緒論課題研究背景與現(xiàn)狀我國是世界上人口最多的國家之一，而我國的用水量也排再世界用水量的前幾，所以我國正面臨著淡水資源短缺的重要問題，解決水資源短缺有兩種方法，一種是通過宣傳節(jié)約用水，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，來保障水資源安全，減少人為浪費(fèi)，二是通過加強(qiáng)管理手段，來實(shí)現(xiàn)淡水資源的合理分配和淡水資源的平衡供給，所以為了解決我國水資源的短缺問題，早在在二十一世紀(jì)初黨和國家就提出了要建設(shè)一個(gè)完善的供水系統(tǒng)，而由于在當(dāng)時(shí)技術(shù)手段的限制，我國居民的自來水供給檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，都是通過查水表的方式來進(jìn)行用水量的統(tǒng)計(jì)的，而這種傳統(tǒng)的抄表計(jì)費(fèi)手段太過繁瑣，而且由于全程都是人為操作，不僅浪費(fèi)大量的人力物力，而且存在太多的可操作性，一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，很難追究到問題所在。但是隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)開始出現(xiàn)各類新型的檢測(cè)計(jì)費(fèi)模式，不僅簡便而且公正公平，如IC卡識(shí)別的方法，這種方式尤其是校園已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，打卡取水，用多少取多少，取水簡單快捷，也減少了大量的浪費(fèi)，本設(shè)計(jì)作為一款基于51單片機(jī)和RFID技術(shù)的新型IC卡取水計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，具有自動(dòng)計(jì)費(fèi)計(jì)量，顯示報(bào)警，自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)抄表計(jì)費(fèi)的繁瑣方式，而且系統(tǒng)管理較為方便，具有較好的設(shè)計(jì)意義。供水計(jì)費(fèi)裝置的發(fā)展經(jīng)歷很多個(gè)階段，首先在上個(gè)世紀(jì)就廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)機(jī)械計(jì)費(fèi)水表，其通過水的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水表轉(zhuǎn)動(dòng)來達(dá)到計(jì)費(fèi)的目的，而這種水表精度低，事故率高，一旦裝上，很難進(jìn)行更改，而且沒有無線通信功能，對(duì)于供水人員來說，無論是計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)，還是維修管理都極其繁瑣，隨著科技的發(fā)展，為了方便供水管理，國外開始出現(xiàn)智能電子水表，其具有遠(yuǎn)程通信功能，可以將計(jì)費(fèi)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，方便管理者進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理，而近些年開始廣泛應(yīng)用的IC卡取水系統(tǒng)，也是智能水表的一種新型檢測(cè)方式，雖然國內(nèi)的供水計(jì)費(fèi)系統(tǒng)起步較晚，但是發(fā)展較快，我國各地的供水管理者都在進(jìn)行技術(shù)革新，如上海自來水廠，已經(jīng)開始使用新型智能網(wǎng)絡(luò)供水管理系統(tǒng)，所有供水設(shè)備全部聯(lián)網(wǎng)，統(tǒng)一管理控制，用戶取水自動(dòng)扣費(fèi)，取得了很好的使用效果。設(shè)計(jì)內(nèi)容針對(duì)用水問題，本文設(shè)計(jì)了一種完善的供水系統(tǒng)，本文利用STC89C52單片機(jī)控制器、RFID-RC522模塊、水流量模塊、按鍵、LCD1602液晶、蜂鳴器、繼電器、電磁閥、指示燈設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)IC供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以STC89C52單片機(jī)為系統(tǒng)的核心控制器，實(shí)現(xiàn)了IC卡識(shí)別進(jìn)行自動(dòng)供水，具有自動(dòng)計(jì)費(fèi)計(jì)量，顯示報(bào)警，自動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，相比于以往的抄表計(jì)費(fèi)方式，本文設(shè)計(jì)的供水系統(tǒng)不僅計(jì)費(fèi)效率高，而且節(jié)約了大量的人力物力，避免了以往抄表計(jì)費(fèi)的繁瑣方式。系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)IC供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分組成：STC89C52單片機(jī)控制器、RFID-RC522模塊、水流量模塊、按鍵、LCD1602液晶、蜂鳴器、繼電器、電磁閥、指示燈以及電源。其中STC89C52單片機(jī)為系統(tǒng)的核心控制器，通過水流量模塊來實(shí)現(xiàn)用水量的統(tǒng)計(jì)，利用RFID-RC522模塊進(jìn)行用水的控制和數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行扣費(fèi)。LCD1602液晶來顯示信息，顯示水流量和IC計(jì)費(fèi)信息等，蜂鳴器進(jìn)行聲音提示，繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥的開合控制，保證供水功能正常。系統(tǒng)模塊圖如圖2-1所示。圖2-1整體的設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)選型方案一：分析本次設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能，發(fā)現(xiàn)STC89C52單片機(jī)可以滿足要求。“STC89C52單片機(jī)是Intel推出的一款MCS-51系列的基本產(chǎn)品，是8位單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是基于MCS-51系列的指令系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，可以完全兼容MCS-51的。STC89C52單片機(jī)采用了CMOS的高密技術(shù)，具有低功耗的特點(diǎn)[1]”。與傳統(tǒng)的89C51單片機(jī)相比，STC89C52單片機(jī)是一款增強(qiáng)型單片機(jī)。方案二：還可以選擇選擇PIC系列單片機(jī),這是一家非常具有實(shí)力的半導(dǎo)體公司，PIC單片機(jī)的抗干擾性被許多的電子行業(yè)所看中，早期的PIC單片機(jī)是由匯編語言開發(fā)，匯編指令比較適合做底層開發(fā)，這種精簡指令集現(xiàn)在在開發(fā)中運(yùn)用慢慢變少。但是PIC單片機(jī)價(jià)格偏高，和其他的單片機(jī)相比，性價(jià)比較低。比較兩個(gè)方案，兩個(gè)單片機(jī)都可以滿足本次設(shè)計(jì)的需求，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供水的功能，考慮開發(fā)難度和芯片的價(jià)格還是選擇的是利用STC89C52最為本次的控制核心。顯示器的選型方案一：“選擇使用LCD1602液晶，LCD1602是一種字符型液晶顯示模塊?？梢燥@示16*2個(gè)字符[2]”。LCD1602的驅(qū)動(dòng)程序也更為簡單，可以直接控制單片機(jī)將相應(yīng)的數(shù)字、英文等字符通過數(shù)據(jù)口發(fā)送至液晶控制IC，這種顯示屏的價(jià)格便宜，深受電子開發(fā)人員的喜愛。但是LCD1602顯示屏只能顯示一些字符，并不能更新和加載字庫。雖然顯示的內(nèi)容比較單一。但是可以靠數(shù)字和英文字母表達(dá)想要顯示的結(jié)果，因此選用LCD1602液晶屏作為該設(shè)計(jì)的顯示器件。方案二：選用四位數(shù)碼管來進(jìn)行時(shí)間和分?jǐn)?shù)的顯示數(shù)碼管顯示的原理簡單，每個(gè)數(shù)碼管的內(nèi)部都是有LED組成，將單個(gè)數(shù)碼管的段選對(duì)應(yīng)的LED燈分別為a,b,c,d,e,f,g,dp，將這些LED燈對(duì)應(yīng)連接在一起，公共極則相互獨(dú)立。在對(duì)數(shù)碼管控制時(shí)分別控制不同的位選線來控制單個(gè)數(shù)碼管的顯示。以很快的速度進(jìn)行刷新顯示，可達(dá)到四個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示的效果。另外數(shù)碼管的成本也很低，數(shù)碼管種類繁多，有很多選擇。但是數(shù)碼管顯示的內(nèi)容比較單一，不能準(zhǔn)確的顯示出要表達(dá)的信息。對(duì)比這兩個(gè)方案，發(fā)現(xiàn)雖然數(shù)碼管成本低，但是為了更好的顯示出需要表達(dá)的信息，所以最終選擇了第一個(gè)方案。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中所用的到的硬件主要STC89C52單片機(jī)、RFID-RC522模塊、水流量模塊、按鍵、LCD1602液晶、蜂鳴器、繼電器、以及電源。這個(gè)模塊的正常工作，是保證整體系統(tǒng)的順利運(yùn)行的前提。每各模塊都起到了不同的作用，保證系統(tǒng)的完整性。下面對(duì)各個(gè)硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的說明。STC89C52介紹單片機(jī)就是單片微型計(jì)算機(jī)，單片機(jī)就是利用外圍電路(包括各種外圍傳感器)收集外界非電信號(hào)，通過中央處理器(CPU)進(jìn)行信號(hào)處理，并輸出相應(yīng)執(zhí)行指令?！癝TC89C52單片機(jī)作為一個(gè)一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有以8k字節(jié)Flash，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，看門狗定時(shí)器，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，豐富的全雙工串行口[3]”。STC89C52芯片引腳如下圖3-1所示。圖3-1STC89C52單片機(jī)引腳圖時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路作為單片機(jī)的重要組成部分，一般是由晶振和電容組合而成。其工作原理主要為晶振提供時(shí)鐘振蕩給單片機(jī),其中晶振常選擇11.0592MHZ和12MHZ的無源晶振、電容的大小為20pf-40pf。晶振的兩端分別與單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳相連。單片機(jī)的時(shí)鐘電路就是一個(gè)振蕩器給單片機(jī)芯片一個(gè)時(shí)鐘節(jié)拍，單片機(jī)執(zhí)行指令需要根據(jù)時(shí)鐘電路產(chǎn)生的節(jié)拍進(jìn)行。單片機(jī)的時(shí)鐘電路如圖3-2所示。圖3-2時(shí)鐘電路復(fù)位電路復(fù)位電路是單片機(jī)最小系統(tǒng)中重要的一部分，外界輸入電源通過限流電阻給電容充電，當(dāng)電容兩端電壓逐漸接近電源電壓VCC，低于電源電壓VCC時(shí)供電芯片復(fù)位引腳出現(xiàn)近似低電平，相當(dāng)于芯片對(duì)外復(fù)位，接近電源電壓VCC時(shí)芯片復(fù)位引腳出現(xiàn)近似高電平，相當(dāng)于芯片對(duì)外終止復(fù)位，這樣一個(gè)復(fù)位周期完成。復(fù)位電路如下圖3-3所示。圖3-3復(fù)位電路IC卡識(shí)別電路設(shè)計(jì)本次自動(dòng)供水系統(tǒng)中，對(duì)于RFID射頻模塊采用的是RFID-RC522，RFID-RC522作為讀卡電路，成本低，設(shè)計(jì)簡單。RFID-RC522模塊供電為+3.3V，具有SPI接口，與單片機(jī)連接，可以通過SPI接口和單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。RFID-RC522利用調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀寫，RFID-RC522的雙向數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到424kbit/s。RFID-RC522模塊電路圖如下圖3-4所示。圖3-4RFID-RC522模塊電路圖水閥控制電路本次IC自動(dòng)供水系統(tǒng)的水閥開關(guān)是由繼電器和電磁閥來實(shí)現(xiàn)，繼電器實(shí)現(xiàn)了電磁閥供電的通斷。繼電器使用的是+5V直流繼電器，由于單片機(jī)的IO口驅(qū)動(dòng)能力有限，可以選擇三極管來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。三極管共有三個(gè)引腳，分別為基極、集電極、發(fā)射機(jī)。使用一個(gè)1K的電阻對(duì)三級(jí)管的基極進(jìn)行限流?；鶚O通過電阻接單片機(jī)的P36引腳。當(dāng)P36引腳為低電平時(shí)，三極管的集電極和發(fā)射機(jī)導(dǎo)通，從而是線圈通電吸合。當(dāng)P36引腳為低高電平，繼電器線圈失電斷開。水閥控制電路如下圖3-5所示。圖3-5水閥控制電路圖水流檢測(cè)電路本次自動(dòng)IC供水系統(tǒng)中具有水流量檢測(cè)的功能，該功能是根據(jù)霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，水流傳感器是由水流帶動(dòng)渦輪，從而產(chǎn)生脈沖實(shí)現(xiàn)。由于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在垂直于電流方向施加磁場，使金屬薄片的兩端出現(xiàn)電位差，從而產(chǎn)生霍爾效應(yīng)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)小磁鐵，每當(dāng)經(jīng)過霍爾元件就可以產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)根據(jù)該脈沖就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的大小?；魻杺鞲衅鞴灿腥齻€(gè)引腳，分別為VCC、GND和信號(hào)引腳，信號(hào)引腳接單片機(jī)的外部中斷1引腳。電路如下圖3-6所示。圖3-6水流檢測(cè)電路圖顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602模塊共有16個(gè)引腳，分別為供電的引腳VCC和GND，供電的電平范圍為5V-3.3V,其內(nèi)部自帶負(fù)壓電路，無需負(fù)壓，D0到D8為LCD的數(shù)據(jù)傳輸接口，V0為LCD的驅(qū)動(dòng)電壓輸入端，RS為一個(gè)指令還是數(shù)據(jù)的選擇引腳，當(dāng)將RS拉高時(shí)，LCD模塊進(jìn)入指令控制選擇模式，RS引腳拉低時(shí)，LCD模塊進(jìn)入數(shù)據(jù)控制選擇模式。R/W引腳是讀寫控制引腳，A、K引腳為背光電源的正負(fù)，可以用于調(diào)整背光亮度，在本設(shè)計(jì)中無需調(diào)節(jié)，所以直接接入VCC和GND供電即可。如下圖3-7為LCD1602顯示模塊的引腳連接電路圖：圖3-7顯示電路圖蜂鳴器電路本次對(duì)于聲音提示采用了蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)，由于單片機(jī)的IO口輸出電流較小，一般不采用單片機(jī)IO口直接驅(qū)動(dòng)的方法。通常采用三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，本次系統(tǒng)中采用8550三極管，8550三級(jí)管的引腳為基極，發(fā)射極和集電極。使用一個(gè)2K的限流電阻和單片機(jī)的P24腳相連，來控制三級(jí)管的基極。三級(jí)管的發(fā)射極和電源相連，集電極和蜂鳴器正極相連，然后再將蜂鳴器的負(fù)極接地。如果三級(jí)管的基極為低，此時(shí)三級(jí)管為導(dǎo)通狀態(tài)，蜂鳴器的正極就和電源接通。蜂鳴器通電就可以發(fā)出警報(bào)，來提示用戶水量不足。如圖3-9所示是蜂鳴器電路設(shè)計(jì)。圖3-9蜂鳴器報(bào)警電路圖軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境簡介本次系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)于程序的編寫，程序的編寫是在KEIL4軟件平臺(tái)進(jìn)行，KEIL軟件具有豐富的函數(shù)庫，并且集成了各種調(diào)試的小工具。還能通過軟件實(shí)現(xiàn)邏輯分析儀的使用，可以通過波形觀察時(shí)序情況，為了設(shè)計(jì)提供了便捷的功能。本次系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，有一個(gè)重要的方式就是通過流程圖表現(xiàn)出來程序的運(yùn)行邏輯。KEIL4界面如下圖4-1所示。圖4-1程序編輯界面圖系統(tǒng)運(yùn)行程序流程圖系統(tǒng)通電之后，對(duì)單片機(jī)的IO口引腳、定時(shí)器和串口等進(jìn)行初始化。初始化時(shí)，其中各個(gè)模塊也要進(jìn)行初始狀態(tài)的設(shè)置。當(dāng)初始化完成后，系統(tǒng)會(huì)先進(jìn)行按鍵掃描，判斷是否有按鍵按下，如果有，則對(duì)按鍵作出相應(yīng)的處理。再進(jìn)行IC卡讀取讀取，當(dāng)有IC靠近時(shí)，讀取出IC卡里面的數(shù)據(jù)，IC卡滿足用水條件，則繼電器吸合，是電磁閥吸合，從而讓水閥打開，開始供水，同時(shí)蜂鳴器進(jìn)行聲音提示，在用水器件LCD1602液晶對(duì)IC的數(shù)據(jù)和水流量等信息進(jìn)行顯示，系統(tǒng)的主程序工作流程圖如下圖4-2所示。圖4-2系統(tǒng)運(yùn)行流程圖按鍵消抖子程序流程圖本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)IC供水系統(tǒng)中，對(duì)于按鍵消抖問題，本次設(shè)計(jì)選擇的是軟件消抖，通過在程序中添加延時(shí)，達(dá)到按鍵消抖的目的。在系統(tǒng)上電運(yùn)行后，首先進(jìn)行按鍵掃描，判斷是否有按鍵按下，如果檢測(cè)到有按鍵按下先不進(jìn)行處理，程序延時(shí)10ms，之后再次判斷按鍵狀態(tài)，如果仍檢測(cè)到按鍵按下，確定按鍵按下，再進(jìn)行對(duì)應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)。按鍵子程序流程圖如下圖所示4-3所示。圖4-3按鍵消抖處理流程圖液晶顯示程序本設(shè)計(jì)的自動(dòng)IC供水系統(tǒng)使用LCD1602液晶來作為顯示器，先調(diào)用初始化函數(shù)，初始化函數(shù)中進(jìn)行的操作包括通過寫數(shù)據(jù)子令函數(shù)設(shè)置光標(biāo)的位置和移動(dòng)方向，設(shè)置輸入方式等基礎(chǔ)的初始化操作，然后將地址指針指向00H進(jìn)行清屏，再調(diào)用顯示函數(shù)，設(shè)置數(shù)據(jù)寫操作，同步地址，然后通過并行傳輸，完成想要顯示數(shù)據(jù)的傳輸和顯示，即可完成顯示操作。液晶的程序流程如圖4-4所示：圖4-4LCD1602液晶的讀寫流程圖硬件焊接在硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的工作完成后，就可以對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行焊接，在電路焊接的過程中為了減少后面調(diào)試的工作量和難度，所以要盡可能的減少前面焊接出現(xiàn)的錯(cuò)誤。電路的焊接是電子設(shè)計(jì)人員的基本功。在焊接前對(duì)硬件電路進(jìn)行最終的檢查，確定沒有問題后再進(jìn)行電路焊接。焊接工作，不是將各個(gè)引腳焊接起來就行了，更重要的是要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。硬件實(shí)物圖如下圖5-1所示。硬件實(shí)物圖如下圖5-1所示硬件調(diào)試（1）電路的檢查完成焊接工作后，進(jìn)行硬件調(diào)試。焊接完成后不要著急給系統(tǒng)供電，先對(duì)焊接的電路連線進(jìn)行檢測(cè)，觀察是否有線路連接錯(cuò)誤，尤其注意不要出現(xiàn)電源反接和短路。同時(shí)還要觀察是否有虛焊的情況。小心檢查各個(gè)元?dú)饧沤^元器件沒有焊接好的情況。（2）上電觀察先調(diào)好電源所需要的電壓值，然后給系統(tǒng)上電。在上電之后，如果電路出現(xiàn)了異常情況應(yīng)該立即斷電。如出現(xiàn)元器件發(fā)熱、冒煙等，在找出問題之后再給電路上電。（3）電路調(diào)試調(diào)試過程可以借助萬用表和示波器等工具來進(jìn)行檢測(cè)。可以用萬用表檢測(cè)出線路的導(dǎo)通的情況，先將萬用表打到蜂鳴器檔位，來檢測(cè)電源的正極和負(fù)極是否有短路。再檢測(cè)電源芯片的輸入和輸出端電壓是否正常，確定電源芯片的正常工作。軟件調(diào)試（1）軟件部分調(diào)試軟件在線調(diào)試時(shí)，點(diǎn)擊停止運(yùn)行時(shí)，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到停止運(yùn)行的那一條指令，重復(fù)幾次操作，可以觀察程序進(jìn)入了錯(cuò)誤中斷。當(dāng)程序?qū)崿F(xiàn)所有功能后，就是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。進(jìn)過長時(shí)間的運(yùn)行，系統(tǒng)正常工作，則表示本次設(shè)計(jì)的實(shí)物制作完成。軟件調(diào)試界面如下圖5-2所示。圖5-2程序調(diào)試界面圖（2）實(shí)物演示在給系統(tǒng)上電后，LCD屏上顯示如圖5-3所示：上面一行顯示為是IC卡的卡號(hào)，下面一行顯示的是剩余的水量和IC卡內(nèi)的剩余余額，當(dāng)水量和余額都不為零時(shí)，此時(shí)用戶可以使用IC卡取水。圖5-3實(shí)物圖當(dāng)RFID-RC522電路模塊讀取到IC卡的數(shù)據(jù)時(shí)，LCD屏上顯示如圖5-4所示：上面一行為IC卡的卡號(hào)，下面一行顯示的是剩余的水量和IC卡內(nèi)的剩余余額，此時(shí)IC卡上的余額可以充值到水表里。用戶可以通過按鍵取水，LCD屏上顯示顯示用戶用水的計(jì)費(fèi)。當(dāng)水量不足時(shí)，繼電器斷開，水閥關(guān)閉，蜂鳴器開始鳴叫。圖5-4實(shí)物圖總結(jié)生活中用水問題一直備受人們關(guān)注，節(jié)約用水，減少水資源尤其是淡水資源的浪費(fèi)，通過加強(qiáng)管理手段，實(shí)現(xiàn)水資源的合理分配和管理來實(shí)現(xiàn)水資源的供給平衡。針對(duì)水資源的合理利用，本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)IC供水系統(tǒng)研究完成了硬件電路的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)、和實(shí)物的制作。本文的自動(dòng)IC供水系統(tǒng)的芯片采用的是STC89C52芯片，其他硬件模塊有RFID-RC522模塊、水流量模塊、按鍵、LCD1602液晶、蜂鳴器、繼電器、以及電源。軟件設(shè)計(jì)部分用KELI4進(jìn)行編寫，分為供水模塊、按鍵消抖模塊和LCD顯示屏模塊幾個(gè)模塊。供水模塊編寫的主要是當(dāng)IC卡靠近時(shí)，實(shí)現(xiàn)繼電器的吸合，從而是水閥打開，進(jìn)行供水，實(shí)現(xiàn)基本的供水功能。按鍵消抖模塊的編寫主要功能是當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到按鍵按下時(shí)，對(duì)其先不做處理，讓其延時(shí)10ms，再判斷其狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的按鍵消抖功能。LCD顯示屏模塊主要實(shí)現(xiàn)了是當(dāng)IC卡靠近RFID-RC522讀卡電路模塊時(shí)，單片機(jī)通過SPI接口讀出IC卡的數(shù)據(jù)，在LCD屏上進(jìn)行顯示。本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)供水的功能，當(dāng)雖然本次設(shè)計(jì)完成了預(yù)期的所有功能，但是本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也存在一定的問題。其中就包括電源供電的問題。本次的系統(tǒng)采用的是鋰電池供電，本次的設(shè)計(jì)只是驗(yàn)證功能，并沒有注重功耗的問題。為了保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的工作，所以后期還需要對(duì)系統(tǒng)的功耗進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。參考文獻(xiàn)劉康,吳昕韜,張建青.基于單片機(jī)的IC卡尋回系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化,2021(02):14-15.周喜,王會(huì)珍,趙娟萍.基于RFID技術(shù)的門禁管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021(03):66-67.陳胡,李宏遠(yuǎn),劉人菊,郝曉曦.自助式人體體征指標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝,2020(12):38-42.周碧茜,王青,范祥祥.基于射頻識(shí)別技術(shù)的垃圾分類訓(xùn)練裝置設(shè)計(jì)[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào),2020,42(10):64-69.李濤.基于單片機(jī)和射頻技術(shù)的機(jī)井雙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息,2020(27):112-113.張馳,何佳嚀,劉譞,何英昊.基于單片機(jī)的RFID主控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].電子測(cè)試,2019(23):28-30.趙瑞華,竇占廣,王若鳴,劉冰.基于STM32和IC卡的智能儲(chǔ)物柜的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].中外企業(yè)家,2019(32):113-114.葉冉.基于51單片機(jī)的高低位水箱供水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息,2018(15):31-32.王曉東.恒壓供水單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2016(02):7-8.劉順,蘇紅蓮.基于單片機(jī)的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].四川水泥,2015(12):148.劉作鵬.基于單片機(jī)技術(shù)對(duì)家用無塔供水系統(tǒng)控制的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法研究[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào),2015,21(06):93-96.吳寧,尚坡利.基于單片機(jī)的企業(yè)恒溫恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2015(10):117-118.附錄原理圖：程序：/********************************************************************************************//IC卡智能水表//應(yīng)用程序C////V2.012017-10-1//MCS-5111.0592MHZC語言//元件：STC89C52,RC522,LCD1602//功能：自動(dòng)供水/顯示計(jì)費(fèi)/水量預(yù)警*********************************************************************************************/#include"reg52.h"#include"main.h"#include"mfrc522.h"#include<intrins.h>//函數(shù)處理頭文件 #include<string.h>//字符串處理頭文件#include<stdio.h>//輸入輸出函數(shù)頭文件/********************************************************************************************///數(shù)值類別typedefsignedcharint8;//typedefunsignedcharuint8;//無符號(hào)8位整型變量typedefsignedintint16;//typedefunsignedintuint16;///********************************************************************************************///定義特殊寄存器sfrwdt_contr=0xe1; //定義看門狗地址sfrisp_data=0xe2; //ISP數(shù)據(jù)寄存器sfrisp_addrh=0xe3; //ISP地址高8位sfrisp_addrl=0xe4; //定義ISP地址低8位sfrisp_cmd=0xe5; //ISP命令模式寄存器sfrisp_trig=0xe6; //定義ISP命令觸發(fā)寄存器sfrisp_contr=0xe7; //定義ISP控制模式寄存器unsignedcharcodedata1[16]={0xC8,0x00,0x00,0x00,0x37,0xFF,0xFF,0xFF,0xC8,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFE,0x01,0xFE};//200//M1卡的某一塊寫為如下格式，則該塊為錢包，可接收扣款和充值命令//4字節(jié)金額（低字節(jié)在前）＋4字節(jié)金額取反＋4字節(jié)金額＋1字節(jié)塊地址＋1字節(jié)塊地址取反＋1字節(jié)塊地址＋1字節(jié)塊地址取反unsignedchardata2[4]={0x00,0x00,0x00,0x01};//存值減值金額unsignedcharcodeDefaultKey[6]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//密碼unsignedcharTYPE_DATA[2];//類型unsignedcharID_DATA[4];//ID地址unsignedcharvalue_DATA[4];//卡里面的值 unsignedcharg_ucTempbuf[20];//unsignedcharcodedis0[]={"Total:"};unsignedcharcodedis1[]={""};unsignedcharcodedis2[]={"CardID:"};unsignedcharcodedis3[]={"Met:"};unsignedcharcodedis4[]={"Card:"};unsignedcharcodedis6[]={"0123456789ABCDEF"};unsignedinttt=0,keyfalg,falg_pro;unsignedcharmc;uint16tot=0,mon=0,card=0;uint8a=0,b=0,c=0,d=0;/********************************************************************************************///EEPROM驅(qū)動(dòng)開始/**********************************************************************************函數(shù)名稱：eepromEraseSector(uint16address)*功能：EEPROM擦除程序*入口參數(shù)：address*出口參數(shù)：無**********************************************************************************///擦除片內(nèi)EEPROM的一個(gè)扇區(qū)//擦除只能以扇區(qū)為最小單位進(jìn)行，沒法只擦除一個(gè)字節(jié)//一個(gè)扇區(qū)是512個(gè)字節(jié)//本函數(shù)參數(shù)里面的地址落在哪個(gè)扇區(qū)，則該扇區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)都將被擦除//例如：STC89C51RC片內(nèi)EEPROM第一扇區(qū)開始地址為0x2000，結(jié)束地址為0x21ff//如果調(diào)用eepromEraseSector(0x2001)，則第一扇區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)都將被擦除//擦除成功后，該扇區(qū)內(nèi)各字節(jié)都將變?yōu)?xffvoideepromEraseSector(uint16address){ uint8i; isp_addrl=address; isp_addrh=address>>8; isp_contr=0x01; isp_contr=isp_contr|0x81; isp_cmd=0x03;//送擦除扇區(qū)命令 isp_trig=0x46; isp_trig=0xb9;//觸發(fā)寄存器 for(i=0;i<3;i++); isp_contr=0x00; isp_cmd=0x00; isp_trig=0x00; isp_addrl=0x0; isp_addrh=0x0; }/***********************************************************************************函數(shù)名稱：eepromWrite(uint16address,uint8write_data)*功能：EEPROM寫程序*入口參數(shù)：address，write_data*出口參數(shù)：無***********************************************************************************///注意：字節(jié)編程是指將eeprom的1寫成1或0，將0寫成0，而無法將0寫成1voideepromWrite(uint16address,uint8write_data){ uint8i; isp_data=write_data; isp_addrl=address; isp_addrh=address>>8; isp_contr=0x01; isp_contr=isp_contr|0x81; isp_cmd=0x02;//送寫數(shù)據(jù)命令 isp_trig=0x46; isp_trig=0xb9;//觸發(fā)寄存器 for(i=0;i<3;i++); isp_contr=0x00; isp_cmd=0x00; isp_trig=0x00; isp_addrl=0x0; isp_addrh=0x0;}/************************************************************************************函數(shù)名稱：eepromRead(uint16address)*功能：EEPROM讀程序*入口參數(shù)：address*出口參數(shù)：z************************************************************************************///讀取STC單片機(jī)內(nèi)部EEPROM的一個(gè)字節(jié)//主要不同的STC單片機(jī)EEPROM起始地址不同//例如：STC89c52RC的片內(nèi)EEPROM起始地址為0x2000uint8eepromRead(uint16address){ uint8i,z; isp_addrl=address; isp_addrh=address>>8; isp_contr=0x01; isp_contr=isp_contr|0x81; isp_cmd=0x01;//送讀數(shù)據(jù)命令 isp_trig=0x46; isp_trig=0xb9;//觸發(fā)寄存器 for(i=0;i<3;i++); isp_contr=0x00; isp_cmd=0x00; isp_trig=0x00; isp_addrl=0x0; isp_addrh=0x0; z=isp_data; return(z); }voidwreeprom(void){ a=tot/256; b=tot%256; c=mon/256; d=mon%256; eepromEraseSector(0x2000); eepromWrite(0x2000,a); eepromWrite(0x2001,b); eepromWrite(0x2002,c); eepromWrite(0x2003,d); eepromWrite(0x2020,0x00);}voideeprominit(void){ unsignedchartest; test=eepromRead(0x2020); while(test==0xff);}//中斷程序/**********************************************************************************函數(shù)名稱：int0_1_int()*功能：外部中斷0/1初始化**********************************************************************************/voidint0_1_int(void){// IT0=1;//下降沿觸發(fā)// EX0=1;//TF0中斷開 IT1=1;//下降沿觸發(fā) EX1=1;//TF1中斷開 EA=1;//開中斷 } /**********************************************************************************函數(shù)名稱：int1_fun()interrupt2*功能：外部中斷1服務(wù)子程序*********************************************************************************/voidint1_fun()interrupt2{ mc++; if(mc>=10){ mc=0; if(mon>0){mon--;tot++;} wreeprom(); } } voidmain(){ unsignedcharstatus; int0_1_int(); InitializeSystem();//初始化 PcdReset(); //復(fù)位RC522 PcdAntennaOff();//關(guān)閉天線 PcdAntennaOn();//開啟天線 a=eepromRead(0x2000);//從eeprom讀 b=eepromRead(0x2001);//從eeprom讀 c=eepromRead(0x2002);//從eeprom讀 d=eepromRead(0x2003);//wreeprom if(a==0xff&b==0xff&c==0xff&d==0xff){ a=0,b=0,c=0,d=0; eepromEraseSector(0x2000); eepromWrite(0x2000,a); eepromWrite(0x2001,b);//寫入eeprom eepromWrite(0x2002,c);//寫入eeprom eepromWrite(0x2003,d); }//寫入eeprom tot=a*256+b; mon=c*256+d; eeprominit(); while(1) { if(key1==0){ dcf=1;//開蓋檢測(cè)到開啟時(shí)關(guān)閥門、報(bào)警 dcfzsd=1; fmq=0; kgbj=0; }else{ fmq=1; kgbj=1; } if(key4==0){ tot=0; mon=0; wreeprom(); } status=PcdRequest(PICC_REQALL,g_ucTempbuf); if(status!=MI_OK){ TYPE_DATA[0]=0; TYPE_DATA[1]=0; ID_DATA[0]=0; ID_DATA[1]=0; ID_DATA[2]=0; ID_DATA[3]=0; value_DATA[0]=0; value_DATA[1]=0; value_DATA[2]=0; value_DATA[3]=0; falg_pro=0; card=0; }//讀不到卡，顯示清0； if(status==MI_OK){ TYPE_DATA[0]=g_ucTempbuf[0]; TYPE_DATA[1]=g_ucTempbuf[1]; status=PcdAnticoll(g_ucTempbuf); if(status==MI_OK){ status=PcdSelect(g_ucTempbuf); if(status==MI_OK){ if(falg_pro==0){ falg_pro=1;//聲音提示標(biāo)志 pro(); } ID_DATA[0]=g_ucTempbuf[0]; ID_DATA[1]=g_ucTempbuf[1]; ID_DATA[2]=g_ucTempbuf[2]; ID_DATA[3]=g_ucTempbuf[3]; // if(key2==0){ init_k();//初始化卡 pro(); } if(key2!=0&mon<900&card>0){ writek();//寫卡 } readk();//讀卡 PcdHalt();//命令卡片進(jìn)入休眠狀態(tài) } } } if(key3==0){ Delay(40); if(mon>0){ mon--; tot++; } wreeprom(); }//寫入eeprom} if(mon>0&key1!=0){ dcf=0;//有余額時(shí)開閥 dcfzsd=0; }else{ dcf=1; dcfzsd=1; } if(mon<10){ qqbj=0;//余額低于10時(shí)報(bào)警燈亮; }else{ qqbj=1; } if(mon<10&mon>0){ fmq=0; }else{ fmq=1; } if(falg_pro){ LCD1206b(); }else{ LCD1206a(); };//顯示處理 }}///////////////////////////////////////////////////////////////////////系統(tǒng)初始化/////////////////////////////////////////////////////////////////////voidInitializeSystem(void){P0=0xFF;P1=0xFF;P2=0xFF;P3=0xFF; fmq=0; lcd_init(); //初始化LCD Delay(1); fmq=1;}voidDelay(unsignedinttime){unsignedinti,k;for(i=0;i<255;i++)for(k=0;k<time;k++)_nop_(); }////////////////////////顯示處理函數(shù)////////////////////////////////bitlcd_bz() //測(cè)試LCD忙碌狀態(tài){ bitresult; rs=0; rw=1; ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); result=(bit)(P0&0x80); ep=0; returnresult;}lcd_wcmd(unsignedcharcmd){ while(lcd_bz()); rs=0; rw=0; ep=0; _nop_(); _nop_(); P0=cmd; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=0;}lcd_pos(unsignedcharpos){ //設(shè)定顯示位置 lcd_wcmd(pos|0x80);}lcd_wdat(unsignedchardat) { //寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCD while(lcd_bz()); rs=1; rw=0; ep=0; P0=dat; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ep=0;}lcd_init(void) //LCD初始化設(shè)定{ lcd_wcmd(0x38);Delay(1); // lcd_wcmd(0x0c);Delay(1); // lcd_wcmd(0x06);Delay(1); // lcd_wcmd(0x01);Delay(1); //清除LCD的顯示內(nèi)容}LCD1206a(){ unsignedchari; TYPE_DATA[0]=0x04; lcd_pos(0x00); i=0; switch(TYPE_DATA[0]) { case0x04: lcd_wdat(dis0[0]); lcd_wdat(dis0[1]); lcd_wdat(dis0[2]); lcd_wdat(dis0[3]); lcd_wdat(dis0[4]); lcd_wdat(dis0[5]); break; case0x02: lcd_wdat(dis1[0]); break; case0x08: lcd_wdat(dis2[0]); break; case0x44: lcd_wdat(dis3[0]); break; } lcd_wdat(dis6[tot/10000]); lcd_wdat(dis6[tot%10000/1000]); lcd_wdat(dis6[tot%10000%1000/100]); lcd_wdat(dis6[tot%10000%1000%100/10]); lcd_wdat(dis6[tot%10000%1000%100%10]); lcd_wdat(dis1[0]); lcd_wdat(dis1[0]); lcd_wdat(dis1[0]); lcd_wdat(dis1[0]); lcd_wdat(dis1[0]); lcd_pos(0x40); lcd_wdat(dis3[0]); lcd_wdat(dis3[1]); lcd_wdat(dis3[2]); lcd_wdat(dis3[3]); lcd_wdat(dis6[mon%10000%1000/100]); lcd_wdat(dis6[mon%10000%1000%100/10]); lcd_wdat(dis6[mon%10000%1000%100%10]); lcd_wdat(dis4[0]); lcd_wdat(dis4[1]); lcd_wdat(dis4[2]); lcd_wdat(dis4[3]); lcd_wdat(dis4[4]); lcd_wdat(dis4[5]); lcd_wdat(dis6[card%10000%1000/100]); lcd_wdat(dis6[card%10000%1000%100/10]); lcd_wdat(dis6[card%10000%1000%100%10]);}LCD1206b(){ unsignedchari; TYPE_DATA[0]=0x04; lcd_pos(0x00); //設(shè)置顯示位置為第一行的第0個(gè)字符 i=0; switch(TYPE_DATA[0]) { case0x04: lcd_wdat(dis2[0]); lcd_wdat(dis2[1]); lcd_wdat(dis2[2]); lcd_wdat(dis2[3]); lcd_wdat(dis2[4]); lcd_wdat(dis2[5]); lcd_wdat(dis2[6]); lcd_wdat(dis2[7]); break; lcd_wdat(dis2[6]); break; lcd_wdat(dis2[7]); break; case0x02: lcd_wdat(dis1[0]); break; case0x08: lcd_wdat(dis2[0]); break; case0x44: lcd_wdat(dis3[0]); break; } lcd_wdat(dis6[ID_DATA[0]%100/10]); lcd_wdat(dis6[ID_DATA[0]%10]); lcd_wdat(dis6[ID_DATA[1]%100/10]); lcd_wdat(dis6[ID_DATA[1]%10]); lcd_wdat