(煤矿行业)应教卢子权智能化煤气表的设计最全版

（冶金行业）应教卢子权智能化煤气表的设计

河南科技学院

2009届本科毕业论文（设计）

论文题目：智能化煤气表的设计

学生姓名：卢子权

II

所在院系：机电学院

所学专业：应用电子技术教育导师姓名：洪新华邵锋

完成时间：2009年5月20日

摘要

目前使用的机械式煤气表存在较大的弊端，给管理部门和用户带来了很大

的不方便，为了能从根本上解决此问题，设计一种新型的智能煤气表收费系统

就显得十分必要。针对这种情况，本文设计了智能IC卡煤气表系统，以实现煤

气收费管理的电子化和信息化。

本设计是基于AT89S52单片机控制的煤气计费模块，控制简单，设计中采用非接触式智能卡模块实现预付费功能，具有严谨的保护和防作弊功能；系统具备液晶显示功能，利用RT1602液晶显示模块显示余额、用气量等数据；为了保证系统的稳定性和可靠性，该设计中还加入了掉电保护模块，保护用户数据不丢失，使计费系统实现自动化和最优化。

关键词：煤气表,非接触式卡,预付费,单片机

II

TheDesignOfIntelligentGasMeter

Abstract

Themechanicalgasmeteratpresenthasabigdisadvantagestothemana gementandtheusersagreatdealofinconvenience.Inordertofundamentally solvethisproblem,itisverynecessarytodesignanewtypesystemofintelligen tgasmeter.Inviewofthissituation,thispaperdesignedanintelligentICcardg asmetersystemsinordertoachievethegastariffsandthemanagementofele ctronicinformation.

ThedesignisagasbillingmodulewhichbasedontheMCUAT89S52,thec ontrolissimple,thedesigntakethenon-contactlesssmartcardmoduletoach ievepre-paidfunctions,withhavestrictprotectionandanti-cheatfunctions. SystemusetheRT1602-liquidcrystaldisplayfunctiontoshowtheBalancedat aetc.Inordertoensuresystemstabilityandreliability,thedesignalsojoinedth epower-downprotectionmoduletoprotecttheuserdataisnotlost,makethe systemenablesautomatedbillingsystemandoptimization.

KeyWords:Gasmeter,Non-contactcard,Prepaid,Single-chip

II

目录1 绪论1

1.1 国家宏观政策1

1.2 国际上煤气表的发展及收费方式2

1.2.1 国外煤气表的现状2

1.2.2 收费方式2

1.3 国内IC卡煤气表的发展3

1.4 设计目的3

1.5 设计中需要重点解决的问题3

2 整体设计方案4

2.1 系统组成4

2.2 整体方案论述4

3 单元电路5

3.1 主控电路MCU5

3.1.1 主控芯片介绍5

3.1.2 主控电路6

3.2 流量测量模块7

3.3 显示电路8

3.3.1 RT1602介绍8

3.3.1.1 RT1602引脚说明8

3.3.1.2 RT1602指令说明9

3.3.1.3 RT1602的读写时序10

3.3.2 LCD接口电路12

3.4 掉电存储模块12

3.4.1总线的基本原理12

3.4.2 AT24C02介绍14

3.4.3 AT24C02硬件电路连接15

3.5 智能IC卡接口模块15

3.5.1 Mifare S50卡介绍15

3.5.2 Mifare S50卡的访问操作与命令16

3.5.3 读卡器模块17

3.5.4 硬件电路17

3.6 电源监控系统18

3.7 电磁阀控制电路19

2

3.8 煤气泄漏报警电路20

3.9 声光报警电路20

4 程序设计21

4.1 主程序流程图21

4.2 非接触式卡读写模块21

4.3 掉电存储模块23

4.4 液晶显示模块24

5 结论24

致谢25

参考文献26

附录1 总体电路图27

附录2 液晶显示程序流程图28 附录3 主程序29

附录4 非接触式卡程序32

附录5 掉电存储程序43

附录6 液晶显示程序46

1绪论

1.1国家宏观政策

随着社会的进步，人民生活水平的不断提高，城市管道煤气已逐渐进入千家万户。煤气作为一种清洁和高效的能源已经有越来越多的用户在使用，据不完全统计，截止2005年，我国城市煤气用户已达3200多万。特别是西部大开发“西气东输”计划的启动，管道煤气将向更多的大，中，小城市扩展，用户更会大幅增长，管道煤气已经和水，电一样成为城市的基本设施，给人们的日常生活带来极大的方便。最近中国市场监测中心发布《2009年中国煤气表制造行业研究咨询报告》，介绍了煤气表制造行业的运行概况，其中大多计费装置是以电子卡式和集中式为主，分别分析了2008-2009年全球和国内煤气表制造行业市场规模及供需发展态势,并详细分析了近几年国内煤气表制造行业市场的产销状况，并对未来三年煤气表制造行业的市场供需状况、竞争格局进行了预测分析。报告同时指出研究和设计新型智能的煤气表对该市场行业的大力推动作用【1】。

为了改善煤气部门的经营状况，为了适应社会主义市场经济，同时方便人民群众的生活，国家政策十分明确的提出了要改变目前的查表收费方式。在《中国住宅产品发展纲要》中明确提出，实现方便查表，不干扰住户，使大量人工查表工作逐步过度到数据化传递，开发智能化（智能卡式，磁卡式）煤气计量装置及接口箱柜。智能化计量装置的开发要达到准确计量（二级精度），抗干扰能力强，稳定性与耐久性可靠，使用安全，防盗等基本技术性能要求。

作为“三金工程”之一的金卡工程在我国经过多年的发展，已经取得了明显的成效，但于国外相比仍有很大的差距。IC卡智能终端是由IC卡多功能结算器系统，感应式IC卡收费机系统，IC卡门禁系统，智能IC卡煤气表，水表计费系统，金融商用IC卡，POS机等组成，产品广泛应用于交通，金融，商业，公用事业，社会保障等各个领域，是推进信息产业发展，推进金卡工程的基础产品。近年来，人们对智能IC卡电表，水表，煤气表等进行了很多的研究，使得这些技术越来越成熟，并进入了试用阶段，目前国内许多大中城市以开始逐渐采用。这些政策和指导方针对于智能家居系统的发展具有很大的推动作用，而智能煤气计量系统也将会给人们的生活带来更大的便利。

智能IC卡煤气表是一种根据用户IC卡购气量实现自动计量收费，自动控制用气的民用高技术产品，它具有传统人工抄表收费式煤气表无可比拟的优越性，实现了煤气收费管理系统的电子化，信息化和网络化，IC卡煤气表及其收