基于單片機的IC卡水表的設(shè)計論文

1、基于單片機的IC卡水表設(shè)計摘要智能IC卡水表是一種集計量和控制功能于一體的水表計量設(shè)備。水表。這款水表的研發(fā)從根本上改變了自來水公司的傳統(tǒng)工作方式，形成了先買卡再充水的服務模式，有效避免了水費的流失，為水務公司提供了先進的管理方法。降低自來水公司的運營成本。它解決了長期以來困擾供水行業(yè)的欠水問題，更重要的是從根本上改變了市民的用水觀念和供水行業(yè)的管理方式。本次設(shè)計的智能IC卡水表系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為主芯片，完成充值、扣款、復位等功能。顯示部分采用LCD 12864液晶顯示，可支持漢字和數(shù)字輸出，簡潔明了。鍵盤采用矩陣鍵盤模塊，輸入方便。 IC卡采用西門子SLE4442邏輯加密卡。設(shè)

2、計結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計簡單、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護方便。詳細介紹了系統(tǒng)的總體原理，分析了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，并制作了實物。關(guān)鍵詞：單片機； IC卡；智能水表目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358992708 1簡介 PAGEREF _Toc358992708 h 1 HYPERLINK l _Toc358992709 1.1學科背景 PAGEREF _Toc358992709 h 1 HYPERLINK l _Toc358992710 1.2傳統(tǒng)水表 PAGEREF _Toc358992710 h 1 HYPERLINK l _Toc358992711 1.2

3、.1傳統(tǒng)水表主體結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc358992711 h 1 HYPERLINK l _Toc358992712 1.2.2傳統(tǒng)水表的主要特點 PAGEREF _Toc358992712 h 1 HYPERLINK l _Toc358992713 1.3智能IC卡水表 PAGEREF _Toc358992713 h 2 HYPERLINK l _Toc358992714 1.3.1智能IC卡水表主要特點 PAGEREF _Toc358992714 h 2 HYPERLINK l _Toc358992715 1.4 IC卡發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc358992715 h 3

4、HYPERLINK l _Toc358992716 1.5研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc358992716 h 3 HYPERLINK l _Toc358992717 2 IC卡水表整體設(shè)計 PAGEREF _Toc358992717 h 5 HYPERLINK l _Toc358992718 2.1系統(tǒng)功能說明 PAGEREF _Toc358992718 h 5 HYPERLINK l _Toc358992719 2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計 PAGEREF _Toc358992719 h 5 HYPERLINK l _Toc358992720 2.2.1 IC卡選擇 PAGEREF _Toc

5、358992720 h 6 HYPERLINK l _Toc358992721 2.2.2鍵盤選擇 PAGEREF _Toc358992721 h 7 HYPERLINK l _Toc358992722 2.2.3顯示器的選擇 PAGEREF _Toc358992722 h 7 HYPERLINK l _Toc358992723 3系統(tǒng)各模塊硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc358992723 h 9 HYPERLINK l _Toc358992724 3.1 Protel電路原理圖設(shè)計軟件 PAGEREF _Toc358992724 h 9 HYPERLINK l _Toc3589927

6、25 3.2單片機第 PAGEREF _Toc358992725 h 12節(jié) HYPERLINK l _Toc358992726 3.2.1單片機AT89C51介紹 PAGEREF _Toc358992726 h 12 HYPERLINK l _Toc358992727 AT89C51 13主要引腳介紹 PAGEREF _Toc358992727 h HYPERLINK l _Toc358992728 3.2.3 芯片擦除 PAGEREF _Toc358992728 h 15 HYPERLINK l _Toc358992729 3.3時鐘電路和復位電路 PAGEREF _Toc35899272

7、9 h 15 HYPERLINK l _Toc358992730 3.4 LCD12864液晶顯示電路 PAGEREF _Toc358992730 h 16 HYPERLINK l _Toc358992731 3.5 SLE4442 IC卡第 PAGEREF _Toc358992731 h 17部分 HYPERLINK l _Toc358992732 3.5.1 SLE4442IC卡主要指標 PAGEREF _Toc358992732 h 17 HYPERLINK l _Toc358992733 3.6鍵盤設(shè)計 PAGEREF _Toc358992733 h 18 HYPERLINK l _T

8、oc358992734 3.7報警電路 PAGEREF _Toc358992734 h 19 HYPERLINK l _Toc358992735 4軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc358992735 h 20 HYPERLINK l _Toc358992739 4.1主程序設(shè)計 PAGEREF _Toc358992739 h 20 HYPERLINK l _Toc358992740 4.2子程序流程圖 PAGEREF _Toc358992740 h 21 HYPERLINK l _Toc358992741 4.2.1充值流程流程圖 PAGEREF _Toc358992741 h 21 HYP

9、ERLINK l _Toc358992742 4.2.2減水程序流程圖 PAGEREF _Toc358992742 h 22 HYPERLINK l _Toc358992743 5編程和系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc358992743 h 24 HYPERLINK l _Toc358992744 5.1編程工具Keil PAGEREF _Toc358992744 h 24 HYPERLINK l _Toc358992745 5.1.1 uvision4集成開發(fā)環(huán)境介紹25 HYPERLINK l _Toc358992746 5.2調(diào)試結(jié)果 PAGEREF _Toc358992746 h 2

10、6 HYPERLINK l _Toc358992747 5.2.1物理調(diào)試 PAGEREF _Toc358992747 h 26 HYPERLINK l _Toc358992748 5.2.2開機選擇 PAGEREF _Toc358992748 h 26 HYPERLINK l _Toc358992749 5.2.3充值界面 PAGEREF _Toc358992749 h 26 HYPERLINK l _Toc358992750 5.2.4扣水情況 PAGEREF _Toc358992750 h 27 HYPERLINK l _Toc358992751 結(jié)論 PAGEREF _Toc35899

11、2751 h 29 HYPERLINK l _Toc358992752 至 PAGEREF _Toc358992752 h 31 HYPERLINK l _Toc358992753 參考文獻 PAGEREF _Toc358992753 h 32 HYPERLINK l _Toc358992754 附錄A英文原件 PAGEREF _Toc358992754 h 33 HYPERLINK l _Toc358992755 附錄B中文翻譯 PAGEREF _Toc358992755 h 39 HYPERLINK l _Toc358992756 附錄C主要程序 PAGEREF _Toc358992756

12、 h 44 HYPERLINK l _Toc358992757 附錄D電路原理圖 PAGEREF _Toc358992757 h 481簡介1.1 主題背景_科學技術(shù)的發(fā)展步伐越來越快，加速了資源的消耗，特別是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚牡Y源。淡水資源對一個國家的發(fā)展也極為重要。但是，我國是世界上人均淡水資源最匱乏的國家之一。目前，中國600多個城市中有近400個城市供水不足。我們可以采取兩個措施來節(jié)約水資源。一是加大節(jié)水新技術(shù)開發(fā)和推廣力度；二是對用水進行更加科學的管理。目前我國大部分城市居民使用自來水，以區(qū)域水站供水為主，逐步發(fā)展為以單位住宅區(qū)或建筑物或單位為戶，自來水公司收費表閱讀。這種

13、方法存在工作量大、充電周期長、充電相對困難、效率低等缺點。這種商業(yè)模式已經(jīng)跟不上社會發(fā)展的步伐。因此，從某種意義上說，加強用水的科學管理已成為當前的首要任務。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，智能電子產(chǎn)品逐漸滲透到每一個家庭。因此，我們提出了IC卡智能水表的解決方案。1.2傳統(tǒng)水表傳統(tǒng)水表經(jīng)歷了緩慢而漫長的發(fā)展歷程，在改善人們生活、推動科技進步方面發(fā)揮了不可估量的作用。直到現(xiàn)在，它仍被用作供水公司的主要經(jīng)營模式。1.2.1傳統(tǒng)水表的主要結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的水表主要由硬件組成，通過固定的方法確定，這也是它所能實現(xiàn)的功能比較簡單。這種水表只有統(tǒng)計流量和用水量指針顯示功能。傳統(tǒng)水表一般有輸入信號接口

14、、局部處理電路和實時顯示三部分。1.2.2傳統(tǒng)水表的主要特點傳統(tǒng)水表的主要特點是自成一體，自成一體，用戶無法更換。傳統(tǒng)水表的功能也比較簡單。僅具有比較簡單的流量采集和用水量機械指針顯示功能。而且普通的傳統(tǒng)水表具有相對獨立的特性，無法與其他水表設(shè)備通信，傳統(tǒng)水表存在很大局限性，只能用于現(xiàn)場測量，測量結(jié)果無法處理、存儲。 , 并顯示。此外，傳統(tǒng)水表還存在無法升級、開發(fā)周期過長、投資過大等缺點。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們也對傳統(tǒng)水表提出了更高的要求：測量精度更高、可靠性更好、自動測量、實現(xiàn)智能化、小型化、使用更靈活方便、便于攜帶。升級后，還需要同時處理、存儲和顯示測量數(shù)據(jù)，并且必須具備與其他設(shè)備進

15、行數(shù)據(jù)通訊的功能。這些新的高要求，不僅推動了傳統(tǒng)水表的不斷改進和發(fā)展，也必然產(chǎn)生一種新型的水表智能水表。1.3智能IC卡水表IC卡智能水表是利用現(xiàn)代傳感技術(shù)、現(xiàn)代微電子技術(shù)和智能IC卡技術(shù)，對用水量進行準確計量并傳輸結(jié)算數(shù)據(jù)的新型水表。1.3.1智能IC卡水表與傳統(tǒng)水表相比， IC卡智能水表具有以下特點，也可以說是優(yōu)勢。（一）有效解決一些技術(shù)難題。隨著水資源日益緊張，國家將逐步實施階梯水價等更為復雜的水資源管理模式，可以有效控制用水量，但同時也對供水交易制度提出了更高的技術(shù)要求。如果使用傳統(tǒng)的水表，這個問題是無法解決的，但是IC卡智能水表可以輕松解決這些問題。(2)改變了舊的抄表收費模式。這種

16、范式轉(zhuǎn)變的影響是巨大的。我國城市規(guī)模迅速擴大，住戶數(shù)量也在迅速增加，供水部門的工作量將不斷增加。繼續(xù)使用傳統(tǒng)的水表將很難實現(xiàn)。因此，智能IC卡水表技術(shù)的大規(guī)模應用已成為必然發(fā)展。通過IC卡交易和結(jié)算，用戶可以自主決定支付的時間和金額，增加了用戶的自主權(quán)。這不是傳統(tǒng)水表的情況。的。（3）在部門上，可實現(xiàn)先付費后供水的用水模式。用傳統(tǒng)水表收取水費的方法需要大量的工作，不僅效率低，而且費時費力。還可能遇到用戶不繳、逾期繳費或漏繳水費等問題。供水部門也將因“先供水后收費”的商業(yè)模式造成資金壓力。更重要的是，隨著社會的發(fā)展，人們對家庭安全和隱私的意識也在增強，這使得家庭抄表、計費收費的做法逐漸被抵制。使

17、用智能IC卡進行交易結(jié)算，可以輕松解決這些可能引發(fā)糾紛的問題。（1）隨著供水行業(yè)的快速發(fā)展，供水管理也需要更高的技術(shù)水平。如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的水表，這種飛躍基本上是不可能實現(xiàn)的，而IC卡智能水表的使用將為利用計算機技術(shù)進行現(xiàn)代化管理奠定技術(shù)基礎(chǔ)。(2)與傳統(tǒng)水表相比，IC卡智能水表具有成本低、可靠性高、使用壽命長、安全性好等優(yōu)點，無需擔心故障率高。 IC卡智能水表的上述優(yōu)點將使IC卡智能水表逐漸被社會所接受，成為基本配置。1.4 IC卡發(fā)展歷程IC卡是Integrated Circuit Card的英文縮寫，有些國家也稱其為智能卡、智能卡、微芯片卡等。 1993年，中國正式啟動了以電子貨幣應用為

18、重點的“金卡工程”。誕生于1970年代的IC卡因其智能化和便攜性而在中國開始普及和發(fā)展。帶動了經(jīng)濟增長。雖然IC卡在中國的應用發(fā)展迅速，但IC卡在中國的應用領(lǐng)域還遠遠不夠廣泛，應用深度遠不及發(fā)達國家。隨著智能卡產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和逐漸成熟，以及國家對智能卡產(chǎn)業(yè)的大力支持，全國IC卡的生產(chǎn)和應用呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭。目前IC卡已廣泛應用于金融、社保、交通、電信、旅游、商業(yè)、銀行賬戶管理等領(lǐng)域。關(guān)于IC卡的最早想法是由日本人提出的。 1969年12月，有村國隆提出了一種制造安全可靠的信用卡的方法，并于1970年獲得專利權(quán)，但當時被稱為ID卡IdentificationCard而不是IC卡。第二代IC卡

19、是1974年法國羅蘭莫雷諾發(fā)明的帶有集成電路芯片的塑料卡，并獲得了該項專利權(quán)，是早期IC卡的發(fā)展過程。第三代IC卡是法國布爾公司于1976年開發(fā)的世界上第一張真正的IC卡。對于第四代，1984年法國PTT與國際電工委員會聯(lián)合技術(shù)委員會共同制定了一系列國際標準和法規(guī)，從某種意義上極大地推動了IC卡的發(fā)展。在本次設(shè)計中，我想通過SLE4442卡的應用來實現(xiàn)一個簡單的IC卡智能水表的設(shè)計，為我們?nèi)粘Ｓ盟峁┓奖恪?.5研究內(nèi)容將IC卡插入水表后，系統(tǒng)通過LCD128 64位顯示金額，您可以通過鍵盤輸入選擇充值或用水。開水功能后，可扣1元/秒。操作完成后， LCD128 64可以實時顯示余額，可以使用

20、添加密碼（ 111111 ）進行充值。本次設(shè)計的主要內(nèi)容如下：(1)基于AT89C51單片機完成IC卡智能水表的設(shè)計(2)使用PROTEL軟件完成電路原理圖的繪制(3) 使用KEIL設(shè)計軟件的程序(4) 做一個真實的東西卡水表的整體設(shè)計2.1系統(tǒng)功能說明IC卡智能水表系統(tǒng)根據(jù)不同的使用環(huán)境應具備以下功能：( 1 )消費階段是實現(xiàn)扣費、扣水的功能，屬于正常使用階段。 IC卡插入智能水表后，系統(tǒng)可以讀取IC卡的金額并顯示出來。按下消耗按鈕，系統(tǒng)將自動開啟出水功能。智能水表會扣卡金額1元/秒，顯示屏實時顯示可用余額。（ 2 ）在充值階段，按充值鍵輸入密碼，然后使用鍵輸入充值金額。充值完成后，智能水表

21、會自動將充值金額添加到卡中。并通過顯示屏顯示IC卡中充值后的余額。2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計水表電路的硬件設(shè)計原則是在低功耗的前提下實現(xiàn)多功能。系統(tǒng)硬件電路由IC卡讀寫電路、液晶顯示控制電路、脈沖提取電路、安全保護電路、存儲單元電路、通訊接口電路組成。以AT89C51為核心控制芯片，完成整個水表信號的讀寫處理，監(jiān)控水表工作的功能。 CPU芯片具有4K程序存儲器、 32個多功能I/O口、多個可編程中斷I/O口和數(shù)據(jù)串行通訊口。此外，該芯片功耗低，特別適合水表控制電路多、功能全、功耗低的要求?？梢苑奖愕刈x取IC卡的數(shù)據(jù)來控制液晶顯示器的工作，也可以將水表的數(shù)據(jù)存儲在E 2 ROM中永久保存，可以通過致

22、到表外的數(shù)據(jù)終端串口，大大提高了水表的智能化程度。功能化根據(jù)智能水表的功能特點，智能水表系統(tǒng)需要完成數(shù)據(jù)輸入、顯示和處理三個功能。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示單單片機顯 示 屏鍵 盤復 位 電 路報 警 電 路IC卡 接 口圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖IC卡智能水表系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)、鍵盤輸入模塊、IC卡接口模塊、報警模塊和復位模塊。通過這些模塊的協(xié)調(diào)，可以完成智能水表的相應功能。2.2.1IC卡選擇1 、根據(jù)IC卡的讀寫特性，IC卡可以分為兩類，一類是接觸式IC卡，一類是射頻卡。下面介紹兩種IC卡的特點：射頻IC卡表面沒有金屬觸點，但在卡的部分設(shè)置了天線。當射頻卡與讀卡器有一定

23、距離時，讀卡器通過發(fā)射射頻信號就可以對IC卡進行讀寫。 .接觸式IC卡表面有6或8個金屬觸點。只有將IC插入讀卡器后，金屬觸點與讀卡器接觸，才能在微處理器的控制下完成。讀寫操作。2 、根據(jù)IC卡的結(jié)構(gòu)，IC卡可分為三類：存儲卡、邏輯加密卡和CPU卡。我們只介紹存儲卡和邏輯加密卡。(1)存儲卡的容量可以從幾十字節(jié)到幾千字節(jié)不等。存儲卡具有操作方便、讀寫速度快、信息存儲時間長等優(yōu)點。但是，存儲卡沒有加密功能，存儲的數(shù)據(jù)很容易被讀取，所以這種卡的安全性較差。(2)邏輯加密卡部分帶有邏輯加密電路，所以只有輸入正確密碼后才能改寫數(shù)據(jù)，否則只能讀取數(shù)據(jù)，不能改寫。這種卡由于安全性高，常用于信息要求高的領(lǐng)域

24、，在金融等方面非常適合選用此類IC卡。結(jié)合兩種IC卡的特點，IC卡智能水表系統(tǒng)采用西門子SLE4442邏輯加密IC卡進行數(shù)據(jù)存儲和身份識別。2.2.2鍵盤選擇微控制器系統(tǒng)中常用的鍵盤大致可分為以下兩種。(1)獨立按鍵的一只腳通過一個電阻連接到電源或地，另一只腳連接到單片機的I/O口。按下按鈕和不按下按鈕時， I/O 端口的電平正好相反。獨立按鍵的特點是按鍵電路配置靈活，識別按鍵狀態(tài)比較簡單，編程也比較簡單，但是獨立型的每個按鍵都需要占用一個I/O port 本身，這將提高 I/O 端口的利用率。如果按鈕數(shù)量較少，或者微控制器剩余的 I/O 端口較多，則可以使用這種設(shè)計。(2)矩陣鍵盤由行線和列

25、線組成。按鍵位于行線與列線的交匯處， 4*4矩陣式行列線結(jié)構(gòu)可組成16個按鍵的矩陣鍵盤。將按鈕放置在行線與列線的交點處，按鈕開關(guān)的兩端分別與行線和列線相連。無按鍵操作時，列線為高電平狀態(tài)；當按下按鈕時，行列線將打開，列線的電平將連接在一起。每個按鈕的操作控制按鈕所在行列線的電平變化，使行列線相互配合。最多進行適當?shù)奶幚恚涂梢源_定關(guān)鍵的位置。與獨立鍵盤相比，矩陣鍵盤的優(yōu)勢在于可以節(jié)省大量的I/O口，適用于按鍵數(shù)量較多的場合?？紤]到實際使用情況，即IC卡水表的設(shè)計，本設(shè)計中刷機后的數(shù)據(jù)輸入采用矩陣鍵盤。由于從 0 到 9 有十個數(shù)字鍵，加上一些功能鍵，所以使用了 4*4 矩陣鍵盤。2.2.3顯示

26、器的選擇顯示器有兩種可選，一種是HJ1602液晶屏，另一種是LCD12864液晶屏。 HJ1602A為工業(yè)字符型液晶顯示器，可同時顯示16x02或32個字符，但只能顯示字母、數(shù)字和符號；漢字和圖形。總結(jié)：在編程和使用方面，兩者的難度差不多，原理也差不多，都是寫指令、寫數(shù)據(jù)、寫地址等等。不過， 12864液晶屏顯示更全面。與1602液晶屏相比， 12864可以更形象、更具體的實現(xiàn)顯示功能，更符合本次設(shè)計的需要。因此，我們選擇LCD12864液晶屏作為本次設(shè)計的顯示器。3系統(tǒng)各模塊硬件電路設(shè)計本次設(shè)計的IC卡水表系統(tǒng)硬件主要由以下幾部分組成：(1)以AT89C51單片機為主控電路(2) SLE44

27、42智能IC卡及卡電路(3) LED指示電路(4) 矩陣鍵盤輸入電路(5) LCD12864液晶顯示電路(6) 報警電路(7) 5V電源電路3.1 Protel電路原理圖設(shè)計軟件在設(shè)計硬件電路之前，我們需要了解將要使用的protel繪圖軟件。 Protel Advanced Schematic ，即高級電氣原理圖用于電子產(chǎn)品的電氣設(shè)計。完成整個電子產(chǎn)品設(shè)計過程中的電氣電子階段設(shè)計，包括功能設(shè)計、邏輯設(shè)計、電路設(shè)計。早期的PROTEL主要用作印制板的自動布線工具。它運行在DOS環(huán)境中，對硬件的要求非常低。它可以在286機器的1M內(nèi)存下運行，無需硬盤，但功能較少，只有電路原理圖。繪圖和印制板設(shè)計功

28、能，印制板自動走線的走線率也很低，今天的PROTEL已經(jīng)發(fā)展到DXP 2004 ，這是一個龐大的EDA軟件，完全安裝了200多M ，在WINDOWS95環(huán)境下工作,是一套完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，包括電路原理圖繪制、模擬電路和數(shù)字電路的混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包括印制電路板的自動布線）、可編程邏輯設(shè)備設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶端/服務器）架構(gòu)，同時還兼容其他一些設(shè)計軟件文件格式，如ORCAD 、 PSPICE、EXCEL 、等，其多層印制電路板的自動走線，可實現(xiàn)高密度PCB的100%走線率。 PROTEL軟件在國內(nèi)比較

29、容易買到，有很多關(guān)于PROTEL軟件的書籍和使用說明，為它的普及提供了基礎(chǔ)。想了解更多PROTEL的軟件功能或下載PROTEL99試用版，都可以在INTERNET上。2005年底， Protel軟件的原始制造商Altium推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0 。 Altium Designer 6.0是全集成電子開發(fā)系統(tǒng)的新版本，是業(yè)界第一個也是唯一一個完整的板級設(shè)計解決方案。 AltiumDesigner是業(yè)界第一款基于處理器設(shè)計集成設(shè)計流程、集成PCB設(shè)計、可編程器件（如FPGA ）設(shè)計和嵌入式軟件開發(fā)功能的產(chǎn)品。具有將設(shè)計從概念到最終產(chǎn)品所需的所有功

30、能的設(shè)計解決方案。這款最新的高端版本Altium Designer 6 ，除了完全繼承了之前系列包括99SE 、 Protel2004的功能和優(yōu)勢外，還增加了很多改進和很多高端功能。 AltiumDesigner 6.0拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)邊界，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，讓工程師可以在系統(tǒng)設(shè)計中將FPGA和PCB設(shè)計與嵌入式設(shè)計相結(jié)合。Protel 99采用了全新的管理方式，即數(shù)據(jù)庫的管理方式。 Protel 99 是第一個桌面環(huán)境中的全尺寸印制板設(shè)計系統(tǒng)，其核心是獨特的設(shè)計管理和團隊合作技術(shù)。所有 Protel99 設(shè)計文件都存儲在唯一的集成設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，并顯示在唯一

31、的集成設(shè)計編輯窗口中。Protel 99軟件沿用了Protel之前版本易學易學的特點，界面與Protel 98基本一致，增加了一些新的功能模塊。 Protel 引進了德國 INCASES 的先進技術(shù)，在 Protel99 中集成了信號完整性工具，準確的模型和板卡分析，幫助您在設(shè)計周期中使用信號完整性分析，實現(xiàn)一次成功，消除盲目性。 Protel99 的一個易于使用的功能是新的“這是什么”幫助。按任意對話框右上角的小問號，選擇所需信息?，F(xiàn)在可以快速查看某個功能的作用，然后在設(shè)計中使用它，按下狀態(tài)欄末尾的按鈕，并使用自然語言來幫助顧問。所有Protel99設(shè)計文件都存儲在唯一的集成設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，并

32、顯示在唯一的集成設(shè)計編輯窗口中。 Protel99中的設(shè)計界面稱為設(shè)計管理器。使用設(shè)計管理器，您可以管理和編輯設(shè)計文件、設(shè)置設(shè)計組的訪問權(quán)限以及監(jiān)控對設(shè)計文件的訪問。組織設(shè)計文件 過去組織和管理40 個或更多原理圖、 PCB 、 Gerber 、 Drill、BOM和DRC文件需要數(shù)天時間，但Protel99將所有設(shè)計文件存儲在一個設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。層次結(jié)構(gòu)文件夾創(chuàng)建的文件組織在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。右側(cè)的個人安全系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)庫有一個名為設(shè)計文件的文件夾。在這個文件夾中是主要的設(shè)計文件（原理圖和PCB ）和許多子文件。文件夾，包括PCB組裝文件、報告和仿真分析?？梢栽谠O(shè)計數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建文件夾的層次深度沒有限

33、制。設(shè)計數(shù)據(jù)庫對存儲Protel設(shè)計文件沒有任何限制。您可以將任何類型的設(shè)計文件導入數(shù)據(jù)庫，例如用MS Word 編寫的報告、用 MS Excel準備的賬單和 AutoCAD 中的機械圖紙。只需雙擊設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的文件圖標即可在相應的編輯器中打開文件，更新后的文件會自動保存到設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。 MS Word 和 Excel文件可以直接在設(shè)計管理器中進行編輯。提示：右鍵單擊文件夾以顯示浮動菜單并選擇“設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的新建文件”。Protel99的設(shè)計管理器在一個全面的設(shè)計數(shù)據(jù)庫中。設(shè)計管理器的工作方式類似于MS Windows文件管理器，可用于導航和組織設(shè)計數(shù)據(jù)庫中的文件。使用設(shè)計管理器在設(shè)計數(shù)據(jù)庫中

34、創(chuàng)建分層文件夾，并使用標準文件操作命令來組織這些文件夾中的設(shè)計文件。設(shè)計管理器的核心是左側(cè)的導航面板。面板上顯示的樹形結(jié)構(gòu)是Protel軟件的一個熟悉功能。在Protel99中，這棵樹不僅顯示了原理圖文件之間的邏輯關(guān)系，還顯示了設(shè)計數(shù)據(jù)庫中文件的物理結(jié)構(gòu)。導航樹中的活動文件夾是 PCB Assembly 文件夾。與Windows文件管理器一樣，設(shè)計管理器在右側(cè)顯示此文件夾的內(nèi)容。Protel常用操作：(1)調(diào)用繪圖工具View-Toolbars-Customize(2)移動組件時按空格旋轉(zhuǎn)組件(3)查找組件時，參考組件庫的說明。轉(zhuǎn)換器包含AD、DA等。(4)將文件直接放到數(shù)據(jù)庫根目錄下電氣連接

35、網(wǎng)表是將設(shè)計結(jié)果傳輸?shù)狡渌鸈DA工具的最重要的數(shù)據(jù)形式。 ADV、SCH包含兩個獨立的編輯器，分別是電氣原理圖編輯器和電氣圖形符號庫編輯器。1、原理圖編輯器 電氣原理圖編輯器是Adv Sch軟件包中的主處理器，用于制作、編輯、檢查和打印符合電氣設(shè)計方案的信息，包括圖紙、圖表和設(shè)計數(shù)據(jù)文件。該編輯器包含一系列設(shè)計活動所需的軟件工具，例如生成電氣連接網(wǎng)絡列表、檢查電氣設(shè)計規(guī)則、生成設(shè)計報告和打印高質(zhì)量圖紙。2 、原理圖庫編輯器電氣圖形符號庫編輯器簡稱庫編輯器，是ADV和SCH軟件包中的另一個文件處理器。用于創(chuàng)建、編輯和管理元件的圖形符號庫。庫編輯器的基本操作和功能與原理圖編輯大致相同，但增加了專門

36、用于組件創(chuàng)建和庫管理的工具。3、設(shè)計特點：( 1 ) 強大而完整的設(shè)計和表達能力( 2 )良好的開放性( 3 ) 強大的設(shè)計自動化功能( 4 ) 豐富靈活的編輯功能( 5 ) 在線編輯和完善的圖書館管理( 6)原理圖與PCB圖的動態(tài)連接( 7 )符合國際設(shè)計要求( 8 ) 完整的輸出系統(tǒng)3.2單片機部分適應性是指單片機能否完成應用系統(tǒng)的控制功能，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。( 1 )單片機的CPU是否具備相應的處理能力( 2 )單片機芯片是否具有系統(tǒng)設(shè)計所需的外部接口( 3 )單片機是否具備系統(tǒng)所需的I/O口數(shù)量( 4 )單片機的極限性能能否滿足設(shè)計要求基于以上描述，本設(shè)計采用AT89C51單片機

37、作為主控芯片3.2.1單片機AT89C51介紹AT89C51 是51 系列微控制器家族的成員，由 ATMEL 公司生產(chǎn)。 AT89C51 是一款低壓、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8k 字節(jié)可重寫閃存只讀程序存儲器。并具有256 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 。單片機兼容標準的MCS-51指令系統(tǒng)。它配備了一個通用的 8 位中央處理器和一個閃存單元。該設(shè)備采用ATMEL的高密度、非易失性存儲。技術(shù)生產(chǎn)，因此會有AT89C51單片機在許多更復雜的系統(tǒng)控制應用中的應用。AT89C51微控制器有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，2個外部中斷端口，3個16位可編程定

38、時器計數(shù)器，2個全雙工串行通信端口，2A讀/寫端口線，但不支持在線編程（僅S系列支持在線編程）。它結(jié)合了通用微處理器和Flash存儲器，特別是可重復擦除的Flash存儲器，可有效降低開發(fā)成本。兼容MCS51指令系統(tǒng)8k可重寫（1000次）Flash ROM 。引腳如圖 3.1 所示圖3.1 AT89C51 引腳圖3.2.2 AT89C51的主要引腳主電源引腳（2）：VCC：電源輸入，接+5V電源； GND：地線外部晶振管腳（2個）：XTAL1，芯片振蕩電路的輸入端； XTAL2，芯片振蕩電路的輸出端控制管腳（4）：RST/VPP，復位管腳，該管腳高電平2個機器周期將復位單片機； ALE/PRO

39、G，地址鎖存使能信號； PSEN，外部存儲器讀選擇通訊號； EA/VPP，程序存儲器的外部選通，如果連接到低電平，則從外部程序存儲器讀取指令，如果連接到高電平，則從內(nèi)部程序存儲器讀取指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32個引腳）：AT89C51單片機有4組8位可編程I/O端口，分別為P0、P1、P2、P3端口，每個端口有8位（8個引腳），一個共 32 個端口0 ：8 位雙向 I/O 端口，命名為 P0.0P0.7 。每個引腳可以吸收8TTL柵極電流。當端口P0 的管腳第一次寫 1 時，定義為高阻輸入。 P0可用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，可定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程中， P0端口用作原始代

40、碼輸入端口。 FIASH驗證時， P0輸出原始碼。此時， P0 必須外接上拉電阻。P1口：8位準雙向I/O口線，命名為P1.0P1.7 。 P1端口是一個8位雙向I/O端口，提供上拉電阻。 P1端口緩沖器可以接收和輸出4TTL柵極電流。 P1端口引腳寫入1后，上拉至高電平，可作為輸入使用。當P1端口被外部拉低到低電平時，它會輸出電流，這是由于該部分的上拉。在FLASH編程和驗證過程中， P1端口作為低 8 位地址接收。P2口：8位準雙向I/O口線，命名為P2.0P2.7 。 P2端口是一個帶有上拉電阻的8位雙向I/O端口。 P2端口緩沖器可以接收和輸出4個TTL柵極電流。當P2端口寫為“ 1

41、”時，其引腳被上拉電阻上拉。高并作為輸入。因此，當它作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，電流就會輸出。這是由于上拉。當P2端口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器訪問時， P2端口輸出地址的高 8 位。當給定地址“ 1 ”時，它利用外部上拉。在對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2端口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2端口在FLASH編程和驗證過程中接收高位八位地址信號和控制信號。P3口：8位準雙向I/O口線，命名為P3.0P3.7 。 P3 端口引腳為 8 個帶上拉電阻的雙向 I/O 端口，可接收和輸出 4 個 TTL 柵極電流。當 P3 端口寫“1”時，它們被拉高并用作輸入。

42、作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3端口將輸出電流（ILL）。這是由于上拉。另外， P3口還可以作為AT89C51的一些特殊功能口使用，如下圖：P3.0 RXD（串行輸入端口）P3.1 TXD（串行輸出端口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（定時器 0 外部輸入）P3.5 T1（定時器 1 外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）端口 3 同時接收一些用于 flash 編程和編程驗證的控制信號。3.2.3芯片擦除整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可以通過正確組合控制信號并將 ALE 引腳

43、保持低電平 10 毫秒來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全部寫入“1”，并且必須在重新編程任何非空存儲器字節(jié)之前執(zhí)行此操作。此外，AT89C51 具有穩(wěn)態(tài)邏輯，可在低至零頻率下為靜態(tài)邏輯，并支持兩種軟件可選擇的掉電模式。在空閑模式下，CPU 停止工作。但 RAM、定時器、計數(shù)器、串行端口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，RAM 容量被保留，振蕩器被凍結(jié)，在此期間其他芯片功能被禁用，直到下一次硬件復位。3.3時鐘電路和復位電路( 1 )單片機要正常工作，需要一個器件為其提供相對穩(wěn)定的信號，這就需要用到時鐘電路。時鐘電路一般由晶振、晶振控制芯片和電容組成。該電路應用廣泛，如計算機時鐘電路、電子表時

44、鐘電路等。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入和輸出。時鐘電路可以在內(nèi)部或外部生成。外部模式產(chǎn)生的時鐘信號連接到 XTAL1 和 XTAL2 引腳上的外部定時元件，外部振蕩器將產(chǎn)生自振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。外部產(chǎn)生的時鐘電路引腳XTAL1 接地，XTAL2 連接到外部振蕩器。對外部振蕩信號沒有固定的特殊要求，只要保證脈寬穩(wěn)定即可。因此，一般使用頻率低于12MHz的方波信號。( 2 )復位操作：復位操作是單片機初始化的基本操作。復位的主要作用是將PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了正常使用的初始化外，當操作錯誤或程序

45、運行錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，還需要按下復位按鈕重新啟動單片機。復位電路：復位電路就是用它把電路恢復到初始狀態(tài)。啟動復位電路的方式可分為三種，一種是電路通電后立即進行復位操作；另一種是必要時手動操作；三是根據(jù)程序或電路操作的需要自動執(zhí)行。篡改電路比較簡單，大部分只能通過電阻和電容的組合來完成。如果比較復雜，還有三極管等配合程序。時鐘電路和復位電路構(gòu)成了單片機的最小系統(tǒng)電路。圖 3.2是最小系統(tǒng)的示意圖。圖3. 2 單片機最小系統(tǒng)示意圖3.4 LCD12864液晶顯示電路帶漢字庫是一種4位/8位并行、 2線或3線串行接口方式，是國標一級、二級點陣圖形液晶顯示模塊簡體漢字庫；可顯示84行1616點

46、陣漢字，也可完成圖形顯示。低電壓和低功耗是另一個顯著特點；其顯示分辨率為12864，有8192個16*16點漢字，128個16*8點ASCII字符集，利用模塊靈活的接口方式和簡單方便的操作說明，可組成全中文人機交互圖形界面。與其他顯示模組相比，液晶顯示模組具有巨大的優(yōu)勢，并且顯示模組的硬件電路結(jié)構(gòu)和軟件程序比其他顯示模組要簡單得多。并且此模塊的價格也略低于其他相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12864顯示如圖3.3圖3.3LCD12864顯示的基本特點如下：(1)低電源電壓(VDD:+3.0-+5.5V)（2）建立漢字庫，提供8192個16 16點真漢字(3)顯示方式： STN 、半透明、正顯(

47、4) 顯示分辨率： 12864點(5) 設(shè)置128 個 168點陣字符(6) 通訊方式：串口和并口可選(7)設(shè)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需加負壓(8) 無需片選信號，可簡化編程(9) 工作溫度： 0 55 ，儲存溫度： 20 603.5 SLE4442 IC卡部分SLE4442是西門子新一代具有可編程安全碼和寫保護功能的智能存儲芯片。 SLE4442采用兩線數(shù)據(jù)傳輸方式，符合IS07186-3的要求。 SLE4442 有一個安全邏輯，可以控制存儲器的讀寫操作。無密碼只能進行讀數(shù)據(jù)操作，密碼驗證成功后才能進行數(shù)據(jù)寫操作。3.5.1SLE4442IC卡( 1 ) 32位保護內(nèi)存( 2 ) 256字節(jié)

48、EEPROM( 3 ) 3字節(jié)用戶密碼，密碼錯誤次數(shù)： 3次( 4 ) 溫度范圍：070( 5 )至少100,000次擦除( 6 ) 數(shù)據(jù)保留期至少十年( 7 )工作電壓： 5VIC卡電路如圖3.4所示圖3.4 IC卡接口電路3.6鍵盤設(shè)計由于本設(shè)計中的單片機接口比較緊密，所以本設(shè)計中采用了4*4矩陣鍵盤的接口電路。鍵盤是單片機系統(tǒng)設(shè)計中比較重要的信息輸入設(shè)備。正確選擇合理的設(shè)計，可以大大降低設(shè)計成本，同時可以簡化設(shè)備的操作，在很大程度上提高系統(tǒng)的性能。矩陣鍵盤的電路圖如圖3.5所示圖3.5鍵盤接口電路3.7報警電路使用單片機輸出報警電路是一個非常必要的模塊。當IC卡余額不足時，這種情況下單片

49、機P3.7口的輸出通過三極管驅(qū)動蜂鳴器，發(fā)出聲音信號進行報警，提醒用戶充值，避免出現(xiàn)問題IC卡余額不足導致停水。圖3.6是它的示意圖圖3.6報警電路4軟件設(shè)計智能IC卡水表，結(jié)合智能水表的功能，我們首先考慮以下問題：( 1 )程序應承擔的任務：任何程序的設(shè)計都有其特定的應用場合和明確的過程要求。它不是隨機生成的程序。程序設(shè)計的首要任務是理解程序要完成的任務。什么，然后根據(jù)任務設(shè)計；( 2 )程序的適應性：所謂程序的適應性是指所設(shè)計的程序不應該是死板的、單一的。如果程序靈活，可以在以后擴展系統(tǒng)時進行必要的修改，可以進行簡化。修改步驟，增加程序的通用性；( 3 )程序的設(shè)計方式：程序的設(shè)計方式直接

50、影響程序的編程難度、糾錯難度和測試難度。單片機系統(tǒng)設(shè)計的核心部分是軟件程序的設(shè)計，硬件系統(tǒng)能否實現(xiàn)給定的功能取決于軟件程序編寫的成功與否。單片機編程常用的語言有兩種：C語言和匯編語言，但最終都必須轉(zhuǎn)換成Intel HEX格式或二進制格式（Binary）文件，才能復制到單片機芯片中。我們在這個設(shè)計中使用的編程語言是 C 語言。單片機水表系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想。這樣，一個完整的程序被劃分為若干個可以獨立完成某些任務的功能模塊，每個模塊又被劃分為若干個子模塊，每個子模塊相互獨立，由主程序模塊控制。從結(jié)構(gòu)上看，系統(tǒng)控制軟件主要包括主程序、顯示驅(qū)動程序和IC智能卡驅(qū)動程序。從功能上看，系統(tǒng)控制

51、軟件主要由IC卡控制程序、按鍵處理程序和驅(qū)動程序組成。采用模塊化技術(shù)，可以將錯誤限制在每個模塊而不影響整體，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性，使維護更加方便。4.1主程序設(shè)計主程序主要用于完成系統(tǒng)的初始化、IC卡插入卡槽后的檢測、信息的讀寫、鍵盤輸入與處理、異常情況的處理等，從而完成交換信息的功能。主程序流程圖如圖4.1所示系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化讀 卡充 值用 水校驗密碼開啟水閥充值成功開始扣費屏幕顯示開 始圖4.1系統(tǒng)總體流程圖如圖所示，上電后系統(tǒng)會先初始化系統(tǒng)，然后系統(tǒng)開始讀取IC卡。讀取成功后，系統(tǒng)會通過顯示屏進行提示，然后選擇是充電還是用水。如果IC卡中的金額不足，會提示您充值。要充值，您必須

52、先驗證密碼。密碼驗證成功后，即可進行充值操作。用戶輸入要充值的金額。如果卡的金額足夠，可以直接選擇水選項，系統(tǒng)會自動打開水閥開始計費。本設(shè)計中的IC卡密碼為1111114.2子程序流程圖4.2.1充值流程流程圖充值階段，IC卡插入卡槽后，系統(tǒng)會自動讀出卡的金額，用戶可以自行選擇充值金額。充值金額被添加到IC卡中。工作人員完成操作后， IC卡中充值后的余額將顯示在屏幕上。充值流程如圖4.2所示結(jié)結(jié) 束開開 始按下充值鍵按下充值鍵校驗密碼校驗密碼輸入充值金額充值成功結(jié)束圖4.2充值流程圖4.2.2扣水程序流程圖水表在正常使用階段即用水階段實現(xiàn)扣費功能。 IC卡插入卡槽后，系統(tǒng)會讀出IC卡的預存金額

53、并顯示在顯示屏上。操作員按下水鍵（#），如果預存水量充足，智能水表將打開閘門用水并開始扣費。消費流程如圖4.3所示按下用水按鍵按下用水按鍵開啟水閥開始扣費開始讀卡圖4.3消費流程流程圖5編程與系統(tǒng)調(diào)試5.1編程工具Keil在當今社會發(fā)展中， 51系列微處理器被廣泛應用于各種產(chǎn)品中。 KeilC51是美國Keil Software公司生產(chǎn)的兼容51系列的單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語言相比，C語言有更多的優(yōu)勢。功能更全面，結(jié)構(gòu)更合理，可讀性更強，維護更方便，上手更容易。 Keil提供了豐富的庫函數(shù)和各種編譯工具，可以用兼容 51 系列的大多數(shù)類型的 MCU 對 51 系列 MCU 進行編程。

54、 Keil uVision系列可以支持單片機C51編程語言，也可以直接設(shè)計編譯匯編語言。 Keil 提供了完整的開發(fā)解決方案，包括 C語言編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和強大的仿真調(diào)試器等，通過集成開發(fā)環(huán)境組合在一起。 Keil uVison 系列是一款非常優(yōu)秀的程序編譯工具，因此被廣大單片機設(shè)計人員廣泛使用。它的一些主要特點如下：( 1 )支持匯編語言、C51語言等MCU設(shè)計語言（ 2 ）支持豐富的產(chǎn)品線，除了51及其兼容內(nèi)核的單片機外，還新增了對ARM內(nèi)核產(chǎn)品的支持；( 3 )嵌入式RTX-51實時多任務操作系統(tǒng)( 4 )具有完整的編譯鏈接工具( 5 )可視化文件管理，界面簡潔明了( 6

55、) 支持同時在一個工作空間內(nèi)對多個項目進行編程u Vison 4集成開發(fā)環(huán)境提供了許多不同用途的窗口。使用這些窗口，可以完成源代碼的編輯，反匯編的查看，各種編譯調(diào)試的輸出結(jié)果，棧中數(shù)據(jù)的查看，程序變量的查看。帶有仿真波形等源代碼編輯窗口；拆卸窗口；監(jiān)視和堆棧窗口；內(nèi)存窗口； CPU寄存器窗口；串行窗口；邏輯分析窗口；符號觀察窗口。如圖 5.1 所示。圖5.1 Keil工作界面uvision4集成開發(fā)環(huán)境介紹( 1 )項目管理：項目主要由三個部分組成，即源文件、開發(fā)工具選項和編程指令。單個 uVision 4項目可以生成一個或多個目標程序。開發(fā)工具選項可以對應于目標、組或單個文件。 uVisio

56、n 4包括一個設(shè)備數(shù)據(jù)庫，可自動設(shè)置匯編器、編譯器、鏈接定位器和調(diào)試器選項，以滿足用戶充分利用特定微控制器的需要。要求。 uVision 4可以為片外存儲器生成必要的連接選項，并確定起始地址和大小。( 2 )集成功能：集成源瀏覽器利用符號庫，使用戶可以快速瀏覽源文件。使用詳細的符號信息優(yōu)化用戶變量內(nèi)存( 3 )文件搜索功能：在特定文件中進行全局文件搜索( 4 )工具菜單：內(nèi)容在 V4集成開發(fā)環(huán)境下啟動用戶功能( 5 )可配置的 SVCS 接口：提供對版本控制系統(tǒng)的訪問（ 6 ） PC-LINT接口：對應用代碼進行深度語法分析( 7 )英飛凌的EasyCase接口：集成塊集代碼生成5.2調(diào)試結(jié)果

57、調(diào)試結(jié)果完全符合預期要求。各階段的調(diào)試結(jié)果如下圖所示。5.2.1物理調(diào)試本次設(shè)計的IC卡智能水表，上電后系統(tǒng)會通過液晶顯示屏打開水閥或充值兩個選項，根據(jù)需要選擇相應選項進行操作。5.2.2上電選擇接通電源后，系統(tǒng)會顯示“打開水閥”和“充電”兩個選項。如圖5.2所示圖5.2上電選擇模式5.2.3充值接口使用鍵盤選擇充值選項后，系統(tǒng)會提示輸入密碼。輸入正確密碼后，進入充值界面。輸入充值金額，然后按確定按鈕。如圖5.3所示圖5. 3 充電模式5.2.4水費單狀態(tài)IC卡預存水量充足，系統(tǒng)將自動開始供水，同時開始扣費。如圖5.4所示圖5.4扣水情況本次畢業(yè)設(shè)計的IC智能水表系統(tǒng)，從系統(tǒng)功能描述入手，分析

58、了控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成。首先在硬件設(shè)計部分給出了硬件電路設(shè)計圖，詳細介紹了各個組件的原理和功能特點，還詳細介紹了各個功能組件與AT89C51單片機的連接.其次，在軟件設(shè)計部分，給出了系統(tǒng)的流程控制圖，并對程序的各個部分進行了分析和說明。在編程和調(diào)試部分，主要詳細介紹了Keil的開發(fā)。最后顯示調(diào)試結(jié)果。綜上所述本次設(shè)計的智能水表是一種理想的水表計量裝置，是一種水費征收和水表管理的自動化儀表，極大地提高了水表計量的準確性，杜絕了水表數(shù)據(jù)抄錯、漏抄的問題。方便供水部門和居民用水。 MZ12864系列讀寫模塊由51單片機控制讀寫IC智能卡，控制液晶顯示等模塊。設(shè)計智能水表，讓用戶先買水后用水，

59、實現(xiàn)水費征收自動化。其設(shè)計主要包括四個模塊：IC卡讀寫、液晶顯示、存儲單元、電磁閥控制。通過自己的努力，達到了設(shè)計的目的，完成了設(shè)計任務。在整個設(shè)計過程中，在老師的幫助下，我受益匪淺，學到了很多新知識，為以后的學習和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。1、 IC智能卡水表實現(xiàn)的功能如下：( 1 )根據(jù)購水量自動進行補水、停水操作。當用戶將購買的水表卡插入水表時，水表系統(tǒng)會在識別并確認卡有效后自動打開閥門，進行正常供水。一旦用水量達到水表卡購買的金額，水表會自動關(guān)閉閥門并切斷供水。( 2 )具有自動報警功能。為方便提醒用戶提前交水費，當剩余一定的水量時，水表液晶顯示屏應顯示“余額不足”字樣，提醒用戶及時購水。

60、當余額低于875時，水表報警裝置提醒用戶，并發(fā)出蜂鳴聲提醒用戶繳費。( 3 ) 可隨時顯示累計用水量和卡余額。為方便用戶隨時了解自己的用水量，用戶可以通過水表的LCD液晶顯示屏查看卡的累計用水量和可用水量（指卡表中的剩余水量） .( 4 ) 可累積購水。當用戶購水后插入IC卡時，水表自動累計水表剩余水量和本次購水量。 LCD液晶顯示器顯示累計購水量。（ 5 ）加密功能，對IC卡和水表信息進行加密，做到一卡一表，不易被仿造和非法使用。2 、智能水表的突出特點是：整個系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，采用上位機管理系統(tǒng)，使水表抄表高度自動化，收費方便快捷，大大節(jié)省了人力、物力、財力；部門處理：智能網(wǎng)絡水表采用低功耗設(shè)計。