毕业设计（论文）开题报告-基于单片机的智能水表的设计.doc

安徽工程大学机电学院本科毕业设计(论文)开题报告题目： 基于单片机的智能水表的设计 课 题 类 型： 设计√ 实验研究□ 论文□ 学 生 姓 名： 学 号： 3072102137 专 业 班 级： 电子信息工程2071 教 学 单 位： 电气学院 指 导 教 师： 开 题 时 间： 2011年2月28日 2011 年 3 月 10 日一、 毕业设计〔论文〕内容及研究意义设计内容：此次设计是一种基于单片机的智能水表，它以价格较低的AT89C51为核心，以智能卡式水表系统为研究对象，它结合了控制技术、计算机技术、流体计量学等多方面技术，是一种跨专业的电子信息化系统主要解决计量控制精度、功耗、数据保密性、动作可靠性和稳定性、系统易用性和平安性等方面问题研究意义：由于中国社会的经济快速开展，落后的科技已经不能适应时代的开展，只有不断进步的科技才能推动社会和时代的跨越开展，所以基于单片机智能水表的研究也推上了一个重要的高度更为重要的是水的节约利用，水是生命之源，没有水，人类的生命无法延续，所以节约水对我们来说也至关重要。

也是国家可持续开展的重要课题，还有物质根底所以当前很多城市在生态治理，在水污染治理的工作越来越受人们的重视，确保水的污染物质不超标，保证人们能够喝上干净的用水所以水的利用真的很有必要，智能水表的研究为水资源的再节约做了很重要的奉献另外，人类在寻找地球外部的其他星系的生命时候，也把水做为外星球的是否存在生命的重要的参考标准可是人们却没有完全真正的知道水的重要性，所以在许许多多的地方，公共场所等，水一直在流，却没有人用，严重的导致水的浪费，也许是因为生活在中东部，对水浪费并没有严重的感受可是当你生活在西部地区，干旱少雨，所以水在他们的意识中很重要有些人甚至一年都不能洗几次澡此外，我国是世界上人均水资源拥有量是分贫乏的国家之一，节约和保护水资源是我国当前一项为哪一项分重要的战略措施节约水资源包括两个方面的措施，一是大力推广应用节水新技术；二是加强用水的科学管理，在某种意义上来说，加强用水科学管理是当前的首要任务要加强用水的科学管理，最重要的是加速研究开发科学先进、应用方便的节水科学管理仪表以及这种仪表的普及应用可见研究一种低功耗、计量精确方便的智能水表显得极为重要，对推动水节约开展做重要奉献。

二、 毕业设计〔论文〕研究现状及开展趋势研究现状：传统水表的开展经历了漫常年代，它涉及社会生活的各个方面它对改善人类生活、促进社会开展和科技进步起到了无法估量的作用直到现在在很多领域还能继续发挥作用传统水表主要结构由硬件构成，以相对固定形式确定下来，所实现的功能较单一只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能，用户在使用过程中无法对其功能进行改变它一般具有输入信号接口、内部处理电路和实时显示三局部对于一些仪表功能如自凋零、自校准、自动调节量程等的设置是由用户在仪表设备面板上手工完成传统水表的主要特点是自成体系，自我包容，用户无法更改传统水表功能单一，只具流量采集和机械指针显示用水量的功能同时，一台普通传统水表具有相对独立性，不能与其他水表设备进行通信，而只能用于现场测量，测量结果不能处理、存储、显示，局限性很大另外，传统水表无法升级换代，而且开发周期长、经费投入大随着科技水平不断开展，人们对传统水表提出以下几方面的要求：测量精度高、功能强、可靠性好，测量全能自动化、智能化，小型化、使用灵活方便、升级方便，同时还能进行测量数据的处理、存储和显示，具有和其他设备进行数据通讯等功能这些新的要求不仅促使着传统水表不断地改良和开展，也孕育着新一代水表——智能水表的产生。

开展趋势：国内外智能建筑的智能化正在逐步提升，采用IC卡智能水表后，可以改变自来水收费及管理的现状，到达以下管理目标：智能水表代替传统水表，用IC卡实现预付费，实现“先付费后用水〞、持卡结算的理想管理模式，从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象，使自来水公司应收费用及时到位；建立自来水公司计算机信息管理网络系统，实现对自来水供给、自来水用户及自来水公司员工的科学化管理；建立完善的财务核算管理，使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高自来水公司的效劳质量和竞争力；减轻工作人员的劳动强度，消灭〔减少〕现金交易，减少人为过失和杜绝贪污案件的发生；提供方便的统计查询功能，便于全面、及时地了解情况，为决策提供依据IC卡水表系统是由IC卡水表、通用IC卡及计算机收费管理网络组成，起核心是IC卡水表三、 毕业设计〔论文〕研究方案及工作方案1.智能水表方案设计根据所设计水表功能要求，可确定IC卡智能水表主要由阀门、流量传感器、微处理器、IC卡读/写器、显示器及电源等组成其系统总体结构如下图：图1. IC卡智能水表原理框图(1).微处理器采用AT89C51, AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

本系统设计中单片机时钟电路采用晶振12MHz，复位采用按键电平复位电路2).水表的供电电源电路 为确保水表系统在意外断电时不使数据丧失，因此供电系统采用交/直流电源，平时水表由交流电通过表内的小型变压器输出供电，而备用电池处于充电状态，一旦停电，水表就由内部备用电池供电3).阀门 对水表而言，阀门是被控对象，控制着进水的开/关状态目前可控的阀门主要是电磁阀，但常规的电磁阀是靠电的通/断来控制阀门的开/关的，即要让阀门一直开着，就必须一直通电，因此耗电较大，不符合本水表低功耗的要求因此，必须对现有的电平开关式电磁阀进行改良，采用双稳态电磁阀，即阀门开/关由电脉冲来实现使得对阀门开/关只需瞬时供电从而减少耗电量4).流量传感器 流量传感器是水表中的传感器局部，是实现正确计量的根底考虑到现有的模拟式水表中，旋翼式水表结构简单，测量范围宽，灵敏度高，外形尺寸小，精确度已被广阔用户所接受；因此本水表的流量传感器还是基于模拟水表的旋翼式结构，而通过在叶轮上安装磁钢与微型干簧管等机构，将叶轮的旋转转换成电信号，以实现频率脉冲计数，进而实现水流量的计量其耗电小，并保持了原有的结构简单、精确度高的优点。

5).IC卡读/写器 IC卡读/写器是IC卡水表的输入接口当IC卡插入读/写器时，首先读入的是卡中的密码，以判断此IC卡的合法性；水表在判断了卡的合法性后，读入所购水量并和水表内剩余水量累加，同时将卡上购水量单元清零；回写水表上用水量、剩余水量等信息，以便下次购水时自来水公司读取，实现水表信息的回馈功能6).显示器 液晶显示器作为水表的输出接口，显示剩余水量、电池状态及开关状态等信息它们的有效工作时间都比拟短用户看完后，没有必要让它一直显示；为此，可利用水表上的防水盖提供信号即当盖子翻开时，使它们进入工作状态；而当盖子盖上时，是它们停止工作，从而到达节电的目的2．重点与难点〔1〕.智能卡的比拟分析选择；〔2〕.智能卡式水表控制系统硬件局部的设计；〔3〕.智能卡式水表控制系统软件局部的设计；〔4〕.智能卡式水表系统的低功耗、可靠性与抗干扰性设计3. 工作方案 起止日期〔日/月〕周次内容进程2.20—2.271知道本课题的内容，查找相关参考文献和资料2.28—3.062进一步熟悉设计的课题，查阅、整理参考文献和资料3.07—3.133本设计的开题报告的完成3.14—3.204进行毕业设计方案的进一步的探索、求证3.21—3.275方案论证，方案改良，方案定稿3.28—4.036对设计的各模块，分析，求答4.04—4.107 各局部硬件电路的设计4.11—4.178各模块局部软件的设计4.18—4.249熟悉毕业设计格式、准备撰写论文初稿4.25—5.0110撰写毕业本文初稿5.02—5.1511.12完成毕业设计初稿，提交论文初稿5.16—5.2313.14修改毕业论文，进一步完善硬件电路设计5.24—6.415修改毕业论文，进一步完善软件设计6.5—6.1016最终完成毕业设计，提交4．主要参考文献[1] 沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析.北京：北京航空航天大学出版社,2003[2] 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现.北京：电子工业出版社,2005 [3] 刘文涛.单片机语言C51典型应用设计.北京：人民邮电出版社，2005[4] 何立民.单片机应用技术选编6.北京：北京航空航天大学出版社，2004[5] 马云峰,陈子夫.IC卡智能自来水表的设计.自动化与仪器仪表.2000，第一期：48-50[6] 韩桂利.IC卡智能水表的设计.天津联合学报.2007,第九卷第二期：6-8[7] 吴志成，马步青.国内智能水表的应用现状与开展方向.中国给水排水.2006,第十九卷第九期：19-21[8] 徐玮，沈建良.单片机快速入门.北京航空航天大学出版社.2021[9] 李朝青.单片机原理及接口技术.北京航大出版社[10] 王爱英.智能卡技术.北京:清华大学出版.2000 [11] 沈宇超，沈树群，樊荣等.射频识别系统中通信协议的模块化设计.通信学报.2007 [12] MAX3232.Status: ACTIVE 3V to 5.5V Multichannel RS-232 Line Drivr/Receiver[13] KaiserU. A low power transponder IC for high perform anceidentification sy.2006[14] Philips Semiconductors Mifare RF S50 Highly Integrated ISO14443 A Reader IC Data Sheet Philips corporation.2006 外文文献：AT89C51 Date SheetDescriptionThe AT89C51 is a low-power， high-performance CMOS 8-bit microcontroller with 8Kbytes of in-system programmable Flash memory. The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard 80C51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with in-system programmable Flash on a monolithic chip， the Atmel AT89C51 is a powerful microcontroller which provides a highly-flexible an。