基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计附程序+图
基于P87LPC764单片机的智能IC卡水表
Ｃ Ｔ４ Ｃ Ａ ２ Ｗ ０２存 储 芯 片 。 Ｃ Ｔ ４ Ｃ ２ Ａ ２ Ｗ Ｏ 是 一 个 ２ 串行 Ｃ Ｓ ＥＰ Ｐ 内 部 含 Ｋ ＭＯ ２Ｒ Ｍ 有 ２ ６ 个 ８ 位 字 节 ，ＡＴ ４ Ｃ ２ 有 一 ５ Ｃ ２Ｗ ０
量 脉 冲计 数 ， 个 脉 冲 计 Ｏ１ 水 。 水 量 一 ．ｍ。
产 的 P 8 7 L P C 7 6 4 微 功 耗 8 位 单 片机
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它 是 2 0 管 脚 封 装 的单 片 机 体 积 小 适
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单 片机 是 智 能 IC 卡 水 表 的 核 心
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电 路 设 计 ：智 能 lC 卡 水 表 数 据 处
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智 能 lC 卡 水 表 的 核 心 部 件 经 过 精 心 考 虑 我 们 采 用 P H IL I P S 半 导 体 公 司 生
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8
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使 其 闭合 即 在 信 号 端 产 生
基于单片机的控制系统—IC卡智能水表
基于单片机的控制系统—IC卡智能水表姓名：刘二涛班机：自动化112201H学号：201122060115AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用。
AT89C2051还具有2级程序存储器保密锁定、15条可编程I/O线、6个中断源等性能。
AT89C2051单片机AT89C2051单片机引脚图基于AT89C2051单片机的IC卡智能水表系统以接触IC卡或非接触射频卡作为媒介，将各种信息输入表中控制系统来自动开关阀门(供水或停水)，由用户到自来水公司网点先预购买水量，再将用水量通过IC卡输入表中控制系统，等水量用尽即自动关阀并中断水的供应，报警器在设定水量用完之前会自动报警以提醒用户购水，达到“先买水、后用水”的目的。
根据设计要求，所要设计的系统除了解决最基本的正常供水还应具有一定的智能功能。
主系统的框架图如图1所示。
由图中可以看出，系统由这样一些功能模块组成：微处理器、流量传感器、信号处理模块、IC卡接口电路、E2PROM数据存储电路、显示电路、报警电路、电源模块、电磁阀驱动电路以及其他辅助电路。
所有模块的设计均考虑了低功耗的要求，本系统采用外接3节5号电池供电，内部采用超级电容作为备用。
系统时钟采用外接晶振方式，约为6MHz。
图1 主系统框图IC卡智能水表工作原理：首先由用户购买IC卡（即用户卡），并携IC卡至收费工作站交费购水，工作人员将购买水量等信息写入卡中。
用户将卡插入IC卡水表，卡表内单片机识别IC卡密码并确认无误后，将卡中购买水量与表内剩余水量相加后，写入卡表内存储器，同时必须将IC卡内购水值清零。
基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计
基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计【摘要】本文的重点是对新型的IC卡智能水表电路进行设计和研究，它的主要特征是：以STC89C52单片机为核心，可以实现对IC卡的读写，对液晶屏幕的显示、电磁阀的开闭，对流量计脉冲的提取进行控制。
此外，它还拥有存储电路，可以完成对水表信号的读写处理，并对水表工作进行监控。
同时还能提供安全保护、自动报警、通讯接口等电路设计，以满足用户对IC卡智能水表控制系统的要求。
通过现场数据采集和实时传输水表数据，可以轻松准确地了解用户的用水量、剩余水量和购水量等信息，实现对用户的实时监控。
【关键词】单片机IC卡智能控制水表1水表的系统方案设计本系统以实现控制水的功能为基本原则，同时又要满足低功耗的要求。
首先，用户持IC卡到自来水公司购水，自来水公司用读写器把购水记录的数据写入IC卡中，之后用户将IC卡放在水表的读取和写入模块的感应区，然后IC卡读取和写入模块把IC卡中的数据传输到单片机，单片机就会根据IC卡中有无余额来决定是否要打开电磁阀，同时在LCD模块上显示出水表中的结余金额、用水量、余水量等信息；在用户用水时，流量传感器会将收集到的用水量数据的脉冲信号传输给单片机，通过单片机来计算目前的余额。
当余额低于设置值时，将发出警报，当余额为零时，将自动将电磁阀关闭，直至再次读入IC卡中。
此外，在这个设计中，还考虑到了防拆卸的功能，如果有人想要强行拆卸水表，就会触发水表内的防盗开关，当单片机探测到这个信号时，控制电磁阀自动关闭，并且报警器会发出警报声。
2 智能水表的硬件部分设计2.1 主控制装置本设计所采用的STC89C52是一个8位的CMOS51单片机，它有8KB的可编程性和可擦去性。
其具有32个输入输出端口、6个中断信号和2个计时器。
芯片中的闪存能够让程序在系统中进行更改，或者利用传统的非易失内存编程器改写相应的程序。
STC89C52是一种功能强大，性能稳定，性价比较高，在各类控制系统中有着广泛的应用。
基于单片机的IC卡智能水表设计
基于单片机的IC卡智能水表设计一、IC 卡智能水表的工作原理IC 卡智能水表主要由流量传感器、单片机控制单元、IC 卡读写模块、显示模块和阀门控制模块等组成。
流量传感器用于实时检测水的流量，并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机作为核心控制单元，负责对流量数据进行处理、计算水费、与 IC 卡进行通信以及控制阀门的开关。
IC 卡读写模块用于读取用户的 IC 卡信息，包括用户余额、用水数据等，并将水表的相关数据写入 IC 卡。
显示模块则用于显示用户的用水量、余额等信息。
阀门控制模块根据单片机的指令，控制水表阀门的开启和关闭，以实现用水的控制。
二、硬件设计1、单片机选型选择合适的单片机是整个设计的关键。
需要考虑单片机的性能、资源、功耗和成本等因素。
常见的单片机如 STM32 系列、AVR 系列等都可以满足需求。
2、流量传感器流量传感器的精度和稳定性直接影响水表的测量准确性。
可以选用电磁式、涡轮式或超声波式流量传感器。
3、 IC 卡读写模块IC 卡读写模块需要支持常见的 IC 卡类型，如 SLE4442 卡、Mifare 卡等，并具备可靠的读写性能。
4、显示模块可以采用液晶显示屏（LCD）或数码管显示，以清晰地显示用水量和余额等信息。
5、阀门控制模块阀门控制模块通常采用电动阀门或电磁阀，通过单片机的输出信号来控制阀门的开关。
三、软件设计1、主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机内部资源的初始化、各模块的初始化等。
然后进入循环，不断检测流量传感器的信号，进行流量计算和水费计算。
同时，检测 IC 卡的插入，进行读写操作，并根据用户余额和用水情况控制阀门的开关。
2、流量计算算法根据流量传感器输出的信号，采用合适的算法计算水的流量。
常见的算法有定时采样法、脉冲计数法等。
3、 IC 卡通信协议遵循 IC 卡的通信协议，实现与 IC 卡的数据交换。
包括读取卡内的用户信息、写入水表的用水数据等。
4、阀门控制算法根据用户余额和用水情况，制定合理的阀门控制策略。
基于ADuC812单片机IC卡预付费水表的研制
基于ADuC812单片机IC卡预付费水表的研制关键词： IC卡水表 ADuC812 低功耗安全性可靠性1 引言长期以来，我国水表的收费一直采用人工抄表、收费的方式,工作十分繁琐,而且容易出错。
此外,目前人们工作繁忙,很多楼宇又装有防盗门锁,收费工作更加不方便，要解决这些问题，必须依靠现代科学技术对传统水表进行改造，使其智能化。
随着IC卡应用的普及，利用IC卡实现“先付费后用水”的水费管理成为可行。
本文研讨的IC卡智能水表具有功耗低、安全性高、可靠性好、抗干扰能力强的特点。
2 总体方案设计2.1 智能水表的组成智能水表的原理框图如图1所示，主要由单片机系统、电源、IC卡座、微功耗电阀门及流量传感器等部分组成。
图 1 智能水表原理框图2.2 智能水表的功能(1) 根据所购水量，自动执行供、停水当用户将所购水卡(IC卡)插入水表时，表内系统在确认该卡有效后，自动打开阀门，进行正常供水，一旦用水量达到水卡所购水量，水表将自动关闭阀门，切断供水。
(2) 具有自动报警功能当用户用水量剩下最后一定量时，水表通过喇叭发出声音报警信号，提醒用户及时购水。
(3) 可随时提供累计用水量、本月用水量、可用水量及相应的水费信息用户通过水表的液晶显示器，查看累计用水量、本月用水量、可用水量及相应的水费信息。
(4) 可对购水量及水费进行累计当用户插入购水后的IC卡时，水表自动将本次购水量与表内结余水量进行累计，计算水费，并存入水表内。
(5) 具有自动保护功能当水表被擅自拆卸时，表内自动保护系统将自动关闭阀门，停止供水，并记录拆卸时间，以备查验。
(6) 断电保护功能智能水表采用交直流两种方式供电，一旦外界交流电源停止供电或电池失效，表内的水量、水费等重要参数可保存10年以上。
(7) 加密功能能对IC卡及表内的信息进行加密，防止非法使用。
3 硬件系统设计3.1 ADuC812单片机系统ADuC812是美国AD公司推出的高性能单片机，具有集成度高、资源丰富等特点。
基于单片机的智能水表设计
ii
目
录
摘 要........................................................................................................................ i ABSTRACT.............................................................................................................. ii 目 录......................................................................................................................iii 1 绪论....................................................................................................................... 1 2 系统分析及设计方案........................................................................................... 2 2.1 系统设计技术指标.................................................................................... 2 2.2 系统主要硬件............................................................................................ 2 3 硬件设计................................................................................................................ 3 3.1 AT89C51 单片机的介绍............................................................................ 3 3.2 流量传感器............................................................................................... 9 3.3 阀门驱动电路......................................................................................... 10 3.4 读写模块................................................................................................. 11 3.5 通信模块.................................................................................................. 13 3.6 显示电路.................................................................................................. 15 3.7 报警电路.................................................................................................. 15 3.8 电源电路.................................................................................................. 16 4 软件设计.............................................................................................................. 17 4.1 设计思路.................................................................................................. 17 4.2 主流程图.................................................................................................. 18 4.3 protues 仿真 结 论..................................................................................................................... 21 致 谢..................................................................................................................... 22 参考文献................................................................................................................. 23 附录 一................................................................................................................... 24 附录 二................................................................................................................... 27
基于单片机的IC卡智能水表设计
基于单片机的IC卡智能水表设计摘要为适应国家用水制度的改革，研究和利用现代化智能技术对自来水实行自动控制，减轻供水管理部门因“先供水后收费”造成的资金压力，减少每月抄表、收费所带来的麻烦和因收费问题带来的纠纷，用现代科学技术手段改变自来水管理体制的落后现状，势在必行。
基于单片机的IC智能水表不但可以提高供水部门的工作效率，而且在技术上为节约用水、合理用水创造了条件，由于这些特点，基于单片机的IC智能水表得到了越来越广泛的应用。
本论文主要设计研究基于单片机的IC卡智能水表电路，其主要功能是以AT89C51单片机为核心，实现IC卡的读写，液晶显示的控制，电磁阀的控制，脉冲的提取，同时具有安全保护电路、记忆单元电路、通信接口电路，完成整个水表信号的读、写处理，监控水表工作的功能。
本文对每个模块逐一进行了研究，全面详细地论述了硬件电路的设计流程，对本设计中IC卡读写电路模块、液晶显示电路模块和H6152读写电路模块等工作原理及功能进行了详细了说明。
关键词：单片机；IC卡；液晶显示；记忆模块目录第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2 传统水表 (2)1.2.1 传统水表的主要结构 (2)1.2.2 传统水表的主要特点 (2)1.3 智能水表 (2)1.3.1 智能水表的特点 (3)1.3.2 国内外智能水表的发展现状及发展趋势 (4)第2章智能水表的组成和单片机的选择 (5)2.1智能水表系统硬件组成 (5)2.2 AT89C51单片机简介 (6)2.2.1 89C51单片机的基本组成 (6)2.2.2 89C51单片机引脚及其功能 (7)第3章系统各模块硬件电路设计 (8)3.1 IC卡读写电路 (8)3.1.1 Mifare 1射频IC卡 (8)3.1.2 H6152读写模块 (11)3.1.3 IC卡读写电路的原理及说明 (11)3.2 液晶显示电路 (14)3.2.1 液晶显示模块 (14)3.2.2 电源模块 (16)3.2.3 单片机模块 (18)3.3 记忆单元电路 (18)3.3.1 I2C总线简介 (18)3.3.2 AT24C01简介 (20)3.3.3 硬件原理图 (20)3.4 电磁阀控制电路 (21)3.5 其它模块电路 (22)第4章系统各模块软件设计 (23)4.1 IC卡读写软件设计 (23)4.1.1 H6152内部寄存器 (23)4.1.2 H6152通信协议与控制命令 (25)4.1.3 IC卡读写电路程序流程图及部分程序 (29)4.2 液晶显示电路软件设计 (30)4.2.1液晶控制驱动器指令集 (30)4.2.2程序流程图及部分程序 (32)4.3 记忆单元电路软件设计 (34)第5章结论 (35)附录：电路图 (36)第1章绪论1.1课题背景及意义随着社会科学技术的高速发展，资源短缺现象日益严重，尤其是与人类生存嘻嘻相关的水资源。
基于51单片机的ic卡智能水表课程设计
基于51单片机的ic卡智能水表课程设计基于51单片机的IC卡智能水表课程设计一、引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，水资源的合理利用和管理变得愈发重要。
传统的水表只能实现简单的读数功能，无法满足现代社会对智能化水表的需求。
本文将介绍一种基于51单片机的IC 卡智能水表的课程设计方案，通过对IC卡的读写和水表计量功能的结合，实现对用户用水量的监测和管理。
二、课程设计方案1. 系统框架本课程设计采用51单片机作为控制核心，通过与IC卡、水表及相关传感器的连接与通信，实现智能水表的计量、存储和管理。
系统框架包括IC卡读写模块、水表计量模块、显示模块和数据管理模块。
2. IC卡读写模块IC卡作为存储用户信息和充值记录的介质，需要通过51单片机与系统进行数据交互。
本课程设计中，采用SPI总线通信协议，通过51单片机的SPI接口与IC卡进行通信，实现对IC卡的读写操作。
IC卡中存储了用户的身份信息、充值金额和消费记录等数据，通过读卡器读取IC卡中的数据，传输给51单片机进行处理。
3. 水表计量模块水表计量模块通过与水表传感器的连接与通信，实现对用户用水量的实时计量。
本课程设计中，采用脉冲计量的方式，水表传感器产生的脉冲信号通过51单片机的外部中断引脚接收并计数，实时记录用户的用水量。
通过设置合适的脉冲与用水量的换算关系，可以准确地计量用户的用水量。
4. 显示模块显示模块用于显示用户的用水量和剩余金额等信息，方便用户实时了解自己的用水情况。
本课程设计中，采用LCD液晶显示屏作为显示设备，通过51单片机与LCD显示屏进行通信，将计量数据和相关信息显示在屏幕上。
5. 数据管理模块数据管理模块用于对用户的用水量和消费记录进行管理和统计。
本课程设计中，采用EEPROM作为数据存储介质，通过51单片机与EEPROM进行通信，实现对用户信息、充值记录和消费记录等数据的读写操作。
通过数据管理模块，可以实现对用户用水量和消费情况的管理和查询。
基于单片机的IC卡智能水表设计(有cad图)
目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1课题背景及意义 (3)1.2 传统水表 (4)1.2.1 传统水表的主要结构 (4)1.2.2 传统水表的主要特点 (4)1.3 智能水表 (4)1.3.1 智能水表的特点 (5)1.3.2 国内外智能水表的发展现状及发展趋势 (6)第2章智能水表的组成和单片机的选择 (7)2.1智能水表系统硬件组成 (7)2.2 AT89C51单片机简介 (8)2.2.1 89C51单片机的基本组成 (8)2.2.2 89C51单片机引脚及其功能 (9)第3章系统各模块硬件电路设计 (10)3.1 IC卡读写电路 (10)3.1.1 Mifare 1射频IC卡 (10)3.1.2 H6152读写模块 (13)3.1.3 IC卡读写电路的原理及说明 (13)3.2 液晶显示电路 (16)3.2.1 液晶显示模块 (16)3.2.2 电源模块 (18)3.2.3 单片机模块 (20)3.3 记忆单元电路 (20)3.3.1 I2C总线简介 (20)3.3.2 AT24C01简介 (22)3.3.3 硬件原理图 (22)3.4 电磁阀控制电路 (23)3.5 其它模块电路 (24)第4章系统各模块软件设计 (25)4.1 IC卡读写软件设计 (25)4.1.1 H6152内部寄存器 (25)4.1.2 H6152通信协议与控制命令 (27)4.1.3 IC卡读写电路程序流程图及部分程序 (31)4.2 液晶显示电路软件设计 (32)4.2.1液晶控制驱动器指令集 (32)4.2.2程序流程图及部分程序 (34)4.3 记忆单元电路软件设计 (36)第5章结论 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)附录：电路图 (40)基于单片机的IC卡智能水表设计摘要为适应国家用水制度的改革，研究和利用现代化智能技术对自来水实行自动控制，减轻供水管理部门因“先供水后收费”造成的资金压力，减少每月抄表、收费所带来的麻烦和因收费问题带来的纠纷，用现代科学技术手段改变自来水管理体制的落后现状，势在必行。
基于MSP430的智能水表设计
基于MSP430的智能水表设计智能水表系统的实用性研究己成为当前仪表行业的热点之一。
本文介绍的就是一种基于MSP430F413单片机的智能水表的设计。
本论文以智能IC卡水表系统为研究对象，重点探讨了基于MSP430F413型超低功耗单片机在低功耗智能仪表上的应用与开发。
智能水表的工作原理本文设计的智能水表的工作原理：用户先购买IC卡（用户卡），并携带IC 卡至收费工作站交费购水，工作人员将购水量等信息写入卡中。
用户将卡插入IC 卡水表表座内时，IC卡水表内单片机识别IC卡密码，校验并确认无误后，将卡中购水量与表内剩余水量相加后（初次使用时，剩余水量为零），写入IC卡水表内的存储器，进而控制电阀开通阀门供水。
用户在用水过程中，带磁感器的叶轮在水流的冲击下转动，通过磁传递，带动上表罩上的梅花齿轮转动并使多极齿轮转动，实现机械累计计量，每当计量到0.01m3时由位于0.01m3处的计量传感器向单片机发出同步的计量脉冲信号，此时，MSP430F413将输入的有效脉冲计入并计算用水量，IC卡水表内剩余水量就会相应的减少一个计量单位，累计用水量就会增加一个计量单位，LCD显示屏上显示剩余水量等相关用水数据。
当剩余水量低于一个定量时（有一个事先设定好的最低剩余水量值），IC卡水表的报警系统启动（蜂鸣器响起），提醒用户及时到供水部门再次购水，这时，LCD显示屏上显示“请购水”字样。
当剩余水量为-1时，单片机驱动电阀自动关闭，切断水源，停止供水并报警。
在用户重新购水读卡存入后，再开通电阀供水。
在正常情况下，阀门处于开通状态，当遇到剩余水量为-1或者电池电压小于3V等其他特殊情况时阀门会由开通变为关闭状态。
MSP430F413简介TI公司MSP430 F413系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，其中包括一系列器件，它们针对不同的应用而由各种不同模块组成。
它们具有16位RISC结构，CPU的16个寄存器和常数发生器使MSP430微控制器能达到最高的代码效率。
基于AT89C51单片机的智能水表设计2
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 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 slove 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 managing 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 intelligent 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 water meter AT89C51 IC card technology摘要 (I)第一章绪论 (1)1 .1 研究背景 (1)1.2选题意义和经济效益 (2)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 (2)1.2.2社会效益 (2)1.2.3设计的技术指标 (3)1.2.4 采用的控制芯片 (3)1.2.5采用的抄表方式 (3)1.3智能水表市场 (5)1.4智能卡表的安全性内容 (6)1.4.1智能卡表及系统数据存储的安全性分析 (7)1.4.2智能卡表及系统数据交换的安全性分析 (9)1 .5论文的主要内容 (11)第二章整体设计与PROTELL简介 (12)2.1远程集中抄表系统的总体概述 (12)2.2远程集中抄表系统整体结构 (12)2.2.1上位机管理系统 (13)2.2.2集中器 (13)2.2.3智能网络水表 (13)2.3设计方案论证 (14)2.3.1传输抄表方式 (14)2.4 protel电气原理图设计软件 (15)2.4.1 protel电路板设计软件 (16)2.4.2 原理图的绘制 (16)2.4.3 PCB图的绘制 (17)第三章智能水表的硬件设计 (20)3.1系统硬件组主框图 (20)3.2AT89C51单片机性能介绍 (20)3.2.1 AT89C51单片机的特性 (20)3.2.2 AT89C51单片机的引脚说明 (21)3.2.3 AT89C51单片机的振荡器特性 (22)3.2.4.芯片擦除： (23)3.3系统其他硬件的选择和电路设计 (23)3.3.1 A/D转换电路 (23)3.3.2 D/A转换电路 (25)3.3.3数据采集传感器的选型 (26)3.3.4 LCD显示 (28)3.3.5控制阀门的选型 (30)3.3.6电源电路 (31)3.3.7 IC卡接口电路 (32)3.3.8键盘设计 (33)3.3.9报警电路 (33)3.3.10防拆电路 (34)3.3.11复位电路 (34)3.3.12时钟电路 (35)第四章智能水表的软件设计 (37)4.1软件设计思想和组成 (37)4.2主程序设计 (37)4.3中断服务程序设计 (38)4.4子程序设计 (39)4.4.1 LCD显示模块 (39)4.4.2数据采集模块 (40)4.4.3 电机控制模块 (40)4.4.4低电压检测模块 (40)4.4.5 IC卡处理模块 (41)4.5总程序设计 (44)第五章可靠性和抗干扰性设计 (45)5.1 对IC卡水表攻击种类 (45)5.2 对水表的物理性攻击的防范办法 (46)5.3 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 (64)1、键盘程序 (64)2、LCD1602的显示程序 (66)3、欠压报警程序 (68)4、蜂鸣器程序 (69)5、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，同时上位机管理系统通过集中器对智能网络水表进行监测和管理。
335 基于单片机的IC卡智能水表设计
目 录摘 要 (1)Abstract (2)第 1 章 绪论 (3)1.1课题背景及意义 (3)1.2 传统水表 (4)1.2.1 传统水表的主要结构 (4)1.2.2 传统水表的主要特点 (4)1.3 智能水表 (4)1.3.1 智能水表的特点 (5)1.3.2 国内外智能水表的发展现状及发展趋势 (6)第 2 章 智能水表的组成和单片机的选择 (7)2.1智能水表系统硬件组成 (7)2.2 AT89C51单片机简介 (8)2.2.1 89C51 单片机的基本组成 (8)2.2.2 89C51单片机引脚及其功能 (9)第 3 章 系统各模块硬件电路设计 (10)3.1 IC卡读写电路 (10)3.1.1 Mifare 1 射频IC 卡 (10)3.1.2 H6152读写模块 (13)3.1.3 IC 卡读写电路的原理及说明 (13)3.2 液晶显示电路 (16)3.2.1 液晶显示模块 (16)3.2.2 电源模块 (18)3.2.3 单片机模块 (20)3.3 记忆单元电路 (20)3.3.1 I 2 C 总线简介 (20)3.3.2 AT24C01 简介 (22)3.3.3 硬件原理图 (22)3.4 电磁阀控制电路 (23)3.5 其它模块电路 (24)第 4 章 系统各模块软件设计 (25)4.1 IC卡读写软件设计 (25)4.1.1 H6152内部寄存器 (25)4.1.2 H6152通信协议与控制命令 (27)4.1.3 IC 卡读写电路程序流程图及部分程序 (31)4.2 液晶显示电路软件设计 (32)4.2.1 液晶控制驱动器指令集 (32)4.2.2 程序流程图及部分程序 (34)4.3 记忆单元电路软件设计 (36)第 5 章 结论 (37)参考文献 (38)谢 辞 (39)附录：电路图 (40)基于单片机的 IC卡智能水表设计摘 要为适应国家用水制度的改革，研究和利用现代化智能技术对自来水实行自动控制， 减轻供水管理部门因“先供水后收费”造成的资金压力，减少每月抄表、收费所带来的 麻烦和因收费问题带来的纠纷，用现代科学技术手段改变自来水管理体制的落后现状， 势在必行。
基于MSP430的智能IC卡水表控制器
基于MSP430的智能IC卡水表控制器引言随着IC 卡应用的普及，利用IC 卡实现“预付费方式”的水费管理成为可能。
目前的电子水表按照抄表的方式主要可以分为网络式和分立式。
由于在某些场合需要对旧的水表系统改造，如果采用网络式抄表方式需要进行抄表线路的铺设，这给施工带来很大的问题。
而分立式的IC 卡水表收费系统则无需考虑这一问题，这为管理部门和用户提供了极大的便利。
1 硬件电路设计本控制器以MSP430 单片机为控制核心。
MSP430 系列单片机是美国TI 公司从1996 年开始推向市场的一种16 位RISC 架构、超低功耗的混合信号处理器。
电源采用1．8～3．6 V 低电压、RAM 数据保持方式下耗电仅0．1μA，活动模式下耗电250μA／MIPS，IO 口漏电流仅为50 nA（一般单片机为1～10μA）。
非常适合水、燃气、热、电表等电池供电设备的设计。
单片机系统图如图1 所示。
系统整体电路方案如图2 所示。
1．1 IC 卡接口部分电路设计利用德国西门子SLE 4442 卡与单片机进行通信，来完成对水表的控制、用户充值和查看水量等功能。
IC 卡接口电路便是IC 卡与单片机连接的枢纽。
本设计可兼容4442 卡和T5557 卡两种卡片。
电路预留了单片机与IC 卡的接口。
可根据设计需要灵活选择卡片种类。
SLE4442 卡遵循I2C 协议，读写时序与I2C 相类似。
一般说来，IC 卡只要直接和单片机相连即可以应用，但是为了使设计更加稳定，在IC 卡与单片机之间增加一些电阻以达到保护的目的。
另外IO 口和。
基于单片机的水表智能系统设计
0 前言长期以来，我国城镇居民所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，但是还采用人工抄表、按户收费的模式。
此方式存在着工作量大，收费周期长，收费困难，效率低下等缺点。
随着我国信息产业的飞速发展，金卡工程的全面实施，实现自来水收费管理的电子化、信息化及网络化已成为可能。
水表系统的智能化可以大大提高供水管理部门的工作效率、节约费用，用以改善供水设施，提高居民饮水质量；同事还能为加强自来水使用的监督管理提供手段，从而在技术上为节约用水合理用水创造条件。
随着为电子技术的不断发展，集成了处理器、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗甚至A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片——单片机出现了。
智能水表是一种以单片机为主体，结合计算机技术与测量控制技术，利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。
智能水表除了可对水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量进行自动控制，并且自动完成阶梯水价的水费计算，同时可以进行用水数据存储的功能。
出于其数据传递和交易结算通过IC 卡进行，因而可以实现由工作人员上门抄表收费到用户自己去营业所交费的转变。
IC卡交易系统还具有交易方便，计算准确，可以利用银行进行结算的特点。
智能水表是一种可对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。
1 水表的发展1.1 传统水表传统水表的发展经历了漫长年代，它涉及社会生活的各个方面。
它对改善人类生活、促进社会发展和科技进步起到了无法估量的作用。
直到现在在很多领域还能继续发挥作用。
1.1.1传统水表的主要结构传统水表主要结构由硬件构成，以相对固定形式确定下来，所实现的功能较单一。
只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能，用户在使用过程中无法对其功能进行改变。
它一般具有输入信号接口、内部处理电路和实时显示三部分。
对于一些仪表功能如自凋零、自校准、自动调节量程等的设置是由用户在仪表设备面板上手工完成。
基于51单片机的智能水表及水流量计设计方案
LeiJi=LeiJi+(float)PluNum*0.00223; /;+;
if(ReadTempFlag>=2)
//读取温度标志
{
ReadTempFlag=0;
temp1=ReadTemperature();
//读取温度
temperature=(float)temp1*0.0625;
2 总体方案
GENERAL PLANNING
近年来，流量计相关的技术得到了快速的发展和英语，目前市面上有奖金60种各类的流量仪表。
但是这些仪表通常只有流量读数的功能，没有控制功能。本文将设计一款既具有流量检测功能又具 有控制（阀门关闭）功能的装置，其低成本方案具有较高的应用价值。本系统由STC89C52单片机电 路、水流量传感器、DS18B20温度电路、继电器电路、LCD1602液晶显示电路、按键电路、蜂鸣器电 路和电源电路组成。采用椭圆齿轮传感器检测流量，液晶LCD1602液晶实时显示相关数据，通过 DS18B20温度传感器实时检测温度信息，并且通过继电器控制阀门的开关，并且可以通过按键对流
3 硬件设计
3.1 系统框图
HARDWARE DESIGN
3 硬件设计
HARDWARE DESIGN
3.2 系统原理图
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
4.1 程序流程图
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
4.2 程序代码
ShunShi=(float)PluNum*0.00223*2; //计算瞬时流量 一个脉冲代表0.00223ml 3s处理一次
//温度值转换
}
sprintf(dis0,"S:%4.2fL/s %4.1f C",ShunShi,temperature); //打印
基于51单片机的ic卡智能水表课程设计
基于51单片机的ic卡智能水表课程设计一、引言随着科技的不断进步和社会的发展，智能水表作为现代化的水表管理方式，正在逐渐取代传统的机械式水表。
本文基于51单片机设计一个IC卡智能水表，实现水表的自动计量、远程抄表和用户信息管理等功能。
该设计将提高水资源利用的效率，方便管理人员的工作，并且实现了智能水表的节水、环保功能。
二、系统设计1. 硬件设计IC卡智能水表的硬件主要包括51单片机、开关电源、电源管理电路、水流量传感器、LCD显示屏、蜂鸣器、键盘和IC卡读写器等模块。
其中，51单片机作为主控制模块，负责接收各个模块的数据并进行处理。
水流量传感器用于检测水流量大小，LCD显示屏用于显示用水量和用户相关信息，蜂鸣器用于发出报警信号，键盘用于输入用户的操作指令，IC卡读写器用于读取和写入用户的信息。
2. 软件设计IC卡智能水表的软件主要包括嵌入式系统程序和用户信息管理程序。
嵌入式系统程序负责实时监测水流量，计算用水量并显示在LCD屏上；用户信息管理程序负责管理用户信息，包括用户的身份验证、用水量统计、账单生成和IC卡信息存储等功能。
软件设计需要采用C语言编程，并通过51单片机的开发环境进行编译和烧录。
三、系统功能1. 自动计量IC卡智能水表能够自动监测和计量水流量，并根据水流量大小计算出对应的用水量。
通过水流量传感器的实时检测，系统可以准确地计算出用户的用水量，并在LCD屏上显示。
2. 远程抄表IC卡智能水表支持远程抄表功能，可以通过无线通信方式将抄表数据传输给管理中心。
管理中心可以方便地获取用户的用水量信息，实现了抄表工作的自动化和高效性。
3. 用户信息管理IC卡智能水表具备用户信息管理功能，用户可以通过键盘进行身份验证并查询自己的用水量和账单信息。
管理人员可以利用IC卡读写器对用户的IC卡信息进行读取和写入，便于管理和维护用户的数据。
4. 节水和环保通过智能水表的使用，用户可以实时了解自己的用水情况，从而引起节水的意识。
基于单片机的IC卡智能水表控制系统设计[附程序+图]
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摘要第1章绪论1.1 本研究课题的背景及意义1.2 本研究课题的发展趋势1.3 本文的工作第2章设计思想与方案论证2.1 设计思想2.2 方案比较1. 方案一：脉冲发讯集中抄收式智能水表系统2. 方案二：基于CAN总线的智能水表自动抄收系统3. 方案三：基于89C2051单片机的IC卡智能水表系统2.3 方案选择第3章IC卡智能水表的硬件设计3.1 主系统的构成3.2 微处理器3.2.1 单片机的选型1. 单片机的系统适应性2. 单片机的市场供应情况3. 单片机的可开发性3.2.2 单片机AT89C2051简介3.3 传感器的选择3.3.1 霍尔接近开关传感器3.3.2 光电检测传感器.................................................................................................................................3.3.3 Wiegand(韦根)传感器1. Wiegand传感器组成2. Wiegand传感器工作原理3. Wiegand传感器工作方式4. WG系列韦根传感器原理及其特点3.4 信号处理模块的设计3.5 电磁阀的选择与设计1. 采用光电耦合器进行隔离(如图3.10所示)2. 在电磁阀供电端跨接压敏电阻抗干扰3.6 片外数据存储器的设计3.7 IC卡及其接口电路的设计3.7.1 基于AT24C0X系列的IC卡3.7.2 IC卡的接口电路的设计3.8 人机交互接口的设计3.8.1 报警电路的设计3.8.2 显示电路的设计3.9 电源的设计3.9.1 电池能量的检测3.9.2 超级电容的应用3.10 检测模块的设计第4章IC卡智能水表的软件设计4.1 主程序的设计4.2 外部中断0子程序4.3 外部中断1子程序4.4 IC卡的读写软件设计4.4.1 SDA和SCL信号4.4.2 IC卡的写操作4.4.3 IC卡的读操作4.4.4 IC卡芯片的控制字节和器件寻址4.4.6 IC卡处理程序流程图4.5 片外数据存储器读写软件设计4.6 显示子程序第5章关于IC卡智能水表的关键问题及解决办法5.1 IC卡智能水表的低功耗问题5.2 低功耗解决方案1. 选择低功耗电磁阀2. 选择低功耗器件3. 选择低的工作电压和低的工作频率5.3 IC卡智能水表的安全性问题5.4 安全性问题解决方案1. 售水用IC卡（用户卡）的安全性2. 表内信息的安全性第6章系统调试6.1 调试设备6.2 硬件调试1. 静态调试2. 动态调试6.3 软件调试6.4 调试现象总结参考文献附录程序清单摘要很长一段时间以来，自来水用户的用水量管理依靠人工抄表，然后由收费人员到各家去收费或用户到指定地点自行缴纳。
基于单片机的IC卡水表的设计学士学位论文 推荐
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AbstractThe 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)3.1Protel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 (14)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)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)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。
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环境与发展，是当今国际社会普遍关注的重大问题，保护环境是全人类的共同任务。水资源作为生态环境中的重要资源，是人类生活的生产中不可取代的资源，对一个国家的生存和发展也是极为重要的。水资源是一切生命的源泉，是人类不可缺少的物质条件，没有水人类就不能生存，没有水人类赖以自下而上的物质生产就不能发展。
Thispaperhas finished the systematic hardware circuitsdesign and software design. Hardware circuit adoptsmodule design, includingwater flowmeasuringcircuit, IC card interface circuit, electromagnetic valve urge circuit, warning circuit, LED display circuit,etc. The workingprinciplesof every moduleare analyzed in details.The softwareof the system is finished inassembler language, the flowcharts areprovided.
IC卡智能水表及其管理系统的出现，将从根本上解决了已上问题。采用IC卡智能水表进行交易结算，不但实现了用水收费的电子化，而且还改变了先用水后收费的不合理状况，使的供水部门能预先收取部分费用，有利于公用事业的发展。IC卡智能水表具有成本低、可靠性高、使用寿命长及安全性好等优点，可提高居民用水收费的管理水平，确保供水部门能及时收取水费。因此，IC卡智能水表成为相关科研单位关注的重点，具有很好的经济效益与社会效益[1] [2]。
Keywords：Single-chip computer；Wiegand sensor；IC card；Intelligent watermeter；
low powerconsumption
第1章绪论
本章介绍了本研究课题的背景及意义，阐述了其发展状况。对当前水资源形势、传统水表和IC卡智能水表的特点及其水表的未来发展趋势作了概况。另外，简要说明了本文所做的工作。
由于历史的原因，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会主义市场经济发展的要求，成为人民物资生活迅速提高和供水企业落后的经营方式之间产生的主要矛盾。
随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高，智能化电子产品已逐步深入家庭，我们提出了IC卡智能水表的方案。
Thesystemhas many functions such as supplying orcutting off water automatically, intelligentrecognitionof IC cardanduser’s identityverifying, power-failprotection,LEDdisplay, intelligent switch control of electromagnetism valveetc. It also canpreventthe system from disturbanceanddisassembling.
摘 要
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本文完成了系统的硬件电路设计和软件设计。硬件电路采用模块化设计，包括用水量检测电路、IC卡接口电路、电磁阀驱动电路、报警电路、LED显示电路等，详细分析了各模块的工作原理；系统软件采用汇编语言编制，给出了具体的程序流程图。
系统具有自动供停水、插卡智能识别、身份验证、掉电保护、LED显示、电磁阀门智能开关控制、防干扰、防拆卸等功能。
IC卡智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。这与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比，是一个很大的进步。IC卡智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外，还可以按照约定对用水量自动进行控制，同时可以进行用水数据存储的功能。由于其数据传递和交易结算通过IC卡进行，因而可以实现由工作人员上门操表收费到用户自己去营业所交费的转变。IC卡交易系统还具有交易方便，计算准确，可利用银行进行结算的特点。
关键词：单片机；韦根传感器；IC卡；智能水表；低功耗
Abstract
Fora very long time, themanagementof used water of water user relieson man-madestyle,that needoperatorstoarriveat user’s home tocollect fees or usersreach appointedplace to hand in fees bythemselves. This traditional style has lots of disadvantages such as needing many operators, time consuming and low efficiency.Further more problems like arrears, dragging onwaterfeesetc.always appear.In order to solve these problems, thispaperdesignsanintelligentIC card watermetercontrol system based on thesingle-chip computer. The core of thesystemis asingle-chipmicrocomputer AT89C2051,the wiegand sensoris used tomeasure water consumption,the managements ofwater purchasing and consumptionare realized byIC card’swriting, readingand encryptiontechnology.