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1、摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和抄表出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于AT89C5单片机的智能网络水表，智能网络IC卡水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。本文采用AT89C51单片机作为主控芯片，开发一种基于IC卡技术的智能水表。该智能水表可实现总水量累
2、计、月水量统计、水费计算与管理(报警金额、基础水量、计划水量),以及水阀控制等功能。同时具有预存水费、欠费提示、欠费停水等功能。关键词：智能水表 AT89C51 IC卡技术AbstractBecause of its extremely high performance-price ratio, the single-chip computer (SCC) has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applicable
3、 field and fast development. Among all kinds of SCCs, 51 SCC is the most typical and representative one. More and more probelems are arising on the management and record-reading of water meter,electricity meter,and natural gas mater systems as the community development is growing fast.Aiming to slov
4、e these problems,the thesis designed a remote central meter reading system and intelligent water system, development of intelligent resident community and the high demand of one meter per family project.This intelligent water mater will collect the data and transfer it to the remote upper-level mana
5、ging system via concentrator and upper-level management system,while the upper-level management system is responsible for monitoring and managing intelligent water meter network.In this paper, AT89C51 SCM as a master chip, the development of IC card technology based on the intelligent meter. The int
6、elligent meter can realize the accumulated water, water, statistics, computing and management of water (the amount of alarm, basic water, the water plan), and valve control functions. At the same time with stored water and delinquent tips, delinquent water, and other functions.KEY WORDS: Intelligent
7、 water meter AT89C51 IC card technologyii摘要I第一章 绪论11 .1 研究背景11.2选题意义 和经济效益21.2.1远程集中抄表系统及智能网络水表的推广应用前景21.2.2社会效益21.2.3设计的技术指标31.2.4 采用的控制芯片31.2.5采用的抄表方式31.3智能水表市场51.4智能卡表的安全性内容61.4.1智能卡表及系统数据存储的安全性分析71.4.2智能卡表及系统数据交换的安全性分析91 .5论文的主要内容11第二章 整体设计与PROTELL简介122.1远程集中抄表系统的总体概述122.2远程集中抄表系统整体结构122.2.1上位机管
8、理系统132.2.2集中器132.2.3智能网络水表132.3设计方案论证142.3.1传输抄表方式142.4 protel电气原理图设计软件152.4.1 protel电路板设计软件162.4.2 原理图的绘制162.4.3 PCB图的绘制17第三章 智能水表的硬件设计203.1系统硬件组主框图203.2AT89C51单片机性能介绍203.2.1 AT89C51单片机的特性203.2.2 AT89C51单片机的引脚说明213.2.3 AT89C51单片机的振荡器特性223.2.4.芯片擦除：233.3系统其他硬件的选择和电路设计233.3.1 A/D转换电路233.3.2 D/A转换电路25
9、3.3.3数据采集传感器的选型263.3.4 LCD显示283.3.5控制阀门的选型303.3.6电源电路313.3.7 IC卡接口电路323.3.8键盘设计333.3.9报警电路333.3.10防拆电路343.3.11复位电路343.3.12时钟电路35第四章 智能水表的软件设计374.1软件设计思想和组成374.2主程序设计374.3中断服务程序设计384.4子程序设计394.4.1 LCD显示模块394.4.2数据采集模块404.4.3 电机控制模块404.4.4低电压检测模块404.4.5 IC卡处理模块414.5总程序设计44第五章 可靠性和抗干扰性设计455.1 对IC卡水表攻击种
10、类455.2 对水表的物理性攻击的防范办法465.3 IC卡水表中干扰的种类47第六章 结论50参考文献52致谢53附录54一、英文资料翻译54二、相关程序641、键盘程序642、LCD1602的显示程序663、欠压报警 程序684、蜂鸣器程序695、时钟程序70三、电路原理图73第一章 绪论随着我国城镇建设的快速发展，有关城市的水、电、气、暖表的管理和抄表出现的问题也日益突出，根据自来水网的改造、智能小区的建设以及实施“一户一表”工程的需要，本文设计了一种基于AT89C51单片机 的智能网络水表，智能网络IC卡水表通过集中器和上位机管理系统连接，将水表的数据传输给远方的上位机，同时上位机管理
11、 系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。针对传统旧式水表存在的各种缺陷，本文介绍了目前市场上出现的各种智能水表，在大量收集和查阅国内外有关资料的基础上，提出了一种低功耗的智能水表，这种智能水表以AT89C51单片机为核心，实现了用户用水量的采集、计量、处理、存储等，克服了传统旧时水表存在的偷水、漏水等缺陷。 同时本文对水表的远程集中抄表系统进行了全面的介绍，该系统有三层网络结构：上位机管理系统、集中器和智能网络水表。智能网络水表通过RS-480总线和集中器连接，集中器通过调制解调器MODEM和电话网连接，将数据通过电话网传输给上位机管理系统，降低成本的同时提高了数据传输的可靠性。同时上位
12、机管理系统还可以和银行联网,组成四级网络，为集中抄表系统的扩展奠定了基础。这样的设计代替了人工入户抄表的抄表方式,大大方便了居民生活。 本文所设计完成的智能水表具有功能完善,计量准确的优点。1 .1 研究背景 当今社会科学技术高度发展，现代的建筑不仅融合了传统的建筑特点，而且包括了高科技产品和现代科学技术，随着现代通信技术、控制技术、网络技术的发展，现在的智能建筑和智能小区很多已经实现了楼宇自动化，例如：宽带上网、防盗、防火联网报警等，同时耗能计量表出户集中抄表、自动收费、联网管理己成为现代智能建 筑和智能小区的必备条件。这里的耗能计量表是指用于居民住宅耗能计量的仪表，包括水、电、暖、煤气表等
13、，但是现在仍有大量的智能建筑和智能小区的水、电、暖、煤气等耗能计量表采用传统计量技术和抄表方式，因此新的计量技术和抄表方式成为研发的热点。 现在对于耗能计量表的抄表方式多为人工入户抄表，而且归各个管理部门收费，这种收费方式存在很多的弊端：(1)抄表工作劳动强度大、效率低；(2)管理费用高；(3)入户抄表难度大，而且存在安全隐患等。随着通信技术和网络技术的发展，远程自动抄表方式将逐步替代传统的抄表方式，这样可以将耗能计量表的管理统一到物业中心，大大节省人力、物力和财力，而且可以 实时监控耗能表的使用情况，有利于管理部门的管理，同时将物业中心的计算机和银行的管理系统联网，由银行从业主的存款中扣除费
14、用，真正实现了联网收费。 传统的计量技术和抄表方式所使用的仪器仪表多为旧式仪器仪表，这些仪器仪表已经无法满足社会的需要，它们存在着精度低、体积大、可靠性差等缺陷，针对旧式仪器仪表的缺陷，出现了智能化计量仪表。智能化仪器仪表是计算机技术向仪器仪表移植的产物，含有微计算机或微处理器的仪器仪表，具有对数据的存储、运算、逻辑 判断及自动化操作等功能。随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高速发展，智能化计量仪表朝着微型化、数字化和网络化方向发展，并逐步取代旧式的计量仪表。 水表是记录流经封闭满管道中水流量的一种仪表，它是一种积算式速度流量计，原理上是利用活动壁的容积室的机械作用或水流推动涡轮等活动元件
15、，使之旋转以连续确定水流量。水表性能的好坏直接影响着人们的日常生活以及水资源管理工作的效率和科学化水平。而旧式水表存在着偷水、漏水等严重问题，用先进的智能化水表取代旧式水表已经成为一种发展趋势1。1.2选题意义 和经济效益 1.2.1远程集中抄表系统及智能网络水表的推广应用前景 随着我国城镇建设步伐的加快，城市水、电、气等建设规模日益庞大，管理工作越来越复杂，而且越来越繁重，在这种情况下传统的管理模式已经暴露出各种弊端，与城镇的现代化建设不相适应。对于水表计量计费而言，实现水表的远程集中抄表有以下优点： (1)可以有效地解决入户抄表效率低的问题，提高自来水公司的用水管理水平和管理效率，杜绝水费的拖欠； (2)避免干扰居民生活，杜绝安全隐患； (3)远程集中抄表可以使管理部门随时了解居民的用水情况，而且使抄表工作不受时间的限制。 长期以来，我国城镇居民使用的水表普遍是普通机械旋翼湿式水表，这种水表价格低廉、性能比较稳定，但是存在着偷水、漏水等现象。智能网络水表的使用相对于传统的水表有
