单片机在智能水表中的应用研究_开题报告

一、文献综述

    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；同时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。

二、^范文提纲

1 、水表的分类与使用

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。 

1.1.2 传统水表的主要特点 

传统水表的主要特点是自成体系，自我包容，用户无法更改。传统水表功能单一，只具流量采集和机械指针显示用水量的功能。同时，一台普通传统水表具有相对独立性，不能与其他水表设备进行通信，而只能用于现场测量，测量结果不能处理、存储、显示，局限性很大。另外，传统水表无法升级换代，而且开发周期长经费投入大。 

1.2智能水表 

  采用IC卡智能水表后，可以改变自来水收费及管理的现状，达到下列管理目标：智能水表代替传统水表，用IC卡实现预付费，实现“先付费后用水”、持卡结算的理想管理模式，从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象，使自来水公司应收费用及时到位；建立自来水公司计算机信息管理网络系统，实现对自来水供应、自来水用户及自来水公司员工的科学化管理；建立完善的财务核算管理，使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高自来水公司的服务质量和竞争力；减轻工作人员的劳动强度，减少现金交易，减少人为差错和杜绝贪污案件的发生；提供方便的统计查询功能，便于全面、及时地了解情况，为决策提供依据。IC卡水表系统是由IC卡水表、通用IC卡及计算机收费管理网络组成，其核心是IC卡水表。

1.2.1智能水表的应用

基于物业公司提出要求公司新建项目采用智能水表的需求，经公司研究，拟逐步推行采用非接触IC卡冷水表（取代机械式水表）在各新建项目正式使用。用户将水费交给物业公司，物业公司将购水量写入IC卡中，用户将IC卡中信息输入水表后，水表自动开阀送水，在用户用水过程中，水表中的微电脑自动核减剩余量，所购水量用尽后，水表将阀自动关闭，用户重新购水后才能再次开阀供水。

智能冷水表按供电方式费锂电池及干电池两大系列，口径有DN15、20、25供选择，安装方式分卧式及立式两种。

1.2.2现使用中的智能水表的分类

现我公司所使用的智能水表主要分为两大类：智能卡式水表和无源光电直读液封式无线远传水表；智能卡式水表自带采集、电源、电阀及阀控、智能卡读卡功能。其优点为易于安装，无需排线，可以实现先收费后用水。主要存在问题有：自来水公司比较难以监控，无法确定各水表的用水量，同时对产销差率的统计有一定的影响；无线远传水表具有数据采集、处理和存储功能，并配置无线发射装置，通过远程接收装置接收信号。此表不需铺设线路和线路维护，便于安装，施工简单，但费用较高。

1.3智能水表使用中出现的问题研究

我公司于2013年开始在部分高档小区推广使用智能卡式水表。投入使用三年多以来，智能卡式水表大部分正常运行，也有一部分问题比较突出的，主要有以下几点问题：1）智能卡式水表部分水量报警系统出现异常，用户反映剩于最低量的报警经常失灵，使得用户因未能及时充值而停水，给生活带给诸多不便；2）用户反映走数不准，在正常用水的情况下，用水量会出现不稳定现象，时而多时而少，用水量偏差较大；针对上述用户的意见反馈，我司也作了相应的应对措施：首先，针对报警器失灵的部分水表，我司给予了免费更换，第二，对走数不准的水表进行检测，合格的向用户进行说明，并要求用户按周进行用水情况记录并及时将信息反馈给公司客服中心处理，如确实有问题的，我们也进行免费更换和补用水量等给予解决。同时也有部分好的反馈，有用户反映用了智能卡式水表，节约意识更强了，日常生活中也会最大限度的发挥每滴水的价值，不会浪费水，生活变得更环保更节约！

2、IC卡智能水表的研究与功能

2.1智能水表设计（研究）的重点与难点

重点：

（1）电源电压检测电路的设计；

（2）智能IC卡的分析比较与选择过程

（3）系统的稳定性与可靠性设计；

难点：

（1） 智能卡式水表控制系统软件部分看门狗的初始化、进入睡眠及其唤醒等处理的设计；

（2） 智能卡式水表控制系统硬件部分接口电路包括IC卡接口、液晶显示接口、ISP接口、电磁阀驱动接口的设计。

2.2作为供水计量、自动计费的IC卡智能水表应具有以下功能。

（1）根据所购水量，自动执行供、停水

（2）具有自动报警功能

（3）可随时提供累计用水量、本月用水量和可用水量

（4）可对购水量进行累计

（5）具有自动保护功能

（6）断电保护功能

（7）加密功能

三、参考文献：

[1] 江志红.AVR单片机系统开发实用案例精选[M]. 北航出版社.

[3] 马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践. 北航出版社,2007. 

[4] 张军.AVR单片机应用系统开发典型实例. 北京：中国电力出版社,05. 

 [5]  何立民.单片机应用技术选编6.北京：北京航空航天大学出版社，2004 

[6]  吴志成，马步青.国内智能水表的应用现状与发展方向.中国给水排水.2006,第　　　十九卷第九期：19-21 

[7] 徐玮，沈建良.单片机快速入门.北京航空航天大学出版社.2008 

 [8] 王爱英.智能卡技术.北京:清华大学出版.2000  

[9]《自动检测技术》 颜本慈  国防工业出版社 

[10]《传感器原理设计与应用》 刘迎春  国防科技大学出版社