無磁水表的設(shè)計與實現(xiàn)

PAGE摘要水表是水流量計量的主要工具，與居民的生產(chǎn)生活有著密切的關(guān)系，而國內(nèi)的水表大多采用較為落后的旋翼式水表，水表行業(yè)面臨著較好的機遇。本設(shè)計中的無磁水表由于抗磁干擾性較強，所以具有相當高的穩(wěn)定性。利用LC振蕩電路來測量水流量，選用較為先進的AT89C52單片機為核心，制作出功耗較低的無磁水表，而且擁有較高的穩(wěn)定性，并能保持較高的精準度和抗干擾性。關(guān)鍵詞：無磁水表、LC振蕩電路、AT89C52單片機ABSTRACTWaterflowmeteristhemaintoolmeasurementwiththeproductionlifeoftheresidentshasacloserelationship,andtheuseofdomesticwatermetersislaggingbehindmostoftherotortypewatermeter,watermeterindustryisfacinggoodopportunities.Thedesignofthenon-magneticmeterhasagoodopportunity,haveagoodvalueofpromotion.ThroughthemeasurementofwaterflowLCoscillatorcircuit,theuseofmoreadvancedandfeaturemoreAT89C52MCUasthecore,toproducenon-magneticmeters,andhasahighstability,andtomaintainahighaccuracyandimmunity.Keywords：LCoscillatingcircuit,AT89C52microcomputer,watermeterwithnonmagnetic目錄1引言 11.1課題提出的目的及背景 11.2水表發(fā)展的歷程及趨勢 11.2.1水表測量技術(shù) 11.2.2水表的發(fā)展趨勢 22系統(tǒng)總體方案的設(shè)計 32.1系統(tǒng)設(shè)計思想及方案選擇 32.2系統(tǒng)組成 33系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 43.1單片機的選擇 43.2無磁計量功能模塊 63.2.1無磁計量的原理 63.3閥門控制 83.4液晶顯示模塊 93.5IC卡模塊 103.6蜂鳴器電路 123.7電壓檢測模塊 133.8電源電路模塊 143.9防拆電路模塊 153.10復(fù)位電路模塊 163.11鍵盤設(shè)計 164系統(tǒng)程序設(shè)計 174.1主程序設(shè)計 174.2子程序設(shè)計 184.2.1充值程序設(shè)計 184.2.1用水扣費程序設(shè)計 195軟件選擇及仿真 195.1軟件的選擇 195.2仿真結(jié)果演示 206總結(jié) 22致謝 24參考文獻 25附錄 26PAGE151引言1.1課題提出的目的及背景流量計量是科學計量中非常重要的一部分，而水流量計量又是流量計量中最重要的組成部分，在居民的生產(chǎn)、生活中起著非常重要的作用。而無磁水表的設(shè)計與實現(xiàn)能夠為水流計量提供強有力地支持。眾所周知，水是不可再生資源。由于人口過多，工業(yè)的高速發(fā)展，我們對水的需求量也越來越大，環(huán)境的自凈速度遠遠跟不上我們的用水速度。近年來隨著全球水資源的不斷枯竭，為改變中國南澇北旱和北方地區(qū)水資源嚴重短缺局面，南水北調(diào)等國家重點工程的運行，隨著法制計量的不斷完善，全社會對水計量的要求越來越高。因此，設(shè)計出適合我國各種使用條件的水表成為一個重要的課題，設(shè)計出的水表要擁有較高的穩(wěn)定性，精準性和較強的抗干擾的能力?，F(xiàn)在設(shè)計出的水表多是采用舌簧管、霍爾元件或者是韋根傳感器，但是他們都有著較為明顯的缺點。舌黃管一旦出現(xiàn)故障，檢測故障相當困難，由于誤差較大，并不適合對誤差要求高的產(chǎn)品設(shè)計，而且其產(chǎn)品壽命太低，也并不適合生產(chǎn)；而霍爾元件在工作的時候容易被磁場和電場干擾；韋根傳感器存在磁阻大，價格太貴的缺點。我們可以看出這幾種傳感器都帶有磁的特性，在磁場作用下發(fā)出脈沖信號，所以都會避免不了磁場的干擾，從這點就能體現(xiàn)出本文設(shè)計的無磁水表的優(yōu)越性。本設(shè)計利用LC振蕩電路的原理，而不需要利用到電磁原理，這樣的話就可以使其具有較高的穩(wěn)定性和抗干擾的能力，并且大大的提高精準度，所以具有一定的推廣價值。1.2水表發(fā)展的歷程及趨勢1.2.1水表測量技術(shù)水表的測量對象是水，而水是相對條件下較為穩(wěn)定的，其溫度、壓力、密度等都不容易受到影響。但因為流量計量的動態(tài)特性，水表的工作依然會受到一定的影響。隨著流量計量技術(shù)的發(fā)展，我們可以選擇的范圍也越來越寬，但是很多技術(shù)都有著自己的缺陷。當我們選擇合適的水表時，除要適應(yīng)符合法制計量的要求之外，我們必須考慮各方面的其它因素，包括它的靈敏度、數(shù)據(jù)的范圍、成本和安裝復(fù)雜程度、抗干擾的能力等等。因此，為了適應(yīng)各種不同的環(huán)境條件，比如介質(zhì)，流量等，它們都有著不同的使用要求，所以各類水表被廣泛應(yīng)用。而我們設(shè)計的無磁水表就是為了避免磁場的干擾而設(shè)計出的產(chǎn)品。1.2.2水表的發(fā)展趨勢隨著計量技術(shù)的發(fā)展，水表也進入高速發(fā)展的階段，現(xiàn)國內(nèi)外主要發(fā)展以下幾種水表：1.預(yù)付費類水表預(yù)付費水表主要采用先付費后用水的原則。這對我國傳統(tǒng)的手抄式收費方式進行了重大的改革。它能非常有效的解決部分地區(qū)收水費困難的問題，而且一定程度上節(jié)省了人力資源，也避免了因為抄表而給居民的生活帶來不便，而且可以使收費更為合理。這種水表在以后的發(fā)展中會越來越廣泛的得到運用，有著較為廣闊的發(fā)展前景。2.靈敏度較高的水表由于水資源的日益匱乏，水也變得越來越寶貴，采用計量等級高的水表能夠一定程度上的節(jié)約水資源，避免水資源的浪費。而且因為其較高的靈敏度，可以運用到生產(chǎn)過程中。其主要產(chǎn)品為活塞式水表，可以達到國際上的標準。3.防倒流水表或雙向計量水表現(xiàn)在市面上的水表多為單流向的水表，如果水流產(chǎn)生倒流，可以使水表反向轉(zhuǎn)動，從而導致水表的計量出現(xiàn)錯誤，導致計量的糾紛。如果采用防倒流水表或者雙向計量水表，則可以避免這種情況，避免部分有心之人采用倒流法作弊，造成水資源的白白浪費。這種水表也擁有著較好的市場。4.遠傳戶外抄讀和計算機物業(yè)管理相結(jié)合的水表由于信息化的高速發(fā)展，自動化程度也越來越高，遠傳戶外抄讀的水表也開始進入大眾的視野中。它能夠較為集中高效的掌握用戶的用水量信息，節(jié)省很多的人力資源，越來越受到居民的喜愛。2系統(tǒng)總體方案的設(shè)計2.1系統(tǒng)設(shè)計思想及方案選擇本設(shè)計中選擇利用LC振蕩電路的原理來測量水流量，它的基本電路圖如圖2-1所示。圖2-1LC振蕩基本原理在圖2-1的電路中，我們先把K開關(guān)處于1位，使電容C充滿電；等充電完成后將K開關(guān)扳至2位。如果電感L中的電阻和線路上的損耗被忽略掉，這樣就可以構(gòu)成一個理想狀態(tài)的LC振蕩回路。當完成上述步驟后，回路中將會產(chǎn)生自由振蕩。當開關(guān)K扳至2位后，充了電的電容C將通過電感L放電，產(chǎn)生兩個結(jié)果：（1）放電過程中，電容器中的電荷量逐漸減少，電壓也同時會逐漸降低，所儲存的能量也會變少；（2）同時通過電感器電流增大，會導致電感器的磁能慢慢的增加。當電容放電完全后，電荷量、電壓、電能都會變成零。在這個時候，電感中的電流則會達到最大值，磁場中的能量也會達到最大。由于能量守恒，在這個時候電感中的磁能與電容放電前的電能會是相等的。如果是在理想的情況下，LC回路中的振蕩將會一直進行下去。但是振蕩總是會有衰減的而且衰減程度會不同，計量水流量可以利用衰減程度的不同判斷當前傳感器所處的狀態(tài)。2.2系統(tǒng)組成本次設(shè)計的組成模塊主要有以下幾個模塊，分別是單片機控制模塊、蜂鳴器模塊、液晶顯示模塊、電壓檢測模塊、Flash存儲模塊、閥門控制模塊、無磁計量模塊、復(fù)位電路模塊、防拆裝置模塊以及IC卡模塊。無磁水表系統(tǒng)總框圖如圖2-2所示。圖2-2無磁水表系統(tǒng)總框圖各模塊的主要功能如下：1.電壓檢測模塊：主要用來檢測電池電量。當電量不足時發(fā)出提醒并關(guān)閉閥門。2.FLASH存儲模塊：主要用于儲存水量余額、已用水量等信息。3.IC口模塊：用來購買水量，管理系統(tǒng)和下位機之間傳輸重要數(shù)據(jù)。4.無磁計量模塊：主要用于測量水流量。5.閥門控制模塊：用于控制供水的開關(guān)，當出現(xiàn)一些異常的情況時關(guān)閉。6.液晶顯示模塊：顯示水表中的各種數(shù)據(jù)。7.蜂鳴器模塊：用以提示相應(yīng)的操作是否成功，成功時蜂鳴器響。8.復(fù)位電路：為了保證單片機能夠正常運行。9.防拆裝置：為了防止水表被拆卸。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1單片機的選擇此次設(shè)計采用AT89C52單片機。Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52單片機功能非常的強大，較低的功耗，很好的兼容性，很高的穩(wěn)定性，而且有較高的性價比。AT89C52單片機的主要工作特性如下：（1）在硬件組成、指令系統(tǒng)等發(fā)面有很好的兼容性。（2）運算處理能力相當?shù)膹姶?，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號處理的算法。（3）擁有三個可編程定時器。（4）有著低功耗的工作模式。（5）可編程串行UART通道。（6）全靜態(tài)操作:0HZ-24MHZ。（7）1000次擦寫周期。AT89C52外部引腳圖如圖3-1所示。圖3-1AT89C52外部引腳圖AT89C52部分引腳功能介紹如下：VCC：電源電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏極開路型雙向I/O口。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口：P3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。3.2無磁計量功能模塊3.2.1無磁計量的原理圖3-2用兩個LC傳感器旋轉(zhuǎn)測量的原理如圖3-2所示，在這個圓盤上，區(qū)域a鍍有良好導電性的金屬而另一半?yún)^(qū)域b是導電性很差的半圓盤，沒有鍍有任何金屬。圓盤會隨著水流的流動而轉(zhuǎn)動，所以導致電感所處的位置也會變化。當位于左邊的電路給LC回路激勵脈沖信號，可以使LC回路產(chǎn)生振蕩，從而會讓它擁有能量。隨后斷開激勵電路，從而會讓它發(fā)生阻尼振蕩，振蕩總會發(fā)生區(qū)域a的半盤或者區(qū)域b的半盤上。因為在振蕩的過程中，能量會損失掉一部分，從而會導致振蕩的不斷衰減，衰減會遵循以下的公式：（3-1）式子中為振蕩電壓；為激勵電壓；為阻尼系數(shù)；為衰減振蕩中角頻率；衰減振蕩中的角頻率跟阻尼系數(shù)有著很大的關(guān)系,即,式中，為LC回路的諧振的角頻率。從以上式子中我們可以看出:鍍了導電性良好的金屬的區(qū)域a如果處于電感線圈所產(chǎn)生的磁場中的話，金屬的存在會一定程度上影響阻尼系數(shù)的大小，衰減振蕩的頻率將受到影響,衰減會更快些,振蕩波形如圖3-3所示。圖3-3波形測量示意圖我們把兩種不同的振蕩波形轉(zhuǎn)換為MCU可以識別的0或1代碼，傳感器所在的位置就可以被確定了。AT89C52單片機可以非常有效的轉(zhuǎn)換這種振蕩波形。我們對振蕩中的電壓進行對比和分析以后會發(fā)下，在左邊的振蕩電路斷開以后，然后我們需要延時一段時間，然后等待振蕩衰減到可以測量的范圍內(nèi)的時候，然后在規(guī)定的時間把測得的電壓和基準電壓比較，如果比基準電壓高的話，我們視為高，如果始終比基準電壓低的則視為低，基準電壓是由單片機AD采集模塊得到的。旋轉(zhuǎn)測量的轉(zhuǎn)換結(jié)果如圖3-4所示。圖3-4旋轉(zhuǎn)測量的轉(zhuǎn)換結(jié)果通過圖3-4(a)所示，如果我們僅僅使用一個LC回路，只能測得水流的單向流動，只有使用2個LC回路才可以推斷出水流的流向，利用傳感器1或傳感器2狀態(tài)的變化導致的高低電平的變化來判斷轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的方向。圖3-4(b)是轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)的時序圖，我們可以看出如果以逆時針旋轉(zhuǎn)為正向的話，可以把當傳感器1和傳感器2從狀態(tài)d改變到狀態(tài)a時認為是水量增加1個單位，把從狀態(tài)b改變到狀態(tài)a時認為是水量減少1個單位。把前一次狀態(tài)到當前狀態(tài)轉(zhuǎn)變的所有可能及相應(yīng)的運動狀態(tài)列成狀態(tài)表，存儲在單片機的存儲器中，我們根據(jù)傳感器采集到的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的方向和轉(zhuǎn)動圈數(shù)N，儀表常數(shù)為K，再由Q(L)=N/K（且K=N/L)可以得出流過儀表的水量Q，從而達到計量水量的目的。3.3閥門控制閥門控制在水表控制系統(tǒng)中處于非常重要的地位，如果閥門控制的性能較差，將會給居民的生產(chǎn)生活帶來不便，而且不利于供水部門的監(jiān)管。而閥門的種類又有很多種，我們本次采用脈沖式電磁閥。閥門控制設(shè)計實現(xiàn)對電磁閥的開、關(guān)及故障診斷。當IC卡認證時，如果認證錯誤，則電控閥關(guān)閉，如果認證成功，則電控閥開啟。如果電池缺電，電控閥也需要關(guān)閉。如果出現(xiàn)并顯示閥門故障，此時水表用戶需通知管理人員進行排除故障后方可正常用水。原理如圖3-5所示。圖3-5電控閥模塊原理圖在這個圖中，可以看到電路中有一個三極管Q，它主要的作用是一定程度上能夠減小電路中的靜態(tài)功耗。在日常的生活中，閥門肯定長時間處于打開或者關(guān)閉的狀態(tài)，所以開關(guān)中2和1接觸，或者2和3接觸。我們在這里假設(shè)2和1接觸。如果不要三極管Q，則2會直接接地，Vcc、R1、開關(guān)、地就構(gòu)成一個通路。我們假設(shè)R1為10K，電源為3.6V，我們可以得到靜態(tài)電流為0.36mA，對于本系統(tǒng)靜態(tài)電流過大，所以三極管Q必不可少。3.4液晶顯示模塊本設(shè)計中的液晶顯示模塊采用LCD顯示器，選擇LM016L液晶顯示器。顯示器的作用是為了顯示數(shù)值和提示信息。當放入IC卡后輸入密碼時，顯示出需要輸入密碼的數(shù)字，當密碼錯誤時提示輸入錯誤。并且能夠顯示剩余水量，和使用水量的總和。液晶顯示模塊電路圖如圖3-6所示。圖3-6液晶顯示模塊電路LM016L液晶顯示器在設(shè)計中非常的常見。它的顯示的質(zhì)量是非常高的，而且不會發(fā)生閃爍。而且這個顯示器采用的是數(shù)字型接口，這種接口是相對比較可靠的，而且有著非常方便的操作。它在體積上是非常小的，并且有著很小的功耗，所以在本設(shè)計中是比較適合的。它是使用HD44780控制器，這個控制器的功能非常的強大，能夠?qū)崿F(xiàn)字符的移動和閃爍的功能。3.5IC卡模塊由于傳統(tǒng)的接觸式IC卡的使用壽命不長，且損壞后難以修理。本設(shè)計采用非接觸式IC卡，即射頻卡。因為沒有觸點，所以它具有很好的可靠性。射頻卡擁有多種可工作的距離，能夠適應(yīng)不同的場合。無需插拔，使它擁有很好的可操作性。IC卡模塊采用RC522芯片，IC卡模塊的電路圖如圖3-7所示。圖3-7IC卡模塊的電路圖如圖所示，在復(fù)位以后，先使系統(tǒng)初始化，并且使看門狗復(fù)位，而且同時要使關(guān)鍵的數(shù)據(jù)得到恢復(fù)。當水表能夠正常工作的時候,我們還要能夠判斷系統(tǒng)各個部件是否缺電，是否收到外界磁場的干擾，IC卡中的余額是否不足，閥門是否被拆卸過。如果系統(tǒng)發(fā)生電量不足、受到外界磁場的干擾、水表被人為的拆卸過、IC卡內(nèi)的余額不足的情況，電控閥能夠自動關(guān)閉。而且為了保護電控閥不長時間一直的工作，我們需要定時關(guān)閉、開啟一次電控閥。RC522系統(tǒng)的工作頻率是13.56MHz，這個頻率通過一個27.12MHz的晶振產(chǎn)生；IRQ端與單片機相連，用于產(chǎn)生中斷信號。由于信號傳輸載波頻率固定為13.56MHz，因此濾波和接收部分的元件L0、C0、R1、R2、Cmid和Crx的值是固定的。C1、C2這兩個元件用于匹配天線阻抗，它們值的大小與所設(shè)計天線參數(shù)密切相關(guān)。RC522芯片它具有以下工作特性。(1)高集成度的調(diào)制解調(diào)電路。(2)采用很少的外部連接器件。(3)內(nèi)置溫度傳感器，以便在芯片溫度過高時自動停止RF發(fā)射。(4)支持Classic加密。(5)64字節(jié)的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)。(6)靈活的中斷模式。(7)低功耗的硬復(fù)位功能。(8)軟件掉電模式。(9)可編程定時器。(10)3.3V的電源電壓。(11)CRV協(xié)處理器。(12)內(nèi)部自測試。在RC522應(yīng)用電路，除了與單片機的接口連接，RC522外圍的還必須有天線、以及和天線匹配的電路等等。3.6蜂鳴器電路圖3-8蜂鳴器電路模塊原理圖蜂鳴器電路原理圖如圖3-8所示,它的主要作用是在讀卡操作失敗的時候能夠報警。當我們放上IC卡并開始輸入密碼時,如果密碼輸入錯誤,會發(fā)出警報聲。而且當水量不足的時候，也能夠發(fā)出警報的聲音。本設(shè)計中的蜂鳴器電路主要由兩個電阻、一個三極管和一個蜂鳴器組成。3.7電壓檢測模塊圖3-9電壓檢測模塊連接圖電壓檢測模塊連接圖如圖3-9所示，它在整個系統(tǒng)中也有著很重要的作用，是不可缺少的一部分。如果經(jīng)過電壓檢測，當前的系統(tǒng)處于缺電的狀態(tài)，那么表內(nèi)的主要數(shù)據(jù)很可能丟失，電壓檢測模塊這個時候就要采取保護措施。首先關(guān)閉閥門使系統(tǒng)停止工作，將數(shù)據(jù)保存起來，以保證用戶和供水系統(tǒng)的利益。如果發(fā)生缺電，則主要可能是電源供電不足，或者是水表被人為的拆卸過。本設(shè)計中的電路主要是由電壓檢測器、常閉和常開的開關(guān)各一個、兩個與非門、一個或非門組成。當電壓缺電時，會輸出一個低電平的信號，這個時候會產(chǎn)生斷開電路，已達到保護系統(tǒng)的目的。3.8電源電路模塊圖3-10電源電路模塊連接圖電源電路模塊連接圖如圖3-10所示，本次設(shè)計供電的電源采用鋰電池的設(shè)計，鋰電池電壓為3.6V。鋰電池有著自己很大的優(yōu)勢，它能夠提供系統(tǒng)的所有優(yōu)勢，而且使用的壽命是非常長的。水表對于生活中是一種必須要保證長時間使用的物品，它必須有著很高的穩(wěn)定性，而干電池則不具備這一點。當然鋰電池也不是永遠不會壞的，所以我們的電壓檢測系統(tǒng)彌補了這一點的不足，當電量不足或者損壞的時候，我們的系統(tǒng)會發(fā)出提示，提醒用戶更換電池等等，來保護數(shù)據(jù)不丟失，以免給廣大用戶帶來困擾。3.9防拆電路模塊圖3-11防拆電路模塊連接圖防拆電路連接圖如圖3-11所示，在我們設(shè)計的水表中，加入防拆系統(tǒng)可以使這個水表更加安全可靠。在日常生活中，為了防止各別別有用心的用戶拆卸水表，這個部分也是不可缺少的，它能夠很有效的保護供水公司的利益。本設(shè)計中在電路中加入一個常閉的按鍵，當有用戶開始拆卸水表的時候，這個按鍵會打開，這個時候系統(tǒng)會停止工作。這個設(shè)計可以非常有效地保證水表不被拆卸。3.10復(fù)位電路模塊圖3-12復(fù)位電路原理圖復(fù)位電路的原理圖如圖3-12所示，這個電路的作用是為了保護整個系統(tǒng)在任何時候都能夠正常的工作。當單片機無法正常工作的時候，用復(fù)位電路可以使它自動恢復(fù)或者采用人工進行恢復(fù)。本設(shè)計中的主要復(fù)位是上電復(fù)位、欠壓復(fù)位和外部的復(fù)位。當電源的電壓高于指定的某個數(shù)值后，開始進行上壓復(fù)位。當電壓低于設(shè)定的數(shù)值時，開始進行欠壓復(fù)位。當引腳的電平發(fā)生變化的時候，進行外部復(fù)位。為了系統(tǒng)的安全，復(fù)位一定要等待一定的時間后并使電壓穩(wěn)定后才停止。3.11鍵盤設(shè)計圖3-13鍵盤設(shè)計原理圖鍵盤的設(shè)計原理圖如圖3-13所示，由于本次設(shè)計需要鍵盤能夠充值并且輸入密碼，而單片機AT89C52的接口是不夠用的，所以我們的設(shè)計中采用4*4的16個鍵位的鍵盤。鍵盤在設(shè)計中是不可缺少的一部分，我們通過鍵盤來控制系統(tǒng)，并且輸入一些重要的信息。本次采用的鍵盤不僅僅能夠滿足這次的設(shè)計，而且在成本上也是比較合適的，能夠運用到生產(chǎn)中。選用合適的鍵盤，對于此次設(shè)計的成功是不可缺少的一部分。4系統(tǒng)程序設(shè)計4.1主程序設(shè)計對于主程序系統(tǒng)流程，復(fù)位以后，先使系統(tǒng)初始化，然后開始檢測IC卡插入后的信息。主程序設(shè)計流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序設(shè)計流程圖本次設(shè)計的主程序先進行系統(tǒng)的初始化，初始化完成后開始讀卡，這時候屏幕上會顯示輸入密碼。當密碼輸入完成后，需要對密碼進行校對。如果密碼不正確，則系統(tǒng)自動停止，反之密碼輸入正確后，要對是否需要進行充值操作判斷。若余額充足，就開啟閥門，用戶開始用水。如果余額不足，需要進行充值，那么我們就進行充值操作，如果充值成功，則開啟閥門用水。如果充值失敗，那么系統(tǒng)停止操作。4.2子程序設(shè)計4.2.1充值程序設(shè)計圖4-2充值程序設(shè)計流程圖充值程序設(shè)計流程圖如圖4-2所示。開始后，首先對密碼進行校對。如果密碼錯誤，則本次充值直接結(jié)束。若密碼輸入正確，按下充值按鈕，然后輸入充值金額，充值成功后結(jié)束。4.2.1用水扣費程序設(shè)計圖4-3用水扣費程序設(shè)計流程圖用水扣費程序設(shè)計流程圖如圖4-3所示，首先我們先進行讀卡操作，讀卡后按下用水按鈕，這個時候水閥開啟，IC卡開始扣費。5軟件選擇及仿真5.1軟件的選擇在本設(shè)計當中，繪圖軟件選用PROTEL進行繪圖。PROTEL是Altium公司設(shè)計出的一款非常強力的EDA軟件，在我們電子行業(yè)中，它經(jīng)常使我們首選的軟件，由于它很早就被大家接受，所以導致它現(xiàn)在也大范圍的被使用。它的操作非常的簡單，很適合我們進行繪圖。PROTEL主要的功能特點是提供大量的工業(yè)化標準電路板作為設(shè)計模版；智能封裝導航和反射和串擾仿真的波形顯示結(jié)果與便利的測量工具相結(jié)合。本次設(shè)計中的仿真部分采用Proteus仿真軟件。Proteus仿真軟件的功能非常的強大，在電氣工程的學習應(yīng)用中起著很重要的作用。它的出現(xiàn)方便了很多電氣設(shè)計工作者，支持各種硬件及其軟件的仿真。它的主要的功能特點是能夠?qū)Ψ浅｝嫶蟮姆N類的單片機進行仿真，進行自動或者人工的布線，能夠進行互動的仿真等等。它在我們的生產(chǎn)設(shè)計中以及教學中都有著很重要的地位。5.2仿真結(jié)果演示本次設(shè)計中使用Proteus仿真軟件進行仿真部分如圖5-1、圖5-2、圖5-3及圖5-4所示。圖5-1顯示輸入IC卡密碼當系統(tǒng)開始運行時，顯示輸入IC卡密碼，初始密碼為123。如果密碼輸入不正確，則發(fā)出警報聲。圖5-2顯示余量不足請充值當密碼輸入正確后，如果余額不足，則會提醒需要充值，這時候我們需要按下充值按鈕對IC卡進行充值操作。圖5-3充值金額顯示當進行充值的時候，我們需要輸入充值的金額，這里我們假設(shè)充值111元的水量。圖5-4水表運行時的狀態(tài)當水表正常運行時，可以從顯示器中讀取數(shù)據(jù)。S為使用的水量總和，L為剩余的水量的總和。6總結(jié)本次設(shè)計選用與居民的生產(chǎn)生活有很大聯(lián)系的水表作為研究課題。在大學四年學習的期間，系統(tǒng)的學習了有關(guān)單片機的知識，這是對于這些知識的一次實際運用。這次設(shè)計能夠體現(xiàn)大學期間所學到的東西，而且能夠活學活用，對以后的學習生活有著非常重大的意義。在進行這次設(shè)計的過程中，遇到了很多的困難，比如不知道如何選擇合適的仿真工具等等，但是通過老師同學們的幫助，這些問題都得到了很好的解決，這對以后的生活工作都有著很重要的學習意義。在本次設(shè)計當中，主要完成了以下的內(nèi)容。首先經(jīng)過篩選，選擇了本次設(shè)計。然后根據(jù)設(shè)計的要求，做出了初步的規(guī)劃，選擇出一個可行的方案；然后上網(wǎng)搜索和去圖書館選擇和本方案有關(guān)的書籍雜志，進行系統(tǒng)的學習。經(jīng)過一段時間的學習以后，進行硬件的選擇：比如選擇何種單片機，選擇合適的IC卡；最后開始系統(tǒng)的進行設(shè)計，設(shè)計出合理的流程、電路，并多次修改，然后進行仿真，以確定設(shè)計出的水表是可靠的，能夠運行的。當然，由于各方面的原因，設(shè)計出的東西并非是沒有一點點缺點的。它依然存在很多的問題，比如在低流量的時候，會存在一定的誤差。而且成本過高也是一個不可忽略的問題。在以后的學習中，希望能夠通過一些設(shè)計，使這些問題都得到更好的解決。本次的設(shè)計，是大學學習到的知識的一次匯總，運用了很多的知識，鍛煉了自