单片机的卡智能水表控制系统设计用水过程中，卡表内剩余水量相应减少。当剩余水量低于一定量，如5m3，3.2微处理器系统所需的中断源和定时器。(4)单片机片内是否有系统所需的外接口。(5)单片机的极限性能是否能够满足要求。价格及供应等因素。显然AT89C2051单片满足I/O端口数、所需要的容量等要求。2基于单片机的卡智能水表控制系统设计3M操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，定时/计数器，串行通信口及中断1U1120VPP/RstVCC19系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡3P3.0/RxDP1.71817器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件5XTAL1P1.516XTAL2P1.41513GNDP3.7封装(DIP)方式和方行封装方式。C1、C2虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器的振荡的稳定性和起振的快基于单片机的卡智能水表控制系统设计个振荡脉冲周期(即两个机器周期)以上。如使用频率为6MHZ的晶振，则复位信号持VCCVCCC2CXTAL1R15RESETY1Y1CGNDXTAL23.3传感器的选择器TitleFile:23由霍尔片和处理电路构成了集成化霍尔开关传感器，231基于单片机的卡智能水表控制系统设计1这一原理。二然而，由于在此结构中必须用到发光二极管(对于不需要发光二极管的光电检测传(a)(b)(c)(d)1－Wiegand线；2－检测线圈；3－磁铁基于单片机的卡智能水表控制系统设计由外壳和内芯组成，如图3.5所示。在强磁场的作外壳用下，内芯与外壳有相同的磁极性。将Wiegand线图3.5Wiegand丝结构放在与线芯极性相反的外部弱磁场附近，能使线芯而外壳的极性不变。随着外磁场强度的增加，外壳的极性也随之发生变化，这样置于基于单片机的卡智能水表控制系统设计(1)传感器工作时无须使用外加电源，适用于微功耗仪表，如电子水表、电子气表(2)使用双磁极交替触发工作方式，触发磁场极性变化一周，传感器输出一对正负双向脉冲电信号，信号周期为磁场交变周期。基于单片机的卡智能水表控制系统设计3.4信号处理模块的设计WGWGVV为了保 经过处理后的电平信号，送单片机的外部中断INT0(P3.2)进行计数处理。当计满N 的水)。23表叶轮转动一周，触发磁场极性变化一周，韦根传感器输出一对正负双向脉冲电信号。断INT0(P3.2)为跳变触发方式，即电平发生由高到低的跳变时触发。因此，水表叶VCCNPNNPNR13闭控制阀基于单片机的闭控制阀对阀门开/关只需瞬时供电，从而减少耗电量。在这里我们选择：执行机构采用继电器V表内水量用完水表盒打开系统基于单片机的卡智能水表控制系统设计VCCDIODEK1JKR9KR9NPNR11SW-GD300压敏电阻FA2.在电磁阀供电端跨接压敏电阻抗干扰。其中较为常用的是氧化锌(ZnO)压敏电阻，其电气性能如图3.11所示。234基于单片机的卡智能水表控制系统设计电阻，相当于开路状态。当有电压(当电压达到临界值以上)时，压敏电阻即迅速变为低阻抗(响应时间为毫微秒数量级)，电流急剧上升，电阻急剧下降，过电压以过电电3.6片外数据存储器的设计开开始7/10器件地址ACK……停止TAACKACKC基于单片机的卡智能水表控制系统设计VCCBESDAP1.3)ESCLP6WP5GNDVCCA2A1A0SDASCL23487TitleAA4Date:29-May-2006SheetofFile:F:\成品\MyDesign1.DdbDrawnBy:AT89C205l单片机的在本设计中的具体接法。基于单片机的卡智能水表控制系统设计1命和数据安全保存100年的有效期，二线串行接口，和各类微处理器接口十分简单等特C3VCCRR0R21K2234765SDANCSCLGNDT765SDANCSCLGNDTPIC-CARDC60.1uF基于单片机的卡智能水表控制系统设计3.8人机交互接口的设计23VCCSPK(P1.4)R17NPNTitleA4File:23基于单片机的4卡智能水表控制系统设计5，片机的I/O口资源，我们采用将通过串行动态扫描，即位码和段码交替发送的方式设计果良好。MWMWMWMWMW23456WM1MWMWMWMWMW23456WM1WM2WM3WM4WM5WM6MWAB89CLK23456DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7ABR74HC164YPgcdfb6MD5MDDATEP)89CLKR4MD1MD2MD3MD7MD74HC164TitleBFile:每一个输出管脚具有+/-20mA的驱动能力。对于小型LED数码管，还要串联200~360Ω的限流电阻。本设计提出的动态显示电路采用2片74HC164，可以驱动1~8只共阴极数TitleBFile:D55UATC发送中断标志位TI基于单片机的卡智能水表控制系统设计以上过程循环N次，即可完成1~6位字符的显示工作。在主程序中循环调用显示程序，描LED数码管，使之达到近似静态的显示效果[5][12][13]。系统的正常工作及其安全性，我们设计了一套可行的电池能量检测方案和备用电源方案。下面进行了详细的介绍。测统掉电到一个门限电压(该门限电压应高于CPU的最低运行电压)时，通过相应的电还可以采用3.6V的锂电池作为后基于单片机的卡智能水表控制系统设计为了解决这一制约智能水表发展的瓶颈问题，已有不少厂家尝试了一种全新的方(Super-Capacitor)代替锂电池应用于智能水表。超级电容是近间的电子(而不依靠化学反应)释放电流，从而为设备提供电源，见图3.17基于单片机的卡智能水表控制系统设计以美国库柏(Cooper)超级电容为例，与锂离子电池进行比较，有如下一些明显特.超低串联等效电阻(ESR)，功率密度(PowerDensity)是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，(一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上)为水表控制电机阀22.温度范围宽-40~+70℃，普通电池是-20~60℃。DVCCDDIODELOADBATTERY电基于单片机的卡智能水表控制系统设计其10检测模块的设计检测模块主要对以下四种情况进行检测(1)水表被拆卸；(2)电池欠压或取出电 P产生中断。当产生中断后，中断程序马上依次检测P3.6口(F_KEY)、P3.2口(V_MONI)、相应处理。该电路由一个电压检测器HT7039、两个与非门、一个或非门、一个常闭开输出为高电平，那么U9输出为低电平(即P3.5为低电平)，产生中断。其他情况同理可4456VVCC1U7U8NANDNOR3NANDVDND2C基于单片机的卡智能水表控制系统设计B4.1主程序的设计4.2外部中断0子程序外部中断0子程序也即水表脉冲计量程序，它只要是对用户水量进行处理。当用户根据机械水表的测量原理，水的流量与水表齿轮的转速可以近似成一定的线性关Q=KN(4.1)基于单片机的卡智能水表控制系统设计上电复位上电复位初始化读取EEPROMOOOEEEE置电压低标志置拆卸标志调用显示程序调用卡处理程序OEE扣水处理O剩余水量为0OE报警提示进入睡眠E关闭阀门OO基于单片机的卡智能水表控制系统设计INTINT0保护内容进栈M=M＋1M＝N？用水总量＋1剩余水量为0？剩余水量小于5吨？报警提示保护内容出栈关闭阀门图4.2外部中断INT0子程序4.3外部中断1子程序基于单片机的卡智能水表控制系统设计INTINT1保护内容进栈卡处理程序报警，置开盖记录保护必要的数据存入EEPROM调用显示保护内容出栈，开中断图4.3外部中断INT1子程序基于单片机的卡智能水表控制系统设计制命令和数据传输均由这两条双向总线执行，采用SDA和SCL，两条总线就可实现对条件条件条件图4.4数据传输及时钟时序图中，图4.7读/写的启动与停时序数据输入/输出应该应答逻辑单元产生数据输入/输出操作应答信号。操作时所有的停止基于单片机的卡智能水表控制系统设计停止(从发送器)(从接收器)个数据字节后，都要通过SDA回送一个“确认”信号(ACK)。写操作时序如图4-9开器件始地址写停止开始写开始基于单片机的卡智能水表控制系统设计。控制字节的的配置如表与图所示。控制字节是跟随在主器件发出的开始操作操作控制码块选择读写(W)读快地址写块地址StartStart从地址R/WACK1010A2A1A0基于单片机的卡智能水表控制系统设计。ICIC卡处理程序入口管理卡？用户卡IC卡密码正确?读取购买水量与剩余水量相加购买水量清0置读卡标志剩余水量＞0吨?关阀标志为1？清除拆卸标志C基于单片机的卡智能水表控制系统设计4.5片外数据存储器读写软件设计U值得注意的是，IC卡和片外数据存储器都是使用的美国ATMEL公司的低功耗基于单片机的卡智能水表控制系统设计5.2低功耗解决方案基于单片机的卡智能水表控制系统设计。其重点是：功耗器件。按随着半导体技术的不断发展，集成电路的电源电压呈现出下降趋势。现在许多的量基于单片机的卡智能水表控制系统设计1.售水用IC卡(用户卡)的安全性若用户私自拆卸水表，S1闭合，INT1状态由高到低触发中断，中断服务程