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基于单片机的ic卡水表的.doc
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沈阳理工大学学士学位论文
I
基于单片机的 IC 卡水表的设计
摘 要
智能 IC 卡水表是一种集计量功能和控制功能为一体的水量计量装置,是一种利用
现代微电子技术、现代传感技术、对用水量进行计量并能进行用水数据传递及结算交易
的新型水表。该水表的研发从根本上改变了自来水公司传统的工作方式,形成了先买卡
充值再用水的服务模式,有效的避免了水费的流失、为降低自来水公司经营成本提供了
先进的管理手段,解决了长期困扰供水行业的水费拖欠问题,更重要的是使公民的用水
观念和供水部门的管理方式发生了根本改变。
本次设计的智能 IC 卡水表系统利用单片机 AT89C51 作为主要芯片,完成了充值、
扣费、复位等功能。显示部分采用 LCD12864 液晶显示器,能够支持汉字和数字输出,
简单明了。键盘采用矩阵键盘模块,输入方便。IC 卡采用了西门子公司的 SLE4442 逻
辑加密卡。设计结果表明,此系统设计容易,结构简单,造价低廉,维修方便。本文详
细介绍了系统的整体原理,分析了系统的硬件及软件设计,并制作了实物。
关键词:单片机;IC 卡;智能水表
沈阳理工大学学士学位论文
II
Abstract
The intelligent IC card water meter is a kind of water metering measuring function and
control functions of the device, is the use of modern microelectronic technology, modern
sensor technology, '(new water meter card technology of the water metering and can use data
transfer and settlement of transactions. Research and development of the water change water
company the traditional working way fundamentally, formed the card to buy water service
mode, in order to avoid water loss, provides advanced management method to reduce the
water company operating cost, solve the problem of arrears of long-term problems in water
supply industry water, more important is to make a fundamental change in the concept of
water use and water supply departments of civil management.
The design of the intelligent IC card water meter system using single chip
microcomputer AT89C51 complete recharge, fee deduction, reset functions. The display part
using LCD12864 liquid crystal display, can support Chinese characters and the digital output,
simple and clear. The keyboard using matrix keyboard input module, convenient. IC card
using SLE4442 logic encryption card Siemens ltd.Results show that, this system is easy to
design, simple structure, low cost, convenient repair. This paper introduces the principle of
the whole system, discusses the hardware and software design of the system and create the
physical.
Key words: microcomputer;IC card;Intelligent water meter
沈阳理工大学学士学位论文
III
目 录
1 绪论.......................................................................................................................................1
1.1 课题背景.....................................................................................................................1
1.2 传统水表.....................................................................................................................1
1.2.1 传统水表的主要结构.......................................................................................1
1.2.2 传统水表的主要特点.......................................................................................1
1.3 智能 IC 卡水表...........................................................................................................2
1.3.1 智能 IC 卡水表的主要特点.............................................................................2
1.4 IC 卡的发展历史........................................................................................................3
1.5 研究内容.....................................................................................................................3
2 IC 卡水表的整体设计..........................................................................................................5
2.1 系统的功能说明.........................................................................................................5
2.2 系统总体方案设计.....................................................................................................5
2.2.1 IC 卡选择..........................................................................................................6
2.2.2 键盘选择...........................................................................................................7
2.2.3 显示器的选择...................................................................................................7
3 系统各模块硬件电路设计...................................................................................................9
3.1 Protel 电路原理图设计软件......................................................................................9
3.2 单片机部分...............................................................................................................12
3.2.1 单片机 AT89C51 介绍...................................................................................12
3.2.2 AT89C51 主要管脚介绍................................................................................13
3.2.3 芯片擦除.........................................................................................................15
3.3 时钟电路和复位电路...............................................................................................15
3.4 LCD12864 液晶显示电路........................................................................................16
3.5 SLE4442IC 卡部分 ..................................................................................................17
3.5.1 SLE4442IC 卡的主要指标 ............................................................................17
3.6 键盘设计...................................................................................................................18
3.7 报警电路...................................................................................................................19
4 软件设计.............................................................................................................................20
4.1 主程序设计...............................................................................................................20
沈阳理工大学学士学位论文
IV
4.2 子程序流程图...........................................................................................................21
4.2.1 充值程序流程图.............................................................................................21
4.2.2 用水扣费程序流程图.....................................................................................22
5 编程与系统调试.................................................................................................................24
5.1 编程工具 Keil...........................................................................................................24
5.1.1 uvision4 集成开发环境介绍..........................................................................25
5.2 调试结果...................................................................................................................26
5.2.1 实物调试.........................................................................................................26
5.2.2 上电选择.........................................................................................................26
5.2.3 充值界面.........................................................................................................26
5.2.4 用水扣费状态.................................................................................................27
结 论.........................................................................................................................................29
致 谢.........................................................................................................................................31
参考文献...................................................................................................................................32
附录 A 英文原文...................................................................................................................33
附录 B 汉语翻译...................................................................................................................39
附录 C 主要程序...................................................................................................................44
附录 D 电路原理图...............................................................................................................48
沈阳理工大学学士学位论文
1
1 绪论
1.1 课题背景
科学技术发展的脚步越来越快,加快了资源的消耗,特别是人们日常生活必不可少
的淡水资源。淡水资源对国家的发展也是极为重要的,但是,我国是世界上人均淡水资
源最为匮乏的几个国家之一。目前在我国 600 多个城市中有将近 400 个城市出现了供水
不足的现象。节约水资源我们可以采取两方面的措施,一是加大力度研发和推广节水新
技术;二是对用水进行更加科学的管理。目前我国大部分城市居民使用自来水,都是在
区域性水站供水基础上,逐步发展成为以单位住宅区或以楼栋、单元为一户由自来水公
司抄表收费的。此方式存在着工作量大,收费周期比较长,收费相对困难,效率低下等
缺点。这种经营模式已经跟不上社会发展的脚步了。因此在某种意义上来说,加强用水
科学管理成为了当前的首要任务。
随着社会经济的发展和人们生活水平的逐步提高,智能化电子产品已逐步深入到每
户家庭,由此我们提出了 IC 卡智能水表的方案。
1.2 传统水表
传统水表经历了慢长的发展时间,它对改善人们生活、促进科技进步起到了无法估
量的作用。直到现在依然被作为供水公司的主要经营模式。
1.2.1 传统水表的主要结构
传统水表主要是由硬件构成的,采用固定方式确定的,这也是其能实现的功能比较
单一。此种水表只具有统计流量和指针显示用水量的功能,传统水表一般都具有输入信
号接口、内部处理电路和实时显示三大部分。
1.2.2 传统水表的主要特点
传统水表的主要特点就是自成体系,自我包容,用户无法对其进行更改。传统水表
的功能也比较单一,它只具流量的采集和机械指针显示用水量这鞋比较简单的功能。而
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