PAGEPAGE1基于單片機的水表遠程無線WIFI抄表設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u20504摘要 1137361緒論 210871.1研究意義 2219561.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2181791.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2104481.2.2國外研究現(xiàn)狀 2281591.3本課題的主要內(nèi)容 3320342系統(tǒng)方案設(shè)計 462272.1總體方案概述 4324772.2相關(guān)元器件型號選擇 4115452.2.1處理器的選擇 477542.2.2顯示器的選擇 4129892.2.3數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇 5271992.2.4按鍵的選擇 577642.2.5水流量傳感器的選擇 517183系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計 6169893.1STM32單片機 6268643.2LCD1602顯示器 72083.3水流檢測模塊 835473.4無線通信模塊 9170023.5按鍵模塊 10175643.6報警模塊 1014314軟件設(shè)計 11139264.1Keil5簡介 11106004.2主程序設(shè)計 11240684.3子程序設(shè)計 12321174.3.1LCD顯示子程序 12298934.3.2Esp8266WiFi模塊子程序 1396315實物測試 15183405.1測試步驟 1564105.2功能測試 16161055.2.1WiFi通信設(shè)置 16322035.2.2水流測試 17295875.2.3報警測試 18284456系統(tǒng)仿真設(shè)計 1918762結(jié)論 2127157參考文獻 2230892附錄 2315667附錄1電路圖 23摘要：隨著時代的發(fā)展，我國以及進入了物聯(lián)網(wǎng)時代，在當(dāng)前，家家戶戶都在使用物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品，很多公司對一些傳統(tǒng)的行業(yè)進行了二次研究，為了方便用水公司更好的管理水表，智能抄表系統(tǒng)也就因運而生了，本次的設(shè)計就是在此基礎(chǔ)上進行研究的，設(shè)計出一款基于WiFi的抄表系統(tǒng)，能夠讓用戶和管理員在遠程對水表進行實時監(jiān)控，控制器選擇了STM32F103C8T6單片機，顯示器選擇了LCD1602，水流檢測使用了YF-S201來進行檢測當(dāng)前的用水量，為了保證水費的合理性，還設(shè)置了階梯水費，并且當(dāng)水費超標(biāo)的時候，系統(tǒng)會自動進行報警并停水，還能夠通過WiFi模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機app端，幫助管理員更好的監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況。關(guān)鍵詞：水表；單片機；WiFi；水流檢測；階梯收費緒論研究意義物聯(lián)網(wǎng)時代，萬物互聯(lián)，水表是較早進行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的產(chǎn)品，是物聯(lián)網(wǎng)時代的寵兒。水表的最大使命就是計量，最關(guān)鍵的一點就是數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確，這直接關(guān)系到千家萬戶的切身利益，隨著科技的進步和社會的發(fā)展，云計量已經(jīng)成為一種潮流和趨勢，將給人民帶來更多智慧生活的新體驗，采用更先進的通訊方式已經(jīng)越來越被人們所重視。然而，仍有大量的智能建筑和智能地面使用傳統(tǒng)的水表技術(shù)和水表讀數(shù)，這使得新的水表技術(shù)和水表讀數(shù)成為研發(fā)的熱點。本次研究課題正是為了更高效、準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，所以決定采用無線通訊的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀與國外遠程集中抄表、智能水表的發(fā)展相比，中國在這方面的技術(shù)起步較晚，但發(fā)展非常迅速。近年來，圍繞著改善收費管理和提高抄表技術(shù)的自動化和智能化水平，人們提出了很多技術(shù)方案。技術(shù)方案一是一種傳統(tǒng)的抄表方式，這種方式通過電力載波來進行通信，采用集中器與采集器之間，以前大多數(shù)人們抄表時會采用這種方式，但經(jīng)實踐證實該抄表方式的抄收數(shù)據(jù)效果不理想，可靠性差，已被很多電力局等單位否定；技術(shù)方案二通過RS485總線連接，通過485總線來進行通信，此種方式通信可靠性高，已有許多抄表系統(tǒng)采用這種抄表方式，但是必需布線是它的缺點，許多小區(qū)布線難度很大或根本不允許布線，RS485總線方式抄表就難以應(yīng)用；技術(shù)方案三通過利用現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)，以有線電視網(wǎng)絡(luò)為通信信道，利用CABLEMODEM作為接入終端的抄表方式。該方式不用布線，成本較低，但是有線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量較大是它的缺點，在電視收看高峰期對抄表有較大的影響，所以通信可靠性也沒有想象中的那么高。國外研究現(xiàn)狀集中在海外抄表系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展較快,對集中抄表技術(shù)的研究也快,且深,標(biāo)準(zhǔn)的制定從抄表專用芯片生產(chǎn)的成熟,多種抄表技術(shù)集中相對廣泛,得到了成功的應(yīng)用,在發(fā)達國家,幾乎實現(xiàn)了遠程集中抄表。大型外國公司和機構(gòu)，如英特爾、湯普森、安塔姆，正在開發(fā)支持電波技術(shù)的設(shè)備和部件。電波技術(shù)的主要組成部分是在國外生產(chǎn)的電波芯片，它確保電表和控制之間的中央遠程組裝。除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、處理和儲存單位外，瑞典ABB開發(fā)的無線水表還安裝了無線信號接收器接收信號的無線發(fā)射機。這些儀表不需要鋪設(shè)和維護便于安裝的線路。然而，這些無線電水表需要固定的租金和管理費。本課題的主要內(nèi)容經(jīng)過認真的方案設(shè)計和推敲，最終可以實現(xiàn)如下功能：1.自動抄表：可以實時、定期和自動查閱水表數(shù)據(jù)，同時讓住戶了解其使用情況，從而管理計費和收費。2.階梯水價：在本次設(shè)計當(dāng)中，1-50m3價格為1元m3，50-100m3價格為2元m3，100-以上用數(shù)量價格為3元m3，以此標(biāo)準(zhǔn)進行計價。（參考北京地區(qū)水價）3.收費信息管理：實現(xiàn)當(dāng)前階梯式水費結(jié)算，超出設(shè)定用水量，會進行預(yù)警。4.遠程閥控：當(dāng)預(yù)警無效后，可進行關(guān)閥和開閥。5.數(shù)據(jù)顯示：水表數(shù)據(jù)會TCP/IP協(xié)議傳輸給手機APP，方便用戶查看。系統(tǒng)方案設(shè)計總體方案概述本次設(shè)計的基于單片機的WiFi水表抄表系統(tǒng)使用了STM32F103單片機來作為了核心控制器，通過控制水流器來進行檢測當(dāng)前有多少水流過水流器，然后將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機當(dāng)中進行處理和計算價格并且通過LCD顯示器進行顯示出來，還能夠通過按鍵來進行設(shè)置用水閾值，當(dāng)用水超過閾值的時候，蜂鳴器會進行報警，同時繼電器會啟動來關(guān)閉水閥，停止供水，還能夠通過WiFi模塊將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到手機app端，幫助用戶進行遠程觀測?？傮w方案設(shè)計如圖2-1所示。圖2-1總體設(shè)計方案圖相關(guān)元器件型號選擇處理器的選擇型號一：51系列單片機是當(dāng)前最經(jīng)典的一款單片機芯片，其不僅能夠兼容8031單片機的所有指令集，并且還使用了FLASH存儲技術(shù)，使得其在編程領(lǐng)域當(dāng)中備受歡迎，8051系列單片機一共具有40個引腳，其中包含了4個8位的并行口和一個附加的8位I/O口，其常用的封裝形式為PDIP形式，但是51系列單片機的缺點就是內(nèi)部存儲空間較小，只能夠使用在一些簡單的控制系統(tǒng)當(dāng)中。型號二：32位單片機，當(dāng)前使用較多的32位單片機為STM32單片機，STM32單片機也分為很多種單片機，性能最低的32位單片機為STM32F103C8T6單片機，其晶振頻率能最高達到72MHZ，因為其處理信息速度較快，因此在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，并且內(nèi)部還自帶三個定時、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等功能，是一款非常強大的處理器。在本次設(shè)計當(dāng)中，因為要設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)模塊，所以方案二的STM32F103C8T6單片機能夠滿足本次設(shè)計的所有要求。顯示器的選擇型號一：使用LCD顯示器來進行顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，LCD顯示器是當(dāng)前使用比較多的一種顯示器，特別是在工業(yè)控制當(dāng)中，大部分顯示器使用的都是LCD顯示器，當(dāng)然，在單片機系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中，LCD1602和LCD12864這兩種顯示器使用比較普遍，LCD1602和LCD12864的區(qū)別就是LCD不能夠顯示漢字，LCD12864能夠顯示漢字，LCD顯示器的優(yōu)點就是成本低、兼容性強、缺點就是要占用單片機大量的I/O口。型號二：使用OLED顯示器來進行顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，OLED顯示器是一種有機發(fā)光半導(dǎo)體，不僅在工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中使用廣泛，在我們生活當(dāng)中使用的也比較廣泛，其不僅能夠顯示字符，還能夠顯示圖像等信息，其優(yōu)點就是不需要占用單片機外部大量的I/O口，其缺點就是成本較高。考慮到實際情況，本次設(shè)計的顯示器選擇了型號一當(dāng)中的LCD1602顯示器。數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇型號一：使用型號為HC-05的藍牙串口模塊來充當(dāng)本次設(shè)計的信息傳輸模塊，HC-05藍牙模塊是一款短距離的數(shù)據(jù)傳輸模塊，在自動化、無線數(shù)據(jù)采集、智能家居、工業(yè)控制、遙控玩具當(dāng)中被廣泛使用，并且其成本低、編程簡單、容易驅(qū)動的優(yōu)點被大部分電子設(shè)計師熱愛，是一款性價比極高的信息傳輸模塊。型號二：ESP8266WiFi模塊，ESP8266模塊是一款遠程收發(fā)數(shù)據(jù)的性能模塊，其能夠進行燒錄相關(guān)的固件將其接入到百度云、阿里云當(dāng)中，來實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)監(jiān)控，并且還能夠進行組建局域網(wǎng)，是一款性能非常強大的物聯(lián)網(wǎng)模塊?？紤]到設(shè)計的實際情況，本次設(shè)計的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊使用了型號二的ESP8266WiFi模塊。按鍵的選擇型號一：采用獨立式按鍵電路，這種電路由輸入/輸出口線直接組合得來。它的每一個鍵都單獨使用一個I/O口，一對一進行控制，這些鍵位都是獨立的，互相不產(chǎn)生對彼此的影響。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，配置方便靈活，在按鍵比較少的情況下使用。按鍵多的時候，所要占用的IO口線隨之增多，利用率相比之下就會降低。型號二：采用矩陣鍵盤電路。采用行列掃描法對按鍵進行掃描識別。這種電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，編程難度增大，適合使用較多的按鍵，當(dāng)按鍵數(shù)較多時，矩陣鍵盤與獨立按鍵相比使用IO端口的數(shù)量大量減少，也就是說，大幅度提高了IO端口的利用率。通過對比，本次設(shè)計的按鍵模塊選擇了方案一的獨立按鍵水流量傳感器的選擇型號一：采用流速檢測傳感器，流速檢測傳感器就是對當(dāng)前的水流速度進行檢測，當(dāng)傳感器檢測到水流的時候能夠進行計算其水的流速，然后在通過相關(guān)的計算來得到當(dāng)前通過傳感器的水流量，從而實現(xiàn)水流量檢測，其缺點就是當(dāng)水壓不足的時候，檢測到通過傳感器的水流量就會產(chǎn)生誤差。型號二：采用霍爾檢測檢測傳感器，霍爾檢測傳感器主要是通過內(nèi)部的磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動來進行檢測當(dāng)前通過的水流量，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的越快，其通過的水流量就越多，霍爾傳感器在運行的時候主要是靠通過輸出的脈沖信號通過反饋器進行反饋回去來進行判斷水流量的?？紤]到設(shè)計實際情況，本次設(shè)計選擇了方案二的霍爾檢測傳感器用來檢測水流量。系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計STM32單片機對于本次設(shè)計，我們選擇的單片機是STM32F103C8T6單片機。這款單片機和51系列的單片機相比豐富了很多的功能，51單片機相對此單片機運行的速度要慢得多，而且此單片機自帶2個AD轉(zhuǎn)換，STM32單片機同時也有著非常有效的通信功能和控制功能。這一點比51單片機要更加的適合。51單片機與STM32單片機相比，STM32單片機多了4個串口進行通信，所以對一些要求用串口進行通信的模塊而且就不需要通過CD4052等雙串口模塊來轉(zhuǎn)換，所以這一點被市場上廣泛的運用。32單片機因為本身可以進行多種不同的時鐘模數(shù)來進行工作，所以在功耗要求比較嚴格的產(chǎn)品中占有很大的地位。STM32單片機的電路圖如圖3-1所示。圖3-1STM32F103C8T6晶體振蕩器簡稱晶振，在電工學(xué)里這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，晶振電路主要實現(xiàn)的功能就是給單片機發(fā)送時鐘信號，沒有時鐘信號的單片機是不能夠進行正常工作的，按照評率高低之分又將諧振方式分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，在本次設(shè)計當(dāng)中使用的是并聯(lián)諧振，其主要使用了兩個22微法的電容和一個8M的晶振并聯(lián)在一起形成諧振電路，給單片機發(fā)送頻率比較穩(wěn)定的時鐘信號。圖3-2為晶振電路圖。圖3-2晶振電路復(fù)位電路是將電路返回到其啟動狀態(tài)的電路裝置，要復(fù)位電路，就使用它將電路返回到開始狀態(tài)。以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。圖3-3復(fù)位電路LCD1602顯示器LCD1602顯示器是比較大眾的一種顯示器，其兼容性較強，并且因為其成本較低，所以在大部分時候都能夠滿足工業(yè)設(shè)計的顯示要求。從字面的意思上面來理解LCD1602，其就是一塊LCD顯示器，能夠分兩行顯示，每一行能夠顯示16個字符，通過圖3-4觀測到，LCD1602顯示器外部一共十四個引腳，其中D0~D7引腳是和單片機進行連接的，來進行雙向收發(fā)數(shù)據(jù)，另外八個引腳分別是VSS電源地引腳、VDD5V電源正極、VEE背光度調(diào)整引腳、RS寄存器選擇引腳、RW讀寫信號線和E使能引腳。LCD1602顯示器唯一的缺點就是不能夠顯示漢字和圖形等信息，因為其在出廠的時候內(nèi)部沒有進行封裝文字庫，所以LCD1602只能夠顯示一些數(shù)字、字母等信息，在本次設(shè)計當(dāng)中，LCD1602顯示器的D0~D7引腳分別和單片機的PA0~PA7引腳進行連接。圖3-4LCD1602水流檢測模塊水流量檢測按照檢測原理的不同，流量檢測方法也不一樣。常見的流量檢測方法有速度法，它是以流量測量管道內(nèi)流體的平均流速，再乘以管道截面積求得流體的體積流量。基于這種檢測方法的流量檢測儀有差壓式流量計，轉(zhuǎn)子流量計等。另一種方法是容積法，它是在單位時間以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進行測量，以排出流體固定容積數(shù)來計算流量。基于這種檢測方法的流量檢測儀表有橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等。本次設(shè)計使用的YF-S201水流量傳感器屬于磁敏類傳感器，它主要由塑料閥體、水流轉(zhuǎn)子組件和霍爾傳感器組成。它裝在進水端，用于檢測進水流量，當(dāng)水通過水流轉(zhuǎn)子組件時，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并且轉(zhuǎn)速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出相應(yīng)脈沖信號，反饋給控制器，控制器根據(jù)一個脈沖流過一個流量產(chǎn)生一個固定值，從而推算出累計流量，進行調(diào)控。其主要特點就是有流量控制準(zhǔn)確，可循環(huán)設(shè)定參數(shù)還能夠進行流量累積計算，YF-S201水流檢測模塊如圖3-5所示。圖3-5YF-S201無線通信模塊ESP8266系列模組是由中國企業(yè)樂鑫科技所研發(fā)，如今這一款ESP8266芯片在全世界都獲得很大的成功，這是很值得驕傲的事情。雖然說ESP8266模塊是一個模塊，但本身也是單片機，我們可以直接對ESP8266模塊中的單片機進行操作，即使不使用51單片機或者STM32單片機，ESP8266模塊也可以獨立完成通信功能，此時需要使用軟件arduino來完成。在本次設(shè)計中，我們需要將ESP8266模塊與單片機通過串口進行通信。ESP8266芯片里面有一個出廠程序，這個程序我們稱之為固件，即固定到里面的一個程序，這個程序讓單片機可以通過串口來控制這個芯片，單片機使用AT指令與它進行操作，AT指令是一個官方的指令，這個指令使用串口發(fā)送一些命令，最終與WIFI模塊進行通訊。在使用過程中，通過單片機的RXD、TXD引腳把信息傳輸給WIFI模塊，WIFI再通過協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸給手機APP，實現(xiàn)傳輸通信。ESP8266WiFi模塊電路圖如圖3-6所示。圖3-6Esp8266按鍵模塊按鍵模塊使用的是獨立按鍵，其一段分別和單片機的PA8、PB8、PB9引腳進行連接在一起，另外一端和GND進行連接，當(dāng)有按鍵按下的時候，PA8、PB8、PB9引腳會從高電平變?yōu)榈碗娖?，?dāng)單片機判斷到這三個引腳有低電平出現(xiàn)的時候，就代表這個按鍵被按下，就會執(zhí)行相對應(yīng)的功能，在本次設(shè)計當(dāng)中，S1按鍵為繳費按鍵，S2按鍵為數(shù)據(jù)+按鍵，S3按鍵為數(shù)據(jù)-按鍵，按鍵電路如圖圖3-7按鍵模塊報警模塊報警模塊使用的是已經(jīng)封裝好的低電平觸發(fā)的蜂鳴器，其主要就是在當(dāng)水流量超過設(shè)置的閾值的時候，會進行報警提醒用戶，當(dāng)前水流量以及超標(biāo)，要及時進行繳費，報警模塊的out引腳和是單片機的PA0引腳進行連接的，其電路如圖3-8所示。圖3-8報警模塊軟件設(shè)計Keil5簡介Keil5是一個非常方便和強大的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比，C語言在功能、結(jié)構(gòu)、可讀性、維護方面有明顯的優(yōu)勢，所以更容易入門。Keil5提供了一個清晰、直觀和易于使用的界面，以及編譯器、編譯器、包安裝和調(diào)試跟蹤。如果您使用C編程，那么Keil對您來說就是必要的選擇。即使您不使用C編程而只使用匯編，它方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真和調(diào)試工具也會讓用戶用更少的錢做更多的事情，給用戶帶來全新的感覺和體驗。主程序設(shè)計本次設(shè)計的WiFi水表抄表系統(tǒng)在編寫程序的時候使用了模塊化編程，將之前已經(jīng)寫好的LCD1602和ESP8266WiFi模塊子程序給移植過來，通過主函數(shù)來進行調(diào)用實現(xiàn)相關(guān)的功能，本次設(shè)計的主函數(shù)主要是判斷WiFi是否正常連接，當(dāng)前用戶是否用水和進行計算當(dāng)前的用水水費以及將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機app端，主程序流程如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖子程序設(shè)計LCD顯示子程序本次設(shè)計的顯示子程序主要是用來顯示當(dāng)前用水量、水費、以及用水報警閾值這三個參數(shù)，能夠通過顯示器進行實時觀測到整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。LCD1602顯示子程序流程圖如圖4-2所示。圖4-2LCD1602顯示子程序流程圖Esp8266WiFi模塊子程序Esp8266WiFi模塊主要是通過TCP/IP協(xié)議將信息發(fā)送到手機客戶端，其也是使用了單片機的串口進行收發(fā)信息的，在本次設(shè)計當(dāng)中，主要是將當(dāng)前用水量、水費、以及用水報警閾值這三個參數(shù)的數(shù)值發(fā)送到app端，能夠保證手機APP端實時的刷新數(shù)據(jù)，并且能夠讓用戶進行遠程監(jiān)測數(shù)據(jù)，Esp8266WiFi模塊子程序流程圖如圖4-3所示。圖4-4Esp8266WiFi模塊子程序流程圖實物測試測試步驟在進行測試的時候，先要對整個電路進行檢測，看電路是否有虛焊漏焊的現(xiàn)象，其次再進行檢測電路板的各個排針焊接點，看排針是否焊接成功，接下來再使用萬用表進行檢測其是否導(dǎo)通，在焊接的引腳和單片機的引腳焊接成功的情況下，萬用表會發(fā)出滴滴滴聲，證明電路焊接沒有問題，最后再去檢測整個模塊是否有線接錯，檢測完成后，可以對單片機上電進行燒錄程序。圖5-1實物總覽圖功能測試程序燒錄完成后，要對實物進行功能測試，確保設(shè)計出來的實物能夠?qū)崿F(xiàn)各個功能。首先要對WiFi模塊進行測試。WiFi通信設(shè)置單片機開機后，將手機打開WiFi熱點，WiFi熱點名稱為lsz1602，，密碼設(shè)置為88889999，然后再將系統(tǒng)進行關(guān)機重啟，ESP8266WiFi模塊會自動連接到無線網(wǎng)當(dāng)中，連接成功后，會自動進行發(fā)送數(shù)據(jù)到手機app端，WiFi連接成功如圖5-2所示，LCD界面數(shù)據(jù)顯示如圖5-3所示。圖5-2WiFi連接成功圖圖5-3LCD顯示數(shù)據(jù)圖水流測試然后進行測試水流，在本次設(shè)計當(dāng)中，1-50m3價格為1元m3，50-100m3價格為2元m3，100-以上用數(shù)量價格為3元m3，分別測試了用水14m3，86m3和199立方用水價格，如圖5-4所示，手機app端數(shù)據(jù)如圖5-5所示。圖5-4用水階梯圖圖5-5手機app數(shù)據(jù)圖通過上述的測試，設(shè)計的實物在階梯收費上面能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)的功能。報警測試水流測試完成后，在進行測試報警模塊，通過按鍵將報警閾值設(shè)置為65，然后當(dāng)水流量超過閾值的時候看系統(tǒng)的運行狀態(tài)，實物結(jié)果如圖5-6所示，手機app如圖5-7所示。圖5-6實物報警圖圖5-7手機app數(shù)據(jù)圖通過圖5-6和圖5-7能夠觀測到當(dāng)系系統(tǒng)檢測到用水超過報警閾值的時候，蜂鳴器會進行報警，并且繼電器也會啟動關(guān)閉水閥。系統(tǒng)仿真設(shè)計本次仿真設(shè)計軟件使用的是Proteus8.12版本，Proteus是英國出產(chǎn)的仿真軟件，再結(jié)合Keil5輸送仿真程序，可以大概模擬出系統(tǒng)的功能。因為STM32仿真太過于復(fù)雜，任務(wù)量較大，所以采用STC89C51代替STM32單片機進行仿真。其仿真過程如下，首先找各部分元器件，待元器件找完后進行對應(yīng)引腳連線，并將程序調(diào)試完成，把所編寫的程序編譯鏈接生成hex文件拷入仿真中的單片機進行功能仿真。本次仿真采用脈沖進行輸入，當(dāng)按下單價按鍵時，LCD顯示當(dāng)前價格為兩塊錢每平方米。按下計費開始按鍵后，水流量開始以每秒加一的形式進行模擬水流量的輸入，設(shè)定好總費用為三十元，當(dāng)檢測到費用超過三十元后，蜂鳴器會進行報警，此時按下計費結(jié)束按鍵，停止計費。系統(tǒng)仿真圖如圖6-1所示。圖6-1系統(tǒng)仿真圖結(jié)論本次設(shè)計的基于單片機的WiFi水表抄表系統(tǒng)使用了STM32F103C8T6來作為了控制器，并且使用了ESP8266WiFi模塊來進行發(fā)送信息，設(shè)計出來的系統(tǒng)能夠在LCD1602和手機app進行顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，能夠幫助用戶直觀的觀測到當(dāng)前的用水量和當(dāng)前的水費。在本次設(shè)計當(dāng)中，因為要做ESP8266WiFi模塊，根據(jù)元器件選型后，挑選了比較合適的STM32單片機來作為數(shù)據(jù)處理器，STM32也分為高性能和低性能的處理器，選擇了STM32F103C8T6單片機，但是因為自己的編程能力不行，在網(wǎng)上學(xué)習(xí)編程學(xué)習(xí)了好久，才算是對32單片機有了一定的了解，再通過翻閱了相關(guān)的書籍并且寫了一些簡單的代碼來進行積攢經(jīng)驗，因為C語言編程有很強的移植性，自己學(xué)習(xí)了STM32單片機如何驅(qū)動LCD1602和按鍵模塊，并進行編寫了相關(guān)的程序，然后將這些程序移植到了自己的設(shè)計當(dāng)中，其中最難的就是驅(qū)動Esp8266WiFi模塊，因為自己對WiFi模塊了解的較少，通過網(wǎng)上下載了成品代碼，移植到自己的設(shè)計當(dāng)中，經(jīng)過了多次修改才能夠?qū)⒋a進行正常運行，在設(shè)計當(dāng)中還涉及了階梯收費，這個是比較簡單的，在while(1)循環(huán)函數(shù)當(dāng)中來進行編寫相關(guān)的代碼就能夠?qū)崿F(xiàn)功能，程序編寫完成后，硬件焊接也是一個難點，因為自己的焊接經(jīng)驗是非常少的，自己畫了一張AD電路圖，然后生成了PCB圖，通過代工廠生產(chǎn)了一張布線合適的PCB版，自己在PCB板子上面通過杜邦線將各個模塊進行連接起來。最后通過測試，本次設(shè)計的系統(tǒng)能夠滿足預(yù)期的設(shè)計要求，但是還是存在很多的不足之處。也希望自己的設(shè)計能夠在以后得到進一步的完善。參考文獻[1]張在新,孔繁軍.基于nRF905的無線水表自動抄表系統(tǒng)設(shè)計[J].2022(8).[2]左瑞娟,武永華,王宇,等.基于ZigBee的戶用水表無線遠程抄表系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2020,10(6):3.[3]李帥.基于NB-IoT智能水表抄表系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].信息與電腦,2021,33