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1、基于GSM的煤气表采集系统的设计 作 者 姓 名 李朋朋 专 业 电子信息工程 指导教师姓名 郭俊美 专业技术职务 讲师 _目 录摘 要1第一章 绪 论31.1 课题意义31.2 本系统完成的功能3第二章 各模块方案选择32.1电源模块32.2 单片机控制模块42.3 煤气流量传感器的选择42.4 键盘模块42.5 显示模块52.6 数字时钟电路52.7 串口解决方案62.8 GSM模块选择62.9 数据存储器6第三章 系统硬件设计73.1 硬件总体结构73.2 PIC 18F458 单片机简介73.2.1 高性能RISC CPU73.2.2 外围功能模块特性73.2.3 高级的模/数转换特性
2、83.2.4 CAN总线模块特性83.2.5 特殊的单片机特性93.2.6 FLASH技术93.3.煤气流量传感器电路的设计93.4 漏气检测电路的设计103.5 开阀熄火检测电路的设计103.6 通风扇控制电路113.7 电磁气阀控制电路113.8 红外键盘模块设计123.9 电源电路的设计153.10 时钟电路的设计163.10.1 时钟芯片DS1302简介163.10.2 DS1302 硬件连接173.11 LCD液晶显示电路173.12 打印机模块183.13 通过串口收发短消息193.13.1 GSM短消息技术简介193.13.2 短消息特点203.13.3 收发短消息方式213.1
3、3.4 PDU编码213.13.5 AT指令213.13.6发短消息223.13.7接收短消息24第四章 软件设计254.1 软件设计的主要步骤254.2 主函数流程图274.3 数据采集，存储，查询软件设计284.4 红外健盘软件设计304.5 GSM模块短信接收发送设计31第五章 实物效果335.1 本系统的控制按键说明335.2 各功能详细介绍34第六章 结束语40参考文献41附 录42附录一：总原理图42附录二：主程序清单43致 谢116山东轻工业学院2009届本科生毕业设计（论文）摘 要采用传统的人工抄取煤气表数据的方式，不可避免地存在耗费人工、效率低、误差大，时间长等缺点。无线抄表
4、系统可以摆脱人工抄表的办法，利用GSM进行远程数据传输。具有计量准确、通信可靠、抄表方便、功耗低等优点，以及节省人力、远程监控、远程维护的功能。本系统设计的GSM抄表系统是由单片机控制模块、流量计数模块、电源模块、显示模块、GSM通信模块、时钟模块、红外线键盘模块、打印模块、漏气检测模块、开阀熄火检测模块和存储模块等组成。本系统实现了用量计数、计价、用量查询、GSM远程无线抄表、打印、存储、液晶显示、红外键盘控制、号码更改、价格更改、闹钟设置、时间设置、手动止闹、漏气检测、开阀熄火检测、报警等功能。最终完成一个多功能家庭煤气表的设计。虽然现在只有部分城市采用了远程抄表，但全国全面建设的号角已经
5、吹响，很多的大中型城市已经开始全面部署。相关的电子科技企业也都快速的跟进，加紧远程无线抄表的研发和生产步伐。相信在几年之内，原始的人工抄表系统将会被现代化的无线抄表系统所全面取代。关键词：GSM无线抄表 煤气表 单片机 ABSTRACTUsing the traditional artificially reading data from the gas meter, inevitably exist consuming manual, inefficient and error, time to long, and other shortcomings. The advantage of G
6、SM wireless meter reading system is accurate metering , reliable communication, meter-reading convenience, low power consumption and the labour-saving, remote monitoring, remote maintenance functions.The wireless meter-reading system is consist of MCU module, flow number of modules, power module, di
7、splaying module, GSM communication module, clock module, infrared keyboard modules, print modules, leak detection module, Extinguished the fire detection module and memory module. The system to achieve the amount of counting, pricing, the amount of inquiries, GSM wireless remote meter-reading, print
8、ing, storage, liquid crystal display, infra-red keyboard control, the number changes, price changes, the alarm settings, time settings, Manually stop the clock, leak detection , Extinguished the fire detection，alarm and other functions. Final completion of a multi-purpose household gas meter design.
9、 虽然现在只有少数的大城市采用了的智能路灯控制，但全国全面建设的号角已经吹响，很多的大中型城市已经开始全面部署。Although only a handful of cities using the wireless meter reading system, but the comprehensive building of the National bugle call is sounded. Many of the large and medium-sized cities have started full deployment. 相关的电子科技企业也都快速的跟进，加紧的智能路灯系统地
10、研发。Elec-tronic technology related enterprises are quick follow-up. 相信在几年之内，原始的路灯系统将会被现代化的照明系统所全面取代。Believe that within afew years, the traditional artificially reading data from the gas meter will be replaced by the wireless meter reading system.Key words：GSM wireless meter reading system; Gas meter
11、; MCU第一章 绪 论1.1 课题意义目前市场上销售的煤气表一般来说有机械式和数字式两大类。机械式历史悠久,技术成熟,价格低廉,但功能单一,目前占有较大的市场份额;数字式显示直观,功能多,价格高。机械式只能由人工抄表,这种落后的抄表方式,消耗大量的人力、物力,而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。抄煤气表一向是燃气部门一项复杂而重要的工作，而市民交费同样是件繁琐的事情，给居民带来很多的不便。因此,国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。自动抄表系统目前主要采用有线通信技术和无线通信技术。要能实现自动抄表,则要求煤气表必须为数字式的,且需具备一定的通信
12、功能。目前大部分数字式煤气表一般只有记录用气量和一定通信的功能,随着人们生活水平的逐步提高,对煤气表功能的要求也越来越高,自动抄表系统的逐步普及要求煤气表具备一定的通信功能外,对安全方面的要求更为重要。为了适应自动抄表系统的需要和用户对煤气表功能的需求,本设计特开发了一多功能数字式煤气表。采用GSM无线传输，具有安全检测，无线通信，数字计量，计价等功能。与现有的众多智能抄表系统相比，本设计方案具有如下独到的优点：免去在住户单元楼内和室内布置数据采集专用通信线路的麻烦，降低了成本，而且无线传输中干扰也比有线传输要少，即在一定程度上提高了前端数据采集、传输的可靠性；有效利用了丰富的现有电力线网络资
13、源，符合创建节约型社会的要求，具有很重要的现实意义。1.2本系统完成的功能本设计完成了 用量计数、计价、用量查询、GSM短信接收、GSM短信发送、打印、存储、晶液显示、红外键盘控制、号码更改、价格更改、闹钟设置、时间设置、手动止闹、漏气检测、开阀熄火检测、报警等功能。最终完成一个多功能家庭煤气表的成品。第二章 各模块方案选择2.1电源模块方案一：采用200W/5V直流稳压电源供电。功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，但是，煤气表要求不能断电，以保证数据的正常存储和用户的正常使用，这一点此方案不能满足要求。方案二：采用太阳能电池板和蓄电池供电，蓄电池采用2A型号，满足系统的要求，并且不会断电
14、，既方便用户，又可以节能，并且安装使用都非常便利。分析比较后，我选择方案二。2.2 单片机控制模块方案一：采用AT89S51。51单片机是8位单片机中应用范围比较广的一类单片机。它采用冯诺依曼结构结构，指令、数据总线复用，并且采用集中指令集（CISC）；程序指令比较多。执行速度较慢且搞干扰能力不强。方案二：采用PIC16F877。PIC是数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构,并且使用精简指令集（RISC），它具有寻址方式简单和代码压宿率高，功耗低，驱动能力强，应用平台界面友好、开发方便，程序存储器版本齐全等优点并且内部自带有256字节的EEPROM1。但它只有8K的程序存储空间。方案三：采用PIC 18F458。它具有方案二中介绍的PIC系列单片机的所有优点，并且具有32K的程序存储空间和1536的RAM。总上，因为本设计功能复杂。需要的Flash和RAM资源相对较多。因此采用方案三。2.3 煤气流量传感器的选择 方案一：干簧管传感型。干簧管由于不需要供电，它对一般的电磁干扰不敏感,，虽然干簧管的机械触点有疲劳寿命的问题，但质量较好的高性能触点干簧管寿命可达108次。方案二：霍尔传感型。霍尔元件虽然灵敏度高而又无触点，但都需要供电，这使得整个系统供电问题变得较为突出，不仅要考虑用交流电，还要考虑后备电源，所以在安装后的运行成本比较高
