基于51单片机的IC卡智能水表设计

1、设计需求及目的

(1) 用水管理功能,当用户插入有效IC卡时,系统将剩余水量与购买水量相加,并且将余额数值存入到芯片以防丢失;当用户开始用水的时后,系统将剩余水量与使用的水量自动相减,并且存入到芯片以防丢失。
(2) 显示功能,采用LCD1602液晶显示屏显示,可以查询出用水总量及可用剩余水量。
(3) 自动供停水功能,当使用剩余水量为0时,将自动关闭阀门;充值以后购水成功,阀门再次开启。
(4) 报警功能。当剩余水量减少到一定量时,蜂鸣器和LED灯发出报警信息并提示用户购水。
(5) 防拆卸功能。当智能水表被强行拆卸时,水表内的防拆卸开关被触发,单片机立即关闭阀门,防止用户恶意偷水。

2、设计思路及方案

(1)单片机选择

宏晶公司的STC89C52单片机是一款功耗低、性能高的CMOS 8位单片机,他有8K的可编程Flash ROM,与8051单片机的引脚和指令完全兼容,而且有8K字节的闪存,256字节的内存,32位输入输出接口,另外还有看门狗定时器,2个数据指针,3个16位的定时、计数器, 6向量的中断,TTL串口。完全可以满足本设计功能和性能的要求。

(2)IC卡读写模块选择

本设计选用技术较先进的MF522-AN非接触式IC卡读写模块,该芯片是NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片,广泛应用于智能仪表和便携式手持设备研发。

(3)显示模块选择

LCD1602液晶显示屏:它是一种专门用来显示数字、字母和符号等的点阵型液晶模块。它由两排16个点阵式字符位组成,他不仅可以显示数字,还可以显示英文和符号。

(4)电源电路选择

线性稳压直流电源:输出纹波小,反应速度快,输出电压比输入电压低,工作时产生的噪声较低,但是它的效率较低,而且发热量大,间接地给系统增加了热噪声。

因本设计电路功耗较低,+5V电源由电池直接供电,由线性稳压电源集成电路ASM1117-3.3,为IC卡读写模块提供+3.3V电源。

(5)系统方案

本设计的硬件设计原则是在保证低功耗的前提下,实现水控功能。首先由用户到自来水公司购买水费,其金额由自来水的充值机写到IC卡里,回家后将IC卡放到水表上,这时IC卡读写模块将卡内金额数据传递给单片机,单片机根据有无余额判断是否开启电磁阀,并且通过液晶显示模块将水表内的余额以及使用的水量信息显示出来;用水时流量传感器将用水量的数据传递给单片机,再通过单片机计算出实时的余额,当余额低于设定值时,报警电路发出提示,当余额为零时,电磁阀关闭,直至再次读到有金额的IC卡为止。另外本设计还考虑了防破坏功能,当有人恶意开启水表盖时,内部的防盗开关动作,单片机检测到该信号,这时电磁阀关闭,报警器鸣叫。

IC卡智能水表硬件主要由五大部分组成:

1、单片机:采用STC89C52单片机;

2、IC卡读写模块:MF522-AN非接触式IC卡读写模块;

3、液晶显示模块:选用LCD1602液晶屏;

4、电源模块:选用5V电池和ASM1117-3.3芯片提供电源;

5、接口电路:由电磁阀控制电路,脉冲提取电路和报警电路组成。

3、硬件电路

 

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