新型智能水表的设计报告

《新型水表》的设计报告针对传统水表本身存在的弊端产生的一系列问题，国家建设部提出了城镇居民住宅“三表出户”的要求。所以目前国内的很多水表生产厂家都在进行产品新型化的探索，大部分采用单片机技术，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。

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。

系统方案设计

本文设计的智能水表系统主要由微处理器、流量传感器、电动阀门、IC 卡读/写器、LCD 液晶显示及电源等组成，

图1 智能水表的原理框图

硬件结构图如图1所示。

1 系统硬件的设计

图2 系统硬件原理框图

系统硬件原理框图如图2所示。

① 电源低电压检测电路。（如图3所示)

② 脉冲采集电路 ③ 阀门控制电路

图3电源低电压检测电路

2 系统软件的设计（如图4）

图4 系统软件设计流程图

3 系统低功耗的设计

在设计时主要考虑：选择低功耗电动阀；选择低功耗器件（CMOS 型）；选择低的工作电压和低的工作频率；软件设计时选择低功耗的系统运行模式。

4 系统抗干扰的设计（如图5）

图5 电磁干扰滤波器在系统中的应用

结束语

实践证明：本文所设计的智能水表从管理上讲对用户实行“先买水后用水”的预付费管理方式，在一定程度上改善传统管理模式的种种弊端，符合我国的基本国情，有很强的适用价值。