摘 要

随着我国经济的迅猛发展，城市化进程和新农村建设的不断推进，自来水的普及率逐年提高，我国“一户一表”制度使得水表的使用量已超过4亿只。然而如此大量的水表使用给水表的抄表和管理带来了巨大的负担和挑战，传统的人工抄表不仅费时耗力效率低，也无法跟上用水管理的节奏，改进水表功能、改变抄表方式提高抄表效率势在必行。在工业用水方管理方面水表抄表方式也要跟上技术的发展步伐，需要更加科学高效的管理，利用先进科技进行准确计量和控制水量十分必要。

本文设计了一种利用光电传感器直接采集水表刻度数据，通过单片机内置程序算法对数据处理，采用无线通讯方式实现远程数据收集的光电直读式远传水表系统。根据课题要求的系统功能，在硬件部分完成分析后，选择则红外对射光电传感器结合74HC573锁存器作为数据采集模块，AT89C52为核心处理芯片，并采用ZigBee通讯方式做远程数据传输协议。各部分通过程序控制分别完成数据的采集、处理和传送。系统在Proteus中完成主体部分电路搭建，在Keil软件中进行程序的编写，结合Proteus完成程序调试和系统的仿真。通过以上平台和方法完成方案的仿真的程序的调试，实际证明本文提出的光电直读式远传水表系统的正确性和可行性，符合任务书的课题要求，并且具有一定的实际应用价值。

关键词：远传水表；光电传感器；单片机；ZigBee.

Abstract

With the rapid development of our economy, the urbanization process and the development of new rural construction, the penetration rate of tap water has increased year by year, our country "one family one watch" system makes the use of water meters more than 400 million. However, such a large number of water meter used for data acquisition and management brought huge burden and challenges, the traditional manual data collection is not only time consuming power efficiency is low, cannot keep up with the rhythm of the water management, improving water meter function, change the way of water meter data gathering, it is imperative to improve the efficiency of meter reading. In industrial water management, water meter data collection way to follow with the steps of the development of technology, need to be more scientific and efficient management, using advanced technology to accurately measure and control the amount of water is very necessary.

This paper designed a photoelectric sensor acquisition meter calibration data directly, through single chip microcomputer built-in program algorithm of data processing, wireless communication methods was adopted to realize remote data collection of photoelectric direct reading type remote water meter system. According to the requirements of the subject system function, after the hardware part complete analysis to choose the infrared correlation photoelectric sensor combining with 74 HC573 latch as the data acquisition module, AT89C52 as the core processing chip, and use the ZigBee communication methods for remote data transmission protocol.Each part of the data is collected, processed and transmitted by program control.The system is built in Proteus by the main part of the circuit, programmed in Keil software, combined with Proteus to complete program debugging and system simulation.Through the above platform finish the adjustment of the scheme of simulation program and method, this paper proves the photoelectric direct reading type the correctness and feasibility of the long-distance water meter, conform to the requirements of the specification of the subject, and has certain actual application value.

Key Words：Remote water meter; Photoelectric Sensor; SCM;ZigBee.

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2远传水表的研究现状及意义 2

1.3本文的主要内容 3

第2章 光电直读式远传水表系统整体设计 4

2.1远传水表的功能需求分析 4

2.2硬件选型设计 4

2.3系统结构框架设计及工作流程介绍 5

2.3.1系统工作流程 5

2.3.2模块功能分析 5

2.4系统设计要点 7

2.5本章小结 7

第3章 光电直读式远传水表硬件设计 8

3.1光电直读传感器模块设计 8

3.1.1机械结构与传感器的布局设计 8

3.1.2传感器选择及检测电路设计 11

3.2单片机模块设计 13

3.2.1数据收集电路 14

3.2.2远程单片机数据接收及显示电路 15

3.3通讯模块 16

3.4本章小结 18

第4章 光电直读式远传水表的软件分析与设计 19

4.1水表终端模块程序设计 19

4.1.1片选信号程序 21

4.1.2数据收集处理程序 21

4.1.3数据发送程序 22

4.2远程模块程序设计 24

4.3本章小结 25

第5章 光电直读式远传水表系统的仿真与调试 26

5.1终端模块数据采样处理及显示仿真 26

5.2远程端数据接收处理仿真 28

5.3结论分析 29

5.4本章小结 30

总结与展望 31

参考文献 32

致 谢 33

附录 34

附录A1 34

附录A2 35

第1章 绪论

1.1研究背景

随着我国经济的迅猛发展，城市化进程和新农村建设的不断推进，自来水的普及率逐年提高，然而我国的淡水资源储备并不充裕，在我国西北部地区很多省份面临着缺水问题。节约用水，合理用水，珍惜水资源的倡导是永不变的，水资源的合理化管理可以说是重中之重，而水表则是用水量计量的重要仪器设备，其发挥的作用不言而喻^[1]。我国推行的“一户一表”制度使得水表的使用量已超过4亿只，为水资源管理，自来水使用流量计量发挥了巨大作用。目前，我国很大部分地区还是采用传统的人工抄表方式来采集数据，如此大量的水表使用给自来水公司工作量带来了巨大的负担和挑战，并且传统的人工抄表不仅费时耗力效率低，数据不准确，也无法跟上用水管理的节奏^[2]。因此良好的抄表系统不仅仅关系到了用户的切身利益，还关系到水资源的合理利用，更是走可持续发展道路的关键所在，改进水表功能、改变抄表方式提高抄表效率势在必行。同样在工业用水管理方面同样水表抄表方式也要跟上技术的发展步伐，需要更加科学高效的管理，利用先进科技进行准确计量和控制水量非常重要。

当前市场水表产品门类与品种繁多，水表数据显示方式有机械轮数字显示、刻度盘指针直读式和数字光电直读等几类，抄表系统也多为无线方式和有线抄表方式。近几年我国先后出现了TM卡式水表、IC卡式水表等。这类水表能够实现水费的预存，卡内水费用完后自动断水，这在一定程度上解决了抄表困难、管理繁杂等问题，然而对于断水无通知，无信息数据传输，无法科学管理等问题无法解决，而且对于用水量大，用户复杂的公用场所不适合，例如在学校、医院、办公楼、工业用水场等所无法适用，有很大的限制^[3]。另外还出现了基于DSP的数字轮读数识别水表、脉冲式水表、电磁式水表等，