本章首先介绍了智能水表系统的研究背景，对国内市面上的水表存在的问题作了仔细的分析。然后根据存在的问题引入本课题，对研究的意义和详细的研究内容作了介绍。

第二章 智能水表系统硬件设计

本水表电路硬件设计的原则是在实现多功能的同时也要保持水表的低功耗。它可以完成以下功能：智能识别IC卡，它能够快速准确地读取IC卡中的数据；具有后备电源，当电池电量不足时会自动关闭阀门；通过大屏LCD完成水量信息，时间日期的显示，根据水量信息自动供停水；电磁阀阀门智能开关控制和防拆卸功能等等；同时它还可以将水表内部的数据存入单片机自带的EEPROM进行永久保存并且通过串口通信的方式传送至远程的服务器数据库，极大的提高了此水表的智能化的程度。

2.1设计思想

智能水表的智能体现在很多方面，多功能和智能控制就是其中的一部分。除此之外，它还应该具有低功耗，稳定性好的特点。对此，我们确定了智能水表系统的具体功能，其设计思想如下：

（1）数据处理及存储功能：当用户将在用水管理部门办理的IC卡放置在水表的射频感应区时，感应区会感应到卡片的存在，并对卡片进行信息验证，如果传输协议和密码均正确，那么卡内充值的金额会自动写入到水表中，当用户用水的时候，水表中的剩余水量会相应的减少，用水总量会相应的增加，这些数据信息都会存储在单片机内部的ROM区，假如在遇到系统断电且后备电源消耗完的情况下这些数据信息也不会丢失。

（2）自动供停水功能：当表内剩余水量为0时，电磁阀阀门会在单片机的控制下自动关闭，用户对IC卡充值后刷卡，卡内数据写入表内，电磁阀阀门开启，恢复供水。

（3）显示功能：采用LED2004A大屏显示，可以显示20×4个字符。通过屏幕可以随时查看累计用水总量及可用剩余水量。

（4）时钟功能：通过采集DS1302实时时钟信号，可以在LCD显示屏上显示当前时间和日期。

（5）报警功能：当水表内的剩余水量减少到10的时候，蜂鸣器响起、红色LED灯亮以提示用户进行对IC卡进行充值。

（6）串口通信功能：通过RS-232串口，可以将智能水表系统的用水量等信息传送到远程服务器端，便于管理部门的管理与数据分析。

（7）一户一卡的功能：设立数据库将每个用户的信息与其使用的卡号对应起来存入数据库中，设定单独密码验证，使每个水表只能使用其对应的IC卡，插入其他的卡片无效。

（8）断电自动关闭的功能：当DC直流插座断电后，将消耗水表后备电池的电量，当电池电量不足达到保护电量时，智能水表会自动将电磁阀阀门关闭并使系统处于休眠的状态，并且蜂鸣器会报警提示。

（9）防拆卸功能：在水表盖外部放置少量的铅块进行封口处理，这在某种程度上可以防止用户随意拆表的行为。同时，水表内部也有开盖报警的开关，即使用户私自拆开水表，电磁阀阀门也会在单片机的控制下自动关闭，并且会自动报警。

2.2系统整体结构

根据上文给出的智能水表系统的设计思想，本节给出了智能水表系统的整体结构图，如图2-1所示，它主要由以下七大部分组成:

（1）单片机模块：选用STC89C52RC单片机，使用其内部4K大小的EEPROM

可以存储水量等信息；

（2）液晶显示模块：选用LCD2004A液晶屏；

（3）IC卡读写模块：选取MF522-AN非接触式IC卡读写模块；

（4）时钟模块：使用DS1302提供实时时间；